Der Konusadapter aus Kunstharzpressholz für die Verbindung von Bauelementen © Leitz
Auch wenn Holz ein nachwachsender und qualitativ hochwertiger Rohstoff ist, ist diese beliebte, natürliche Ressource nicht unendlich. Im Gegenteil: Durch den Klimawandel ist schon jetzt ein Umbau unserer Wälder notwendig, da viele Baumarten nicht mit den steigenden Temperaturen und den daraus folgenden Dürren zurechtkommen. Die Folge: Die Bäume sind anfälliger für Schädlinge und sterben schlimmstenfalls sogar ab und die Verfügbarkeit der Ressource Holz schwindet. Zwar bieten die Ansiedlung und Nutzung besonders klimastabiler Holzarten eine Möglichkeit aus diesem Dilemma und die Forschung dazu hat indes an enormer Wichtigkeit gewonnen. Trotzdem drängt sich die Frage auf, warum dann unbedingt Holz als Baumaterial genutzt werden soll, wenn die heimischen Wälder ohnehin schon mit Problemen zu kämpfen haben. Die Antwort ist im Grunde einfach: Im Gegensatz zu Zement ist Holz kein Wegwerfprodukt und kann wieder genutzt werden. Es trägt darüber hinaus zur Wärmedämmung und Energieeffizienz eines Gebäudes bei. Aber der moderne Holzbau muss in Zukunft materialeffizienter werden, um diese wichtige Ressource bestmöglich zu schonen.
Schon bei der Montage an die Demontage denken
Das Zauberwort lautet „zirkulärer Holzbau“. Bei diesem Prinzip entstehen Materialkreisläufe, die Abfälle aktiv vermeiden und so nachhaltig den Kohlendioxidausstoß reduzieren. Der Gedanke dahinter ist, dass sämtliche Holzbauelemente eines Bauwerks nach ihrer Nutzung nicht einfach entsorgt werden, sondern ein zweites Leben erhalten, in dem sie für weitere Anwendungen innerhalb bestehender oder neuer Gebäude umgebaut werden – sie werden also zu recyceltem Baumaterial. Ein wichtiger Faktor dabei ist, dass bereits bei der Produktion dieser Bauelemente nicht nur an die Montage, sondern auch an die spätere Demontage und an die Nutzung in anderen Bauvorhaben gedacht wird. Sollten diese Elemente irgendwann einmal nicht mehr für die ursprüngliche Nutzung verwendbar sein, werden sie nicht zu Abfall, sondern in einer Art Kaskadierung stufenweise für andere Einsatzmöglichkeiten weiterverarbeitet. So kann das Wandelement eines Gebäudes beispielsweise in anderen Bauprojekten wiederverwendet oder sogar in ein Möbelstück umgewandelt werden. Der Vorteil: Die Ressource Holz bleibt damit im Materialkreislauf, muss nicht erneut geerntet werden und erfährt immer neue Einsatzmöglichkeiten bis hin zur Gewinnung von Bioenergie.
Grundvoraussetzung dafür ist jedoch die zyklusorientierte Herstellung der Bauteile und die Möglichkeit, sämtliche Bauteile eines Gebäudes schnell und einfach auf- und abzubauen. Bestenfalls werden die Gebäudeelemente bereits in der Herstellung so präzise vorgefertigt, dass sie beispielsweise auf der Baustelle nur noch zusammengefügt werden müssen und genauso einfach wieder auseinandergebaut werden können. So verringert sich die Montagezeit vor Ort deutlich und der Arbeitsplatz verlagert sich mehr von der Baustelle in die wettergeschützte Fabrik. Einzelne Bauteile so zu verbinden, dass die Montage und Demontage keinen Einfluss mehr auf die Weiterverwendung nehmen können ist also elementar. Es braucht dazu allerdings eine Verbindungstechnik, die einfach hergestellt werden kann, wiederverwendbar ist und trotzdem den höchsten Qualitätsanforderungen in puncto Sicherheit und Festigkeit genügt.
Simple Verbindungstechnik elementar für Kreislaufwirtschaft
Jürgen Graf von der Technischen Universität Kaiserslautern forscht mit seinem Team bereits seit Jahren an einer effektiven Kreislaufwirtschaft im Holzbau. Für den Professor ist diese funktionierende und simple Verbindungstechnik zwischen den Bauteilen das ausschlaggebende Puzzleteil, damit die Bauelemente schnell und einfach rückgebaut und für die Neunutzung wieder installiert werden können. Er setzt dabei auf eine reversible Verbindung mit sogenannten Konusadaptern aus Kunstharzpressholz, die bereits bei einer zu 100 % rückbaubaren Werk- und Forschungshalle in Diemerstein zum Einsatz gekommen ist. Hierbei wurden die einzelnen Bauelemente, wie Außenwände und Tragwerkbalken, durch die Konusadapter miteinander formschlüssig verbunden. Das Kunstharzpressholz macht den Adapter dauerhaft, formstabil und hochtragfähig. Durch die Konusform wird ein Ablösen der Bauteile verhindert. Wird die Halle nach ihrer Nutzung wieder zurückgebaut, müssen lediglich diese Verbindungselemente gelöst werden und die Bauelemente sind einsatzbereit für eine neue Nutzung.
Perfekte Bearbeitung mit den richtigen Werkzeuglösungen
Die geforderte Präzision in Sachen Passung und Formschlüssigkeit ist für Hersteller solcher „zirkularer Bauteile“ nur mithilfe moderner Fertigungstechnik zu realisieren. Jedoch muss auch hier der Prozess im Gesamten und das perfekte Zusammenspiel aus Mensch, Maschine und Werkzeug betrachtet werden. Beispielsweise für die Herstellung dieser millimetergenauen Konusfräsungen hat Leitz einen speziellen Fräser entwickelt, der den Bearbeitungsprozess gegenüber herkömmlich verfügbaren Fräswerkzeugen um das Zehnfache verkürzt. Hierfür taucht der Fräser erst vertikal in das Werkstück ein und erzeugt dann durch Kreisbewegungen ein optimales Bearbeitungsergebnis. Was dabei so simpel scheint, war aus technischer Sicht eine echte Herausforderung. Der Unterschied zu einer zylindrischen Bohrung liegt nämlich in der Ausrichtung der Konusform und in der Tatsache, dass derartige Sonderformen viel Aufwand bedeuten und somit besonders zeitintensiv sind. Es gilt also, trotz moderner CNC-Technik zeitsparend zu produzieren und gleichzeitig ein präzises Fräsergebnis zu erzielen. Möglich wurde diese imposante Leistungssteigerung durch die gekonnte Kombination einer speziell dafür entwickelten Frässtrategie, dem innovativen Werkzeugdesign auf Basis der Leitz-Helicut-Technologie und der entsprechenden Maschinenprogrammierung.
Leitz beweist mit dieser Innovation und in der Zusammenarbeit mit den Forschungseinrichtungen der TU Kaiserslautern, dass auch Werkzeughersteller aktiv die Zukunft des modernen Holzbaus mitgestalten können. Die Abteilung Forschung und Entwicklung von Leitz arbeitet tagtäglich an neuen Lösungen, nicht nur, um die Effizienz, Produktivität und Nachhaltigkeit seiner Kunden stetig zu steigern, sondern auch, um einen entscheidenden Teil dazu beizutragen, dass sich Holz als Baustoff der Zukunft etabliert.
