Auf der Hannover Messe haben das Fraunhofer-Institut für Holzforschung und seine Projektpartner einen funktionalen Leichtbauwerkstoff mit erstaunlichen Eigenschaften präsentiert. Die Sandwich-Platten sind mit Holzfurnier beschichtet und haben einen Kern aus Bio-Kunststoffschaum. Soweit – so normal. Durch die Integration einer speziellen Heizfarbe ist das Element aber auch elektrisch beheizbar. Das innovative Material könnte unter anderem in Wohnwagen und Tiny Houses zum Einsatz kommen.
Der auf der Hannover Messe vom 31. März bis zum 4. April präsentierte Leichtbauwerkstoff ist ein erstes Ergebnis des Verbundvorhabens „ LeihMM-I “, das im August 2024 startete und noch bis Juli 2027 läuft. In dem Projekt arbeitet das Fraunhofer-Institut für Holzforschung (Fraunhofer WKI) zusammen mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), dem Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie (Fraunhofer ICT) sowie Industriepartnern an ressourcen- und klimaschonenden Leichtbaumaterialien auf Basis nachwachsender Rohstoffe, die nicht nur recyclingfähig sein, sondern auch funktionale Heiz- und/oder Beleuchtungsfunktionen integrieren sollen.
Biobasierte Sandwich-Platte
Die angestrebten Leichtbauwerkstoffe sollen künftig beispielsweise in Wohnwagen (Caravans) und Tiny Houses ( Mikrohäuser ), aber auch für Möbeloberflächen und den „normalen“ häuslichen Innenausbau zum Einsatz kommen. Darüber hinaus sollen sie den Bau von leichten Gütertransportmitteln mit guter Wärmedämmung ermöglichen.
Bei dem in Hannover gezeigten Material handelt es sich um eine mehrschichtige Sandwich-Platte , die beidseitig mit Laubholz- Furnier beschichtet ist. Unter dem obersten Sichtfurnier befinden sich ein oder zwei weitere Furnierschichten. Die Verklebung der Schichten erfolgt durch ein Pressverfahren unter Verwendung von Zwischenfolien aus thermoplastischem Biopolymer, die zwischen die einzelnen Schichten eingefügt werden (siehe Grafik). Diese Folien sind biologisch abbaubar.
Der Plattenkern besteht aus Kunststoff-Hartschaum . Auch die Verklebung der hölzernen Deckschichten mit dem Schaumkern erfolgt mithilfe der thermoplastischen Folien. Alle Plattenbestandteile sind recycelbar, auch der Hartschaum. Bei Letzterem handelt es sich nicht um EPS oder Polyurethan – den petrochemisch basierten Hartschäumen, die bei Sandwich-Platten im Möbelbau und Innenausbau bislang dominieren. Stattdessen kommt ein biologisch basierter und abbaubarer EPLA-Schaum zum Einsatz, der im Rahmen des Projekts entwickelt wurde. Die Abkürzung steht für „Expanded Polylactic Acid“ (Expandierte Polymilchsäure).
Alle Klebeverbindungen sowie der Schaum sind nach Angaben des Fraunhofer WKI durch Mikroorganismen umweltfreundlich abbaubar – ebenso wie die Holzfurniere. Die Biopolymerfolien lassen sich nach dem Lebensende der Bauteile durch Erhitzung wieder sortenrein trennen.
Integration von Heizfarbe
Leicht, wärmedämmend, biobasiert, recycelbar und optisch ansprechend: Das klingt schon gut, ist aber noch nicht alles. Die im LeihMM-I-Projekt entwickelten Materialien haben nämlich noch weitere Funktionen – allen voran die Beheizbarkeit.
Bei den in Hannover zu sehenden Platten setzten die Forschenden auf eine elektrische Flächenheizung , die in Zusammenhang mit einer Heizfarbe funktioniert. Diese wurde vom österreichischen Forschungs- und Entwicklungsunternehmen Villinger entwickelt, das eigentlich auf energieeffiziente Heizlösungen für die Luftfahrtindustrie spezialisiert ist.
Die Heizfarbe auf Acryl-, Epoxid- oder Siliziumbasis wird direkt unter der raumseitigen Furnieroberfläche der Platten appliziert (siehe Grafik). Sie ist elektrisch leitfähig und sondert Joulesche Wärme ab, sobald sie von Strom durchflossen wird. Ob sich die Farbe selbst auch für eine stabile Verklebung eignet, wird im Rahmen des Projekts derzeit noch untersucht.
Optionale Beleuchtungsfunktion
Das Sichtfurnier besteht aus optisch ansprechenden und zugleich lokal verfügbaren Holzarten wie beispielsweise Kirsche, Erle oder Ahorn. Für die Rückseite kommt formstabiles Buchenholz zum Einsatz. Da die dünnen Sichtfurniere halbtransparent sind, eignen sie sich auch gut für eine Hintergrundbeleuchtung.
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Um diese Option zu realisieren, arbeiten die Forschenden des Projekts LeihMM-I an der Integration von LED-Stripes, Leuchtdrähten oder auch dünnen LED-Modulen. Die etwa 3 mm dicken Beleuchtungskörper müssen als funktionale Schicht zwischen der halbtransparenten Furnierschicht und der darunterliegenden Heizschicht angebracht werden. Alternativ wird untersucht, ob sich die Beleuchtungskörper auch direkt in die Heizschicht integrieren lassen.
Um die spätere Bauteiloberfläche bestmöglich zum Leuchten zu bringen, arbeiten die Forschenden zudem an einer gesteigerten Transparenz der obersten Holzfurnierschicht. Sie erproben in diesem Zusammenhang dünnere Furniere, hellere Holzarten oder auch eine chemische Herauslösung des holzeigenen Lignins .
