Technik
Holz geschüttelt, nicht gerührt
Um die Erbeben- und Windfestigkeit mehrstöckiger Holzbauten überprüfen zu können, haben Schweizer Forschende einen „Shaker“ entwickelt.
30.09.24
Holz trifft Metall
Technik,
23.09.24
Beim Ultraschallfügen verbinden sich Holz und Grundbauteil durch Reibungshitze. Foto: Wolf - TU Graz
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Forschenden der TU Graz ist es gelungen, mittels 3D-Drucktechnik und Ultraschall Holz mit Metall und Kunststoff-Verbundwerkstoffen extrem fest zu verbinden.
Holz ist klimaneutral, leicht, fest – und dadurch grundsätzlich attraktiv für den Einsatz etwa im Fahrzeugbau. Eine Herausforderung dabei ist bislang die robuste Verbindung zwischen Holz und den anderen Materialien im Fahrzeug. Ein Forschungsteam der TU Graz hat nun zwei Techniken erfolgreich getestet, mit denen solche extrem festen Verbindungen ohne Klebstoff oder Schrauben gelingen.
GEDRUCKT
Die beiden Fügetechniken eignen sich für jeweils eigene Anwendungsgebiete, als Testmaterialien kamen Buchen- beziehungsweise Eichenholz und ein kohlenstofffaserverstärktes Polyamid und Polyphenylensulfid, sowie Edelstahl 316L und Ti-64-Legierungen zum Einsatz. Bei der Addjoining-Technik wird auf einer Oberfläche – in diesem Fall Holz – angesetzt und mit einem 3D-Druck-Verfahren direkt ein Bauteil aus Kunststoff-Verbundwerkstoffen aufgedruckt. Das aufgedruckte Material dringt in die Holzporen ein, wo es zu einer chemischen Reaktion kommt, ähnlich der Reaktion von Klebstoff mit Holz. Die daraus entstandenen Verbindungen schlossen in mechanischen Belastungstests laut TU Graz höchst erfolgreich ab.
Addjoining nutzt 3D-Druck, um ein Bauteil aus Kunststoff-Verbundwerkstoffen auf Holz aufzudrucken. Foto: Wolf - TU Graz
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GESCHALLT
Beim Ultraschallfügen wird ein Holzbauteil durch eine Sonotrode in Vibration versetzt. Bei Kontakt mit dem Grundbauteil – in diesem Fall Kunststoff oder Kunststoff-Verbundwerkstoff– entsteht durch die Reibung Hitze und das Holz dringt in die Oberfläche des Grundbauteils ein. So lasse sich eine sehr stabile Punktverbindung erzielen, gemischt aus mechanischer Verzahnung und Adhäsionskräften, heißt es. Diese Technik eigne sich vor allem für lange Bauteile und 2D-Strukturen, auch diese Verbindungen konnten erfolgreich mechanisch getestet werden. Die Anwendung der Techniken am Material Holz seien zum Patent angemeldet und könnten in der Flugzeugindustrie, dem Automobilbau und der Möbelbranche zum Einsatz kommen.
