JAHRGANG 60, AUSGABE 6/2019

Vor dem Hintergrund des politisch und gesellschaftlich forcierten Wandels zur Bioökonomie steigt die Nachfrage nach nachhaltigen Materialien. Um den an der Technischen Universität Dresden entwickelten Laborprozess zur Herstellung von reinen Celluloseformkörpern aus hochfibrillierten Holzfasern (FibCell) zu beschleunigen, ist es erforderlich, die Auswirkung aller relevanten

Prozessparameter zu analysieren. Da das Ausgangsmaterial für die Herstellung der Formkörper eine stark verdünnte wässrige Suspension ist, wurden zur Prozessoptimierung Entwässerungsversuche mit Hilfe von statistischer Versuchsplanung durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen deutlich den starken Einfluss von flächenbezogener Masse und Temperatur auf die Entwässerung, wodurch Optimierungsmaßnahmen abgeleitet werden können. Zudem wurde gezeigt, dass die Entwässerungsfläche möglichst groß und die Temperatur nahe am Siedepunkt vom Wasser sein sollte (maximal 99 °C). Dies führt zu einem reduzierten Filtrationswiderstand und macht es möglich, Cellulosesuspensionen weitaus effizienter zu Formkörpern zu verarbeiten.

Dieser Beitrag enthält eine statistische Auswertung von Sensordaten aus Feuchte- und

Temperaturmessungen in einer gedämmten und ungedämmten Brettsperrholzwand über einen

Zeitraum von zwei Jahren. Pro Wand wurden jeweils drei Sensoren eingebohrt, am inneren Rand, in der Mitte und am äußeren Rand im Brettsperrholzelement. Sensoren im Innenraum und im Freien komplettieren den Messaufbau. Das Projekt wurde in Österreich in Kooperation mit Stora Enso am Standort Ybbs und dem Holztechnikum Kuchl durchgeführt. Die Auswertung der Daten demonstriert, welchen Temperatur- und Feuchteschwankungen eine Brettsperrholzwand über die Jahre ausgesetzt sein kann. Speziell die ungedämmten Wand unterliegt sehr hohen Temperatur- und Feuchtedifferenzen mit großen saisonalen Schwankungen. Der Einfluss der Dämmung wird an den vergleichbaren Stellen in der Wand dargestellt.

Eine Modellierung ist die Grundlage für die Planung, Prognose, Einstellung und Optimierung von Holzzerspanungsprozessen. Seit langem versuchen Forscher, wirksame Möglichkeiten zu finden, um brauchbare Ergebnisse dafür zu erhalten. Modellierung bedeutet das Finden einer einzelnen Formel oder eines Gleichungssystems, das die Abhängigkeit bestimmter Eingangsgrößen (Einflussgrößen) von bestimmten Ausgangsgrößen des Prozesses beschreibt. Je größer die Zahl der Eingangsgrößen und je höher die Variabilität der Materialeigenschaften, desto schwieriger und unzuverlässiger ist meist die Modellierung. Insbesondere die schwankenden, variablen Eigenschaften von Holz machen die Modellierung von Holzzerspanungsprozessen allgemein anspruchsvoll. Innerhalb des Zerspanungsprozesses sind einige Ausgangsgrößen wie die Mengenleistung, die Schnittqualität, die Schnittenergie bzw. die Schnittkräfte, der Werkzeug-verschleiß und die Emissionen von Lärm und Staub von Interesse, die den Aufwand und den Nutzen des Prozesses darstellen. Eingangsgrößen oder Einflussfaktoren sind die geometrischen, kinematischen und stofflichen Randbedingungen, die für den Zerspanungsprozess beispielsweise als Holzart, Feuchtigkeitsgehalt, Schnittrichtung, Schneidenwinkel, Schnittgeschwindigkeit und Spanungs-dicke definiert werden können. Im Teil 1 der Publikation steht neben einer einführenden Situationsbeschreibung zuerst eine systematische Analyse des Zerspanungsprozesses an Holz und Holzwerkstoffen und die Herausstellung von Betrachtungsebenen für eine Prozessmodellierung im Mittelpunkt. Im Teil 2 werden dann verschiedene Modellierungsstrategien und -typen sowie diesbezügliche Modellbeispiele genauso wie Möglichkeiten der Größenbestimmung durch verfügbare Sensoren diskutiert, vor dem Hintergrund zukünftiger Anforderungen in autonomen, intelligenten Maschinen (Smart Machines).

Am Institut für Holztechnologie Dresden (IHD) wurde ein Konfokales Laserscanning-Mikroskop (CLSM – confocal laser scanning microscope) mit Ausstattung zur zeitkorrelierten Einzelphotonenzählung (TCSPC – time-correlated single photon counting) angeschafft. Es ermöglicht die Bestimmung der Fluoreszenzlebensdauer, ortsaufgelöst auf Oberflächen. Diese Eigenschaft kann zum Gewinnen von Informationen über die chemische Zusammensetzung der Oberfläche verwendet werden. In diesem Artikel werden das Fluoreszenzlebensdauer-Imaging als Messmethode vorgestellt und einige beispielhafte Messaufgaben aus der Holztechnologie genannt, bei deren Lösung der Zerfall der Fluoreszenz an der Oberfläche einer Probe als Anzeiger herangezogen werden kann.

Alternativen zu frischem Holz und Harnstoff-Formaldehyd-Harz als einem synthetischen Klebstoffsystem und anderen Klebstoffsystemen mit fossilem Ursprung sind erforderlich. Holzabfälle werden normalerweise für die Herstellung von Biokraftstoffen oder die Müllverbrennung verwendet. Aus Umweltgesichtspunkten ist es günstig, Holzmaterial zu recyceln und das Konzept der Mehrfachnutzung zu verwenden, anstatt es nur für die kurzfristige Energieerzeugung zu verbrennen. Das Ziel dieser Studie war es, die Möglichkeit zur Herstellung von Spanplatten aus Holzabfällen zu untersuchen, die durch ein Klebstoffsystem auf der Basis von Rapsölkuchen in natürlichem Zustand verbunden sind und der europäischen Norm EN 312 (2010) entsprechen. Die Spanplatten wurden mit einer Zieldichte von 640 kg/m³ hergestellt. Für jede Plattenvariante wurden die mechanischen und physikalischen Eigenschaften analysiert. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass es möglich ist, dreischichtige Spanplattenvarianten auf Basis von Recyclingholzabfällen (Typ AI und AII) herzustellen und mit einem Rapsharz auf Basis von Rapsölkuchen in natürlichem Zustand zu verkleben. Darüber hinaus zeigen die dreischichtigen Rapsharz-Spanplatten-Varianten in Abhängigkeit von dem verwendeten Rapsharz als neues Bindemittelstoffsystem ausreichende physikalische und mechanische Eigenschaften und erfüllen die Anforderungen der europäischen Norm EN 312 (2010) für Spanplatten des Typs P2. Insbesondere sind die dreischichtigen Rapsharz-gebundenen Spanplattenvarianten mit erhaltenen E-Modulwerten höher als der Grenzwert, der in der Norm aufgeführt ist. Jedoch hat die dreischichtige Rapsharz-gebundene Spanplatte, die auf Holzabfällen vom Typ AI basiert, Ergebnisse der Querzugfestigkeit erzielt, die mehr als die Anforderungen der genannten Norm für den Spanplattentyp P2 erfüllen.

Demographischer Wandel und zunehmender Fachkräftemangel erfordern neue Lösungen im Bereich der Pflege hilfsbedürftiger oder älterer Mitmenschen. Hierbei werden insbesondere Hilfsmittel benötigt, die Fachpersonal oder betreuende Angehörige bei der Pflege unterstützen und eine körperliche sowie zeitliche Entlastung ermöglichen. Inhalt eines Forschungsvorhabens war daher die Entwicklung eines kostengünstigen, mit bestehenden Möbelsystemen kombinierbaren, auflagenartigen Überwachungssystems auf Basis textilintegrierter faseroptischer Sensorik. Der vorliegende Beitrag gibt Einblicke zum genutzten Messprinzip, beschreibt den Zusammenhang von Sensortopologie und Signalwirkung und fasst die Ergebnisse des Vorhabens zusammen.