Ein neues Forschungsprojekt will Keilzinkenverbindungen für Laubhölzer industrietauglich machen. Während Keilzinken bei Nadelholz bewährt sind, sinkt bei Laubholz aufgrund höherer Dichte und anderer Holzstruktur oft die Festigkeit und die Verklebung wird anspruchsvoller – damit bleibt das Potenzial von Laubholz im konstruktiven Holzbau bislang begrenzt.
Beteiligt sind das Institut für Werkzeugmaschinen (Uni Stuttgart), die Materialprüfungsanstalt Stuttgart (MPA) und die Forschungsplattform Holzbearbeitungstechnologie. Im Fokus stehen festigkeitsoptimierte, auf Laubhölzer zugeschnittene Keilzinkengeometrien sowie angepasste Verklebungs- und Fertigungsparameter (u. a. Klebstoff, Auftragsmenge, Pressdruck). Die Verbindungen werden mit einer speziellen Versuchspresse unter kontrollierten Bedingungen hergestellt und anschließend von der MPA auf Festigkeit und Dauerhaftigkeit geprüft – besonders unter wechselnder Feuchte und Wärme sowie unter normnahen Belastungen.
Konkrete Ergebnisse gibt es noch nicht. Gelingt der Nachweis verlässlicher, prüfbarer Laubholz-Keilzinken, könnte das den Einsatz von Laubhölzern in tragenden Anwendungen deutlich erweitern, regionale Rohstoffe besser nutzbar machen und neue Spielräume für Holzbau, Werkzeug- und Maschinenbau schaffen.
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Keilzinkengeometrien für
industrietaugliche Laubholzverbindungen
Laubhölzer tragfähig verbinden
Holzbau gilt als Schlüssel für mehr Klimaschutz im Bauwesen. Doch während die Gebäude höher, größer und komplexer werden, bleibt der Rohstoff einseitig: Noch immer herrscht Nadelholz vor. Angesichts von Klimawandel und Waldumbau rückt Nadelholz nach vorne, scheitert aber an tragfähigen Verbindungen – bis jetzt.
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Ohne Keilzinkenverbindungen kein Holzbau – was auch bald für Laubhölzer gelten kann. – Bild: Universität Stuttgart
Moderner Holzbau ohne Klebverbindungen? Undenkbar. Keilzinkenverbindungen sind die Grundlage für längenunabhängige Holzbauprodukte. Doch während sie sich für Nadelholz gut eignen, verringern sie im Laubholz die Festigkeit. Die Verklebung hängt hier von höheren Dichten und anderen Strukturen ab. Auch Langlebigkeit und Normtauglichkeit beeinflusst das. Also bleibt das Potenzial von Laubholz im Holzbau eingeschränkt, wenn es keine belastbare Keilzinkenverbindungen gibt.
Tragfähige, belastbare Verbindungen
Hier setzt ein Forschungsprojekt an, das gerade in einer frühen Phase startet. Ziel: Voraussetzungen für tragfähige und belastbare Keilzinkenverbindungen für Laubhölzer schaffen. Das könnte den Weg ebnen für ihre breiten Einsatz im konstruktiven Holzbau. Am Projekt beteiligt sind das Institut für Werkzeugmaschinen der Universität Stuttgart, die Materialprüfungsanstalt Stuttgart und die Forschungsplattform Holzbearbeitungstechnologie.
Verschiedene Bedingungen testen
Im Mittelpunkt steht die Weiterentwicklung der Keilzinkengeometrie sowie der Verklebungsparameter. Untersuchen wollen die Beteiligten neue, numerisch festigkeitsoptimierte Profilformen, die sie eigens auf die Eigenschaften von Laubhölzern abstimmen. Neben der werkzeugtechnischen Auslegung setzt das IfW hierzu auch die Herstellung der Verbindungen unter verschiedenen Bedingungen um, etwa Geometrie, Klebstoff, Auftragsmenge und Pressdruck. Zum Einsatz kommt dafür eine eigens ausgelegte Versuchspresse, mit der der Fertigungsprozess kontrolliert abbildbar ist. Ziel ist eine verbesserte Verbindung der Adhäsion sowie gute Bedingungen für eine belastbare Klebfuge.
Mit Zugkrafttests prüfen die Projektpartner, wie belastbar die Verbindung wirklich ist. – Bild: Universität Stuttgart
Festigkeit und Dauerhaftigkeit
Im Labor enden sollen diese Ansätze jedoch nicht. Für die Anforderungen des konstruktiven Holzbaus ist darum MPA zuständig: Die anerkannte Prüfinstanz für tragende Klebverbindungen im Holzbau untersucht im Projekt die Festigkeit und Dauerhaftigkeit der Keilzinkenverbindungen. Vor allem auf Beständigkeit unter wechselnder Feuchte und Wärme kommt es hier an, ebenso auf prüf- und normnahe Belastungen. Genau die Kriterien also, die über den praktischen Einsatz entscheiden.
Noch kein Ergebnis, aber Ziele
Geometrie und Fertigungsparameter betrachtet man dabei gemeinsam – stets mit Blick auf industrielle Umsetzung. Gelingt es, Keilzinkenverbindungen in Laubhölzern verlässlich und prüfbar herzustellen, eröffnet das neue Spielräume für Holzbauer, Werkzeughersteller und Maschinenbauer. Laubhölzer kämen stärker in tragenden Anwendungen zum Einsatz, regionale Rohstoffe würden besser genutzt und bestehende Wertschöpfungsketten würden erweitert. Noch sind keine Ergebnisse verfügbar – wohl aber eine Zielrichtung: Laubhölzer dort einsetzbar machen, wo sie bislang außen vor bleiben, sei es aus technologischen oder prüftechnischen Gründen. Für den Holzbau wäre das ein wichtiger Schritt zu mehr Vielfalt bei Rohstoffen und zu Planungssicherheit.
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