Ressourceneffizient bauen mit Holz
Ein Forschungsteam der Empa und der ETH Zürich entwickelt eine innovative Methode zur Herstellung von Holzwerkstoffplatten , inspiriert von der traditionellen Schindelproduktion. Durch den Einsatz gespaltenen Holzes und künstlicher Intelligenz wird selbst minderwertiges Laubholz zu einem tragfähigen Baumaterial mit Zukunftspotenzial.
Die manuelle Herstellung von Holzschindeln im Alpenraum hat Forschende der Empa und der ETH Zürich zu einem neuartigen Ansatz inspiriert. Sie entwickelten ein Verfahren, bei dem Holzstäbe aus gespaltenem Holz zu Werkstoffplatten verarbeitet werden. Im Gegensatz zur herkömmlichen Verarbeitung kann dabei auch Laubholz niedriger Qualität verwendet werden. Ziel ist es, Platten mit mechanischen Eigenschaften herzustellen, die denen von Massivholz nahekommen.
Energie- und Materialeffizienz durch spanlose Verarbeitung
In der traditionellen Schindelproduktion werden Holzstämme entlang der Faser gespalten. Ein Verfahren mit minimalem Energieaufwand und praktisch ohne Abfall. Dieses Prinzip wird nun auf industrielle Anwendungen übertragen. Durch einen zweistufigen Spaltprozess und eine neu entwickelte Vorrichtung mit mehrschneidigem Spaltkopf können mehrere Holzstäbe gleichzeitig produziert werden, auch aus Laubholzarten, die bislang überwiegend verbrannt wurden.
Künstliche Intelligenz für die Holzsortierung
Ein zentrales Element des neuen Verfahrens ist der Einsatz künstlicher Intelligenz zur Bewertung der Holzstäbe. Eine Linienkamera erfasst hochauflösende Bilder jedes Stabs, die von einem neuronalen Netzwerk analysiert werden. So lassen sich wichtige Eigenschaften wie Steifigkeit unabhängig von Holzart, Form oder Grösse ermitteln. Diese datenbasierte Selektion soll künftig eine gezielte Anordnung der Stäbe ermöglichen, um die mechanischen Eigenschaften der Platten weiter zu optimieren.
Platten für tragende Bauteile mit Potenzial
Bereits ohne Sortierung zeigen die ersten Demonstratoren eine hohe Ressourceneffizienz und gute mechanische Eigenschaften. Die Forschenden sehen in dem Verfahren grosses Potenzial für tragende Bauteile im Bauwesen. Herausforderungen bestehen derzeit noch bei der Verklebung, der Skalierung und der Vorhersagbarkeit der Materialeigenschaften. Dennoch bietet das Verfahren eine aussichtsreiche Perspektive für den Einsatz von Holz in einer sich wandelnden Bauwirtschaft.
Forschung wird strategisch gebündelt
Das Projekt ist Teil der Initiative «Mainstreaming Wood Construction», die den verstärkten Einsatz von Holz im Bau fördert. Im Zuge dessen ist ein neues Forschungszentrum geplant. Das «Center for Wood Materials and Structures» soll die Kompetenzen von Empa und ETH Zürich bündeln und neue Impulse für die Holzverarbeitung entlang der gesamten Wertschöpfungskette setzen.