Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Entwicklung leichter Holzwerkstoffe unter Verwendung definierter Spanorientierung und Partikelmorphologie; Teilvorhaben 2

Anschrift
Universität Stuttgart - Fakultät 7 Konstruktions-, Produktions- und Fahrzeugtechnik (Maschinenbau) - Institut für Werkzeugmaschinen
70174 Stuttgart
Holzgartenstr. 17
Kontakt
Dr.-Ing. Thomas Stehle
Tel: +49 711 685-83866
E-Mail: thomas.stehle@ifw.uni-stuttgart.de
FKZ
22012814
Anfang
01.10.2014
Ende
30.09.2016
Aufgabenbeschreibung
Ziel ist die Erarbeitung eines neuen Konzeptes zur Herstellung von leichten Holzwerkstoffen mit einer Dichte von weniger als 500 kg/m3. Basis ist die Optimierung der Morphologie und eine gezielte Ausrichtung der Mittelschichtpartikel an dreischichtigen Spanplatten. Die angestrebten Eigenschaften orientieren sich an aktuellen Normen gemäß DIN EN 312 und prEN 16368. Durch eine geeignete Spangeometrie und senkrechte Ausrichtung der Mittelschichtspäne soll der Verdichtungswiderstand des Mittelschichtmaterials erhöht werden. Der Verdichtungsdruck der Deckschichten wird so erhöht, woraus ausgeprägtere Rohdichteprofile und verbesserte mechanische Eigenschaften bei gleichzeitiger Dichtereduzierung und Rohstoffeffizienz resultieren. Simulationen bzgl. Verleimbarkeit der Späne und deren Ausrichtung mittels FEM-Simulationstools werden angestrebt. Durch diese Untersuchungen sollen Aussagen über den Verdichtungswiderstand des federelastischen Spanguts erarbeitet werden. Abschließend ist eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung mit Hilfe der Projektpartner im Hinblick der Adaption der Laborparameter auf einen industriellen Maßstab durchzuführen. Kosten von Rohstoffzusammensetzung, Maschinen- und Prozesskosten und weitere verfahrenstechnische Problemlösungen sind zu berücksichtigen und zu analysieren. 1. Erarbeitung des Anforderungsprofils und Definition von Spanformen; 2. Bereitstellung der versuchstechnischen Voraussetzungen; 3. Herstellung des Versuchsspankollektivs; 4. Experimentelle Untersuchung des hergestellten Spanguts; 5. Herstellung von Versuchspanplatten; 6. Untersuchung der Platten bzgl Festigkeitseigenschaften; 7. Modell zur Abbildung des Verhaltens einzelner Späne; 8. Ermittlung der Anforderungen an die Zerspanungs- und Verfahrenstechnik; 9. Umsetzung der erarbeiteten Zerspanungs- und Verfahrenstechnik; 10. Eigenschaftsprüfung der optimierten Spanplatten; 11. Entwicklung des Numerischen Modells; 12. Wirtschaftlichkeitsbetrachtung; 13. Abschlussbericht
Ergebnisdarstellung
Ziel war die Erarbeitung eines neuen Konzeptes zur Herstellung von leichten Holzwerkstoffen mit einer Dichte von weniger als 500 kg/m3. Basis war die Optimierung der Morphologie und eine gezielte Ausrichtung der Mittelschichtpartikel an dreischichtigen Spanplatten. Die angestrebten Eigenschaften orientierten sich an den aktuellen Normen DIN EN 312 und prEN 16368. Durch eine geeignete Spangeometrie und senkrechte Ausrichtung der Mittelschichtspäne sollte der Verdichtungswiderstand des Mittelschichtmaterials erhöht werden, woraus ausgeprägtere Rohdichteprofile und verbesserte mechanische Eigenschaften bei gleichzeitiger Dichtereduzierung und Rohstoffeffizienz resultierten. Im ersten Projektabschnitt erarbeiteten die Partner gemeinsam ein Anforderungsprofil eines geeigneten Modellspans für die Produktion leichter Spanplatten. Resultierend daraus fertigte das IfW verschiedene Spanformen mit verschiedenen Fräswerkzeugen, Fräsverfahren und Holzarten. Zusätzlich wurden die Zerspanparameter variiert. Ein definierter Modellspan mit passendem Anforderungsprofil offenbarte das Verdichtungs- und Federverhalten, die Verleimungsqualität hinsichtlich der Flächenbeleimbarkeit der Späne sowie der Kontaktflächen großdimensionierter Späne. Mit den gewonnenen Kennwerten wurden Versuchsspanplatten hergestellt und auf verwendungsrelevante Größen wie Rohdichteprofil, E-Modul, Biegefestigkeit und Querzugfestigkeit geprüft. Parallel zu diesen Untersuchungen wurde ein numerisches Modell generiert, das die Eigenschaften der einzelnen Späne, besonders bezüglich des Federverhaltens und der Orientierung der einzelnen Späne im Verbund, darstellt. Im zweiten Projektabschnitt standen die entwickelten Spanplatten im Mittelpunkt der Untersuchungen. Zu nennen ist hier das Umsetzen einer geeigneten Spangeometrie. Sie muss auf mögliche Zerspanungs- und Verfahrenstechnik im industriellen Prozess ausgerichtet sein.

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