Hanaa Dahy
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31.03.2020

Die Projektziele wurden in drei Schritten erreicht, in denen Biokomposit Material, Halbzeuge und architektonische Endprodukte entwickelt und getestet wurden. Zuerst wurden die Rezepturen der Biokompositmaterialien mit maximalem Anteil an zerkleinerten Weizenstrohfasern definiert und extrudiert. Proben des extrudierten Materials wurden mechanischen Tests unterzogen, um ihre mechanischen Eigenschaften zu bestimmen. In der zweiten Phase wurden die besten Rezepturen, die auf biobasiertem HDPE und pulverförmiger HDPE Matrix basierten, für die experimentelle Extrusion von Halbzeuge verwendet. Es wurden verschiedene Profilgeometrien getestet, die von Fensterprofilen bis hin zu großen flachen Platten reichten. Die Extrusionsparameter wie Temperatur und Geschwindigkeit und Geometrien der Profile wie die Mindestwanddicke wurden angepasst. Die Phase endete mit der Extrusion großer Mengen von Halbzeuge, die getestet und mit PVC Produkten verglichen wurden. In der 3. Phase wurden aus extrudierten Halbzeuge zwei 1:1-Mock-ups gebaut. Aus den Fensterprofilen wurde ein voll funktionsfähiges 1:1 Fenstermodell gebaut, das mit Scharnieren und Schlössern ausgestattet war, die bei Standardfenstern verwendet werden. Fassadenplatten wurden strukturell in Form von gebogenen Biokomposit-Sandwichpaneelen für die Realisierung eines 1:1 Biokomposit-Schalenbausystems eingesetzt, um das breite Anwendungsspektrum darzustellen. Die Folgerung des Projektes ist, dass extrudierte Biokompositprofile, das Potenzial haben, herkömmliche Produkte auf Naturfaserbasis wie MDF, HDF, OSB Platten sowie PVC Fensterprofile zu ersetzen. Ihre mechanischen Eigenschaften und ihre leichte Bearbeitbarkeit erfordern keine wesentlichen Änderungen in den Produktionsketten von Architekturprodukten wie Fenster- , Türrahmen und Fassadenplatten. Zusätzlich die einstellbaren elastischen Eigenschaften der Profilen, die in der Phase der Materialzusammensetzung kontrolliert werden können, bieten neue Gestaltungsmöglichkeiten an.

Das Ziel des Teilprojekts ist die Verwendung von recyceltem Weizenstroh sowie anderer Naturfasern für die Extrusion und Co-Extrusion von thermoplastischen Biokomposit Fensterprofilen und Fassaden. Der hohe Anteil an natürlichen Additiven aus landwirtschaftlichen Abfällen dürfte die Nachfrage der Bauindustrie nach erdölbasierten Kunststoffen verringern. Der Fokus auf architektonische Halbzeuge sollte die breitere Verwendung von auf Biokompositen basierenden Materialien in der Bauindustrie fördern. Es wird erwartet, dass die Ergebnisse des BioProfile-Projekts einen wichtigen Beitrag leisten werden, insbesondere für Fensterhersteller, und traditionelle PVC-Profile, Aluminium- und Holzprofile ersetzen/teilweise ersetzen können, die eine viel langsamere Erneuerbarkeit haben als die verwendeten recycelten Agrarfasern wie Stroh. Extrudierte Profile sollen sowohl im Innen- als auch im Außenbereich eingesetzt werden. Die Verwendung von Elastomeren in den Materialrezepturen erhöhte die Elastizität einer Reihe von extrudierten Platten, um eine freie Verformung zu ermöglichen. Solche Eigenschaften, die auf früheren Arbeiten und Patenten des Projektleiters Prof. Dahy beruhen und die mit MDF- oder HDF-Platten nicht üblich sind, würden neue Gestaltungsmöglichkeiten eröffnen. Die strukturelle Leistung von Elementen, die aus solchen Platten hergestellt werden, kann sich auch aus ihrer geometrischen Steifigkeit und nicht nur aus den Materialeigenschaften ergeben. Darüber hinaus wurden die elastischen Eigenschaften auf der Ebene der Materialrezeptur eingestellt, die vom Fraunhofer WKI-Team weiter angepasst wurde. Am Ende lieferte das Projekt neue Halbzeuge aus innovativen Biokompositwerkstoffen und demonstrierte deren vielfältige Einsatzmöglichkeiten in der Architektur anhand zweier realisierter experimenteller Mock-ups, von denen eines eine strukturelle Hülle darstellt, die auch die Möglichkeiten der Fassadenanwendung untersucht, und ein weiteres Mock-up für die Fensterprofile.