Wood3Dprint: Additive Fertigung mit Massivholzfilamenten für materialeffiziente Leichtbauteile

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Stefan Böhm; Professor Philipp Eversmann
• Fachliche Zuordnung: Konstruktiver Ingenieurbau, Bauinformatik und Baubetrieb ; Architektur, Bau- und Konstruktionsgeschichte, Bauforschung, Ressourcenökonomie im Bauwesen ; Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 523403156

Für den Werkstoff Holz sind derzeit nur wenige additive Fertigungsverfahren kommerziell verfügbar oder in der Entwicklung. Aktuelle Technologien verwenden kein originäres Vollholz, sondern meist polymergebundenes Holzpulver. Dadurch verliert das Holz jedoch seine inhärenten strukturellen und mechanischen Eigenschaften sowie die charakteristische Ästhetik. Dies resultiert in sehr eingeschränkten Nutzungsoptionen für Architektur, Holz-/ Möbel- und Innenausbau oder technologische Anwendungen. Außerdem wird durch den hohen Anteil der Polymermatrix das ökologische Potential des Werkstoffes konterkariert. Mit dem Forschungsvorhaben Wood3Dprint sollen deshalb Lösungsstrategien für eine additive Fertigung mit Massivholzfilamenten erforscht werden. Mit Hilfe der zu erforschenden Technologie sollen CO2 neutrale Bauteile unter vollständiger Beibehaltung der inneren Holzstruktur additiv gefertigt werden können. Hierzu sollen feine Filamente aus Holzschienen oder Furnierstreifen verwendet und durch Nutzung digitaler Bau- und Fertigungstechniken sowie durch minimierten Klebstoffeinsatz entsprechend einer definierten Form dreidimensional aufgetragen werden. Durch präzise Dosiertechnologien und Strategien für eine schnelle Vernetzung sollen die verwendeten Klebstoffsysteme dabei emissionsarm und ressourcenschonend eingesetzt werden. Es soll untersucht werden, inwieweit eine freie Formgebung im Architekturmaßstab ermöglicht wird und durch Topologie optimierte Entwürfe eine hohe Materialeffizienz erreicht wird. Während die meisten additiven Fertigungsverfahren durch den filigranen Schichtaufbau mit langen Prozesszeiten aufwarten, soll in Wood3Dprint erforscht werden, ob es mit Holzfilamenten möglich ist, großmaßstäbliche Bauteile in kurzen Druckprozessen zu fertigen. Somit sollen Holzwerkstoffe und -bauteile, die ein ökologisches nachhaltiges Bauen von komplexen architektonischen Formen im Holzbau ermöglichen, entstehen. Wood3Dprint soll dabei so skalierbar sein, dass die Technologie für Leichtbauanwendungen im Innenausbau, Möbelbau oder Mobilitätssektor geeignet ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen