Doktoratsinitiative "DokIn'Holz"

Holz - Mehrwertstoff mit Zukunft

F1: Innovative Laubholztechnologien und Produkte

Dissertant:Sebastian KÜHLE
Betreuer:Alfred TEISCHINGER (BOKU)
Ko-Betreuer:

Manfred GRONALT (BOKU)

Christian HANSMANN (Kompetenzzentrum Wood Kplus)

Wirtschaftspartner:

Österreichische Bundesforste AG (ÖBF)

Landwirtschaftskammer Österreich

 Hintergrund und Zielsetzung

Im Gegensatz zu den verschiedenen Prozessketten Nadelholz mit einer deutlichen Ausrichtung auf tragende und aussteifende Zwecke im Bauwesen, aber auch anderen Anwendungen, ist die Nutzung von Laubholz (auch bei den Hauptholzarten Buche und Eiche) wesentlich fragmentierter und komplexer. Neben den Anwendungen als Massivholz und in massivholzähnlichen Strukturen (Furnier, Sperrholz) werden zunehmend auch weitere Holzwerkstoffe auf Basis von Laubholz diskutiert. Für die Gestaltung eines effizienten Produktionsnetzwerkes Laubholz, das geprägt ist von Vielfalt und Komplexität, müssen entsprechende unternehmensübergreifende Planungsmethoden entwickelt werden, die sowohl zur Verbesserung der Wettbewerbsposition einzelner Akteure wie des gesamten Netzwerks beitragen.

Basierend auf einer Literaturstudie und Bewertung einer Vielzahl von Laubholzinitiativen und Projekten in Europa (u.a. CH, FR, DE, A) sollen, mit Schwerpunkt Buche,  neue Ansätze für Laubholzprozessketten für die stoffliche Nutzung gefunden und modelliert werden. Dazu werden Ansätze des QFD (quality function deployment) eingesetzt und aus der Prozesskettenanalyse können KPI (key performance indicator) für das Produktionsnetzwerk Laubholz definiert werden.

Stand des Wissens

Das Thema Laubholz wurde in den letzten Jahren in verschiedenen Arbeiten in Europa, vor allem in FR, CH, DE und A eingehend bearbeitet (Materialcharakterisierung, Trocknung, Verklebung, Sortierung, Komponenten und Bauteile etc.).  Eine wesentliche Wissensplattform bilden dabei die alternierend organisierten Konferenzserien Hardwood Science and Technology (Westungarische Universität, BOKU) und ISCHP (International Scientific Conference on Hardwood Processing, CNF, FCBA, FPInnovations, Metla, Virginia Tech) über deren Proceedings neben anderen Publikationen  das aktuelle Wissen dokumentiert und diskutiert wird. Ein belastbares, integriertes  Modell, das Aspekte moderner Produktionstechnik und des Supply Chain Management abbildet, fehlt jedoch weitgehend.

Literatur

Nemeth R, Teischinger A (eds) (2012) Hardwood Science and Technology. The 5th Conference of Hardwood Research and Utilization in Europe, Sopron, 10.-11.09.2012 . In: R. Nemeth, A. Teischinger (eds.). University of West Hungary Press, Sopron. ISBN 978-963-9883-97-0 (and proceedings from the earlier conferences) 180 S.

Bühlmann U (2011) ISHP 11, 3rd International Scientific Conference on Hardwood Processing, Proceedings, WERC, U.S. Forest Service, Blacksburg, Virginia, ISBN 978-0-9837700-0-8.

Arbeitshypothese und methodischer Ansatz

Eine moderne Fertigungstechnik und Produktgestaltung erfordert in der Regel einen möglichst gleichmäßigen, reproduzierbaren Rohstoff um industrielle Fertigungsketten aufzubauen, Produktionsstörungen zu vermeiden und auch um Kundenanforderungen (gleichmäßige und reproduzierbare Material- und Produkteigenschaften etc.) zu entsprechen. Dies widerspricht teilweise der hohen Variabilität und Individualität des Rohstoffes Holz, insbesondere dem Laubholz. Durch verschiedene Ansätze der Produktionsplanung wie Produktindividualisierung, Mass-customization, Supply-Chain Management  etc. sollen Möglichkeiten einer Professionalisierung  aufgezeigt, modelliert und  hinsichtlich ihrer technoökonomischen Umsetzung bewertet und damit neue Wege der Laubholznutzung für Unternehmen im Produktionsnetzwerk aufgezeigt werden. Dies umfasst sowohl die Anwendung von Laubholz im Sichtbereich (Möbelbau, Innenraumgestaltung), im baunahen Bereich (Fenster, Türen, Fußböden, Stiegen) wie im lastabtragenden Bereich und weiteren, zum Teil auch gänzlich neuen Anwendungsformen. 

Konkrete methodische Ansätze sind ein Expertensystem Farbe (basierend auf Trocknung, Dämpfung, Modifikation etc.), Produktkonfiguration (bei Fußboden, Möbel), Modelle für neue laubholzbasierte Holzwerkstoffe und Bauteilkomponenten (Hybridstrukturen, Sandwichstrukturen, Engineered Hardwood Products inklusive damit verbundener Materialmodifikationen, Verklebungstechnologien etc.). Als weiterer interessanter innovativer Ansatz erscheinen dabei neben dem traditionellen Zugang zum Holz (ästhetische Wirkung, Haptik etc.) und Holzmodifikationen zusätzliche Material- und Oberflächenfunktionalisierungen als spezifische Materialeigenschaften für eine Nutzung und Umsetzung im Produktdesign.

Erwartete Ergebnisse

Analyse aktueller Laubholzprojekte (Technologie- und Produktentwicklungen) und Entwicklung eines technologisch und ökonomisch bewerteten Modells modifizierter und völlig neuer Prozessketten sowie Werkstoff-, Produkt- und Bauteilkonfigurationen auf Basis von Laubholz. Ziel ist ein Prozesskettenmodell Laubholz zwischen dem Rohstoffangebot (und den verfügbaren Qualitäten) und dem Markt als „Business to Business“ bzw. Endkundenanforderungen. Wissenstransfer über eine internationale Einbindung in verschiedene Laubholzprojekte und Initiativen, Aufbau eines forschungs- und technologiebasierten Laubholznetzwerkes beispielsweise über eine COST Action (European Cooperation in Science and Technology).

Beitrag zu den Programmzielen

Ressourceneffizienz und deutlich verbesserte Wettbewerbsfähigkeit in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht von innovativen Holzwerkstoffen und Engineered Wood Products, die auf Basis der neuen Aufschlusstechniken entwickelt werden können.

dokinholz.tuwien.ac.at