Nimm’s leicht!

Leichte Konstruktionen werden konsequent bei einer Vielzahl von Arbeits-, Freizeit- und Sportprodukten umgesetzt. Beispielsweise entwickelte sich das Durchschnittsgewicht eines Pkws in den letzten 40 Jahren von rund 800 auf 1200 Kilogramm. Diese Erhöhung beruht auf einer hohen Funktionalität, erhöhtem Komfort und Sicherheitsausrüstung, welche durch gewichtseinsparende Ausführungen kompensiert wird. Eine ähnliche Entwicklung ist auch über einen längeren Zeitraum gesehen durch den Einsatz von Holzwerkstoffen und dafür angepassten Konstruktionsmethoden im Möbelbau geschehen. Die Entwicklung erfolgte dabei mit signifikant gestiegenen Konstruktionsgewichten, entgegen dem Automobilsektor, wobei die Funktionalität annähernd gleich geblieben ist und lediglich der Preis deutlich reduziert wurde. Mit der Nachfrage nach mehr Komfort und erhöhter Funktionalität im Küchen- und Wohnbereich wurde auch der Leichtbautrend im Möbelsektor aufgegriffen. Dabei stoßen jedoch herkömmliche Holzwerkstoffe mit Rohdichten zwischen 500 bis 800 Kilogramm pro Kubikmeter sehr schnell an die physikalischen Grenzen. Die vorgelegten Entwicklungen und deren technische Umsetzungen von Leichtwerkstoffen werden in der Praxis sehr differenziert betrachtet und dies mit der erschwerten Verarbeitung und der fehlenden Produktsicherheit begründet.

Leichte Massivholzplatte
Die Konstruktion basiert auf einer für die Skiindustrie entwickelten Platte mit Massivholzkern und einer speziellen Hohlkammerstruktur. In der für die kontinuierliche Produktion weiterentwickelten Variante sind die stehenden Elemente der Mittellagen in einem Winkel von 45 Grad gegeneinander verschränkt angeordnet. Mit der Schrägstellung ergibt sich ein hoher Schraubenauszugswert und durch die Verwendung von stehenden Jahresringen wird ein hohes Steh- als auch geringes Schwindvermögen erreicht. Das Sägen und Fräsen der Platte kann mit herkömmlichen Werkzeugen und die Bekantung wie bei Spanplatten erfolgen. Die Montage der Beschläge erfolgt wie bei Massivholzplatten durch eine Kernlochbohrung und die Eckverbindungen können wie bei Spanplatten ausgeführt werden. Eine beidseitige Beplankung mit Dünnspan, MDF oder Furnierdecklage wird mit Kehlnähtklebefugen von verschiedenen Lizenznehmern des Patentinhabers (DendroSolutions GmbH) angeboten.

Tischlerplatten
Leichte Stab- & Stäbchenplatten werden durch eine druckfeste Hirnholzmittellage aus Exotenhölzern wie Balsa oder Ceiba gefertigt und mit einer beidseitigen Decklage aus MDF, Spanplatte oder Furnieren abgesperrt. Es besteht zu den herkömmlichen Platten dieser Art eine Gewichtsreduktion von rund 25 Prozent und durch die geschlossene Mittellage kann eine konven­tionelle Bearbeitung erfolgen. Für beispielsweise Deckengestaltungen im Objektbereich werden auch schwer entflammbare Ausführungen in diesen Varianten angeboten. Eine weitere Art ist eine Stabplatte mit herkömmlichem Aufbau aus asiatischen Albasia-Falcata in der Mittellage. Diese Holzart kann als schnell wachsend mit wenigen Jahresringen und geringer Wasseraufnahme beschrieben werden. Als Decklage kommen HPL (High Pressure Laminate), HDF (High Density Fibreboard) oder Schälfurnier zum Einsatz.

Renaissance der Wabenplatte
Papierwabenkerne waren im Möbelbau bis zur Einführung der Spanplatte durchaus verbreitet und sind seit Jahrzehnten in Sperrtüren und Skikonstruktionen zu finden. Inzwischen werden mittlerweile verschiedenste Ausführungsvarianten wie die Sechskant- oder Wellstegpapierwabe beziehungsweise auch Styropor-, Alu- oder gefachte Holzwaben mit beeindruckenden Gewichtsvorteilen eingesetzt. Das Prinzip der Konstruktion ist eine Sandwichstruktur mit meist Spanplatten als Decklagen und der Wabe als Kern. Bei besonderen statischen Anforderungen kommen Ausführungen mit entsprechend angeordneten Riegeln und Stützkanten für die Bekantung zum Einsatz. Durch entsprechende Ausbildung der Decklagen ist auch ein riegelloser Einsatz möglich, wobei die Be- und Verarbeitung wie bei Vollspanplatten erfolgt. Für das Einbringen von Beschlägen und Eckverbindungen wurden in den letzten Jahren vor allem Klebelösungen vorgestellt. Für die Krafteinleitung bei sehr dünnen Decklagen wird derzeit durch die TU Dresden ein aktueller Ansatz (Hinterschnitt-Füll-Verfahren) präsentiert. Dabei werden durch Einpressen von konventionellen Verbindungslösungen in eine Füllmasse Möglichkeiten geschaffen, unformatierte Platten in Standardgrößen zu verwenden und die notwendigen Einleitungspunkte nachträglich zu definieren. Auch für den Randabschluss von dünnen Decklagen ohne Riegeleinlage wurde ein Kehlnaht-Werkzeug entwickelt, das die rationale Fertigung in herkömmlichen Kantenanleimanlagen ermöglicht.

Polystyrolzusatz
Bei dieser Herstellung wurden verfahrenstechnische und werkstoffseitige Faktoren kombiniert, sodass sich eine etwa 30-prozentige Gewichtsreduktion durch Zugabe von aufgeschäumtem Material in die Spanplattenmittellage ergibt. Diese Komponente wird im regulären Produktionsablauf durch eine Vorschäum- und Dosiereinrichtung eingebracht und kann mit wenig Investment in bestehende Herstellungsanlagen integriert werden. Durch die Feinspandecklagen wird ein homogener Dreischichtaufbau erreicht und die Verarbeitung kann wie bei konventionellen Spanplatten erfolgen. Das Verfahren hierzu wurde durch die BASF entwickelt und war bis Sommer 2009 an einen Hersteller exklusiv vergeben.

Trends & Forschung
Die Nutzung von nachwachsenden Rohstoffen (Nawaro) liegt seit Jahren im Trend, wobei die Durchsetzung in der Vergangenheit meist mit negativen Eigenschaften, wie beispielsweise bei Strohplatten mit Bröseln oder Rieseln, verbunden wurde. Aktuelle Forschungen beschäftigen sich mit der Verarbeitung von Koppelprodukten wie Maisspindeln oder Seegras zu hochwertigen Verbundplatten. Anlässlich der ZOW 2010 wurde bereits ein Hanfkompositwerkstoff vorgestellt, welcher aus industriellen Hanfschäben gewonnen wird. Der einjährig nachwachsende Rohstoff ist dabei leichter als Holz, sehr reißfest und auch nachhaltig, jedoch als Industrieprodukt relativ teuer. Die Verarbeitung erfolgt wie bei einem klassischen Holzwerkstoff und ist vollflächig zum Verschrauben geeignet. Ein weiteres Verfahren, in der Analogie zum Brotbacken, ist die Holzschaumplatte aus Holz- und Getreideresten. Das 60-prozentige Holzgemisch wird mit organischen Treibmitteln aufgeschäumt und ein Werkstoff mit geringer Dichte gewonnen.

Die Druck- und Schraubenhaltefestigkeit mit rund 40 Prozent der Spanplattenwerte wird dabei als ausreichend beurteilt. Mit der Möglichkeit der freien Formgebung und der einfachen Bearbeitbarkeit, verbunden mit hervorragenden Wärmedämmeigenschaften, besticht jedoch das in der Entwicklung befindliche Material. Eine Abwandlung davon sind Hartschaumplatten, welche unter Zusatz von anorganischen Mitteln wie PUR, Melamin oder Blähperlit hergestellt werden. Damit sind auch schwer entflammbare Varianten mit Rohdichten unter 250 Kilogramm pro Kubikmeter möglich. Derzeitige Bestrebungen gehen dahin, dass vor allem auch die gängigen dünneren Stärken mit Leichtwerkstoffen problemlos bedient werden können, wobei jedoch für die Akzeptanz außerhalb von der industriellen Möbelproduktion noch ein Umdenken erfolgen sollte.

Grundsätzlich treiben meist kleine Firmen den Technologievorsprung voran, wobei durch Erlangen der technischen Reife einer Entwicklung dies meist eine entsprechende Marktbereinigung beinhaltet. Wobei natürlich auch der Umkehrschluss zum Tragen kommt, dass für die notwendigen Absatzmengen wesentliche Investitionsmengen getätigt werden, welche nur durch „Big-Player“ realisiert werden können.

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