Vernähte Holzlaminate sind bei Schälbelastungen wesentlich robuster. © W.E.I.Z.
Holzlaminate sind aufgrund ihres geringen Gewichts attraktiv für den Leichtbau, weisen jedoch konstruktive Nachteile auf. Vor allem quer zur Faser sind sie weniger belastbar, und bei Kräften senkrecht zur Oberfläche komme es häufig zur sogenannten Delamination, also zum Ablösen einzelner Schichten. Genau hier setzt die neue Technik der TU Graz an.
Das Team um Florian Feist am Institut für Fahrzeugsicherheit entwickelte gemeinsam mit Partnern aus Forschung und Industrie ein Verfahren, bei dem Furnierschichten mit hochfestem Nylonfaden vernäht werden. In mechanischen Tests zeigte sich eine deutliche Leistungssteigerung. Die vernähten Laminate hielten bis zu viermal höhere Schälkräfte aus, zudem war die Bruchenergie um das Vierzehnfache erhöht.
Klebstoffe und Laminierharze ergänzen oder ersetzen
Durch das Vernähen lässt sich auch eine Falz oder ein Gelenk erzeugen. © W.E.I.Z
Technisch entscheidend sei die Wahl geeigneter Komponenten gewesen, so die Forschenden. Spezielle Nadeln mit dreieckiger Spitze verdrängen die Holzfasern, anstatt sie zu durchtrennen, wodurch die Struktur erhalten bleibt. Als Garn erwies sich Nylon als optimal, da es sowohl fest als auch dehnbar ist. Die Verarbeitung erfolgt mit industriellen Nähmaschinen und erreicht Geschwindigkeiten von bis zu 2,5 m pro Minute.
Neben der reinen Verstärkung eröffne die Technologie auch neue konstruktive Möglichkeiten, heißt es. Durch gezielte Nähte lassen sich flexible Verbindungen realisieren, die als Gelenke oder Falze dienen können. Erste Demonstratoren umfassen etwa faltbare Brückenelemente und klappbare Sitzmöbel. Allerdings eignet sich das Verfahren vor allem für lokale Verstärkungen auf kleineren Flächen mit hoher Beanspruchung. Für großflächige Anwendungen bleibt es weniger effizient. „Wir wollen Holz dort verstärken, wo es wirklich nötig ist“, sagt Florian Feist. „Mit dem gezielten Vernähen können wir Klebstoffe oder Laminierharze ergänzen oder teilweise sogar ersetzen.“
Quelle: Technische Universität Graz
