Neues Verfahren für die Träger-Herstellung 04.08.2022, 13:42 Uhr

Fichtensterben wird zum Bau-Problem: Forscher suchen Lösung

Die Baubranche muss CO2-Emissionen verringern, um den Klimawandel zu begrenzen. Holz ist dabei als nachwachsende Ressource eine wichtige Komponente, doch gerade die Fichte als wichtiger Rohstoff geht in unseren Breitengraden zunehmend verloren. Forschende an der TU Kaiserslautern suchen gemeinsam mit einem Industriepartner nach einer Lösung, um die Buche als tragfähigen Ersatz zu etablieren.

Holz

Holz ist ein wichtiger nachhaltiger Rohstoff für die Bauindustrie.

Foto: panthermedia.net/wrerapat

Es ist paradox: Holz wird in der Baubranche als Material immer wichtiger, weil es als besonders nachhaltiger Rohstoff gilt. Doch ausgerechnet die Fichte, die vielfach für Träger verwendet wird, fällt dem Klimawandel bereits zum Opfer und fehlt auf dem Bau. Die starke Trockenheit in vielen Regionen belastet die Nadelbäume stark. Sie können nicht mehr genug Harz bilden, der sie vor Schädlingen wie dem Borkenkäfer schützen soll.

Fichtenholz fehlt als Bau-Rohstoff

Expertinnen und Experten wundert das nicht. Denn Fichten sind keine heimischen Gewächse und stammen ursprünglich aus nördlichen Gefilden. Sie sind auf das hiesige Klima nicht so gut eingerichtet und können die Schwankungen der vergangenen Jahre schlecht ausgleichen. Die Lösung können langfristig daher nur heimische Hölzer sein – zum Beispiel Buchen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wollen daher die Herausforderungen bewältigen, die bei der Verarbeitung des Buchenholzes auftreten.

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Das Holz der Buche verformt sich beim Trocknen

Fichten sind praktisch. Sie wachsen schnell und schön gerade und lassen sich gut verarbeiten, weswegen sie hervorragend für standardisierte Träger und Stützen geeignet sind. „Buchen wachsen hingegen mit wechselnden und schrägen Triebspitzen mehrseitig krummwüchsig“, sagt Jürgen Graf, Professor im Fachbereich Architektur der TU Kaiserslautern (fatuk). Er ist auf Holzarchitektur und Holzwerkstoffe spezialisiert. Die Buche muss daher aufwändig verarbeitet werden, weswegen sie als Bauholz zu teuer ist. Und das ist noch nicht alles: Das Holz trocknet schwerer und verformt sich dabei.

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Buchenholz wird daher hauptsächlich für den Innenausbau verwendet, etwa für Möbel oder Treppen. Dabei nutzen die Fachleute den äußeren Teil des Stamms, während der innere Kern meistens als Brennholz im Handel landet. Sogar Paletten werden aus dem Rohstoff hergestellt. Das wollen die Forschenden ändern.

Der Kern der Buchen ist tragfähig

Das Team um Graf hat herausgefunden, dass auch der Kern der Buche eine hohe Tragfähigkeit besitzt, wenn er zu Brettern geschnitten wird. „Ähnlich wie die guten äußeren Teile für den Möbelbau“, sagt der Bauingenieur. „Dabei haben wir festgestellt, dass er sich sehr gut im Bauwesen nutzen lässt, beispielsweise im Steg von I-profilierten Trägern.“

Das ist jedoch nur möglich, wenn die Forschenden einen Weg finden, dass sich die Bretter beim Trocknen nicht verformen.

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Das ist nämlich vor allem bei der Verbindung durch Keilzinkung ein Problem. Dabei werden die Bretter an ihren Enden durch Zinken zusammengesetzt und verklebt. Auf diese Weise können Endlosbretter hergestellt werden, die als Träger großer Spannweite dienen – bisher lag dafür Fichtenholz bereit. „Mit Buchenholz geht dies bisher im industriellen Maßstab nicht. Wir haben große Schwierigkeiten, die Tragfähigkeit des Grundmaterials über die Keilzinken hinweg zu gewährleisten“, sagt Graf.

Buchenträger mit großer Spannweite sind möglich

Die Lösung haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler gemeinsam mit dem Unternehmen Pollmeier Massivholz aus Creuzburg gefunden. Gemeinsam arbeiten sie an einem neuen Verfahren. „Wir werden aus einzelnen Buchenholzbrettern zunächst einen Brettschichtholzträger, kurz BSH-Träger, kleben. Die einzelnen Bretter haben dabei rund eine Länge von drei Metern“, erklärt Graf. Der Clou: Anders als Einzelbretter sind die zusammengeklebten Träger formstabil. „Im Anschluss soll eine Mechanik zum Einsatz kommen, die solch große Träger zusammenschiebt, um sie über Universalkeilzinken miteinander zu verkleben.“ Aktuell stehen die Forschenden vor der Herausforderung, diesen Ansatz im industriellen Maßstab umzusetzen.

Im Ergebnis soll es möglich sein, Träger und Stützen aus Buchenholz mit großen Längen zu produzieren, um die Fichten zu ersetzen. Das Team denkt auch schon einen Schritt weiter und arbeitet parallel an Verbindungselementen, mit denen sich die Träger wieder leicht lösen lassen. Das würde es erleichtern, sie zu recyceln.

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Ein Beitrag von:

  • Nicole Lücke

    Nicole Lücke macht Wissenschaftsjournalismus für Forschungszentren und Hochschulen, berichtet von medizinischen Fachkongressen und betreut Kundenmagazine für Energieversorger. Sie ist Gesellschafterin von Content Qualitäten. Ihre Themen: Energie, Technik, Nachhaltigkeit, Medizin/Medizintechnik.

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