3DWoodWind: Robotische Wickelverfahren für materialeffiziente Leichtbauteile aus Furnierholz

Im Projekt 3DWoodWind werden dreidimensionale Wickelverfahren für materialeffiziente Hohlprofil-leichtbauteile aus Holz entwickelt. Wickelverfahren sind aus der Faserverbundwerkstofftechnik für hochbelastbare Leichtbauteile für die Luftfahrt bekannt. Diese faserbasierten Verfahren arbeiten überwiegend mit synthetischen Verbundwerkstoffen aus Kohlenstoff- oder Glasfasern. Für die Bauindustrie sind diese additiven Verfahren sehr vielversprechende und ressourceneffiziente Bauprozesse, die allerdings im Holzbau trotz der sehr hohen Digitalisierung und technischen Entwicklung noch kaum Anwendung finden. Aktuell verwendete Holzfilamente bestehen beispielsweise aus einer Mischung aus Thermoplast und gemahlenem Holz, wodurch die Langfasern des natürlich gewachsenen Holzes nicht mehr vorhanden sind, und infolgedessen die inhärenten Materialeigenschaften des Holzes wie Anisotropie und strukturelle Belastbarkeit verloren gehen. 3DWoodWind verwendet als Auftragsmaterial ein Endlosband aus dünnen Furnierstreifen. Dessen natürliche Fasern sind intakt, durchgängig und zugfest. In dem Projekt sollen hochleistungsfähige Hohlprofil-Leichtbauteile entwickelt werden. Geplant ist die Entwicklung eines robotergestützten Herstellungsverfahrens basierend auf dem DFG Großgerät „Forschungsanlage für Robotische Architektur-Produktion“ RAP-Lab, am Fachgebiet Experimentelles und Digitales Entwerfen und Konstruieren in Kassel. Mit diesem Herstellungsverfahren sollen Bauteile über robotisches Auftragen und Wickeln von Furnierbändern entstehen, wie z.B. rechteckige sowie auch freiförmige Stützen bzw. Balken. Diese Hohlraum- Leichtbauteile könnten durch ihre hohe Leistungsfähigkeit in Zukunft als Substitution von Beton- oder Stahlbauteilen dienen. Bei erfolgreichem Abschluss sollen in einem möglichen Folgeprojekt computerbasierte Entwurfsmethoden für materialeffiziente Leichtbauteile entwickelt, und die Bauteile ingenieurbautechnisch untersucht werden.