Das Projekt "Teilvorhaben: Grundlagen zur Gestaltung von Basaltfasertextilien zur Verstärkung einer Aerogel-Matrix" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Textiltechnik durchgeführt. Ziel des Teilvorhabens ist die Erforschung einer geeigneten faserbasierten Verstärkung, um die für den Einsatz notwendige Stabilität des Aerogels zu erzielen. Als textiles Verstärkungsmaterial sollen dabei Basaltfasern zum Einsatz kommen, da diese ebenfalls aus rein anorganischen Bestandteilen bestehen. Zudem wird Basaltgestein, der Ausgangsstoff zur Faserherstellung, aufgrund der jährlichen vulkanischen Genese als unerschöpflicher Rohstoff angesehen. Basaltfasern sind darüber hinaus unbrennbar und besitzen eine nur geringe Wärmeleitfähigkeit. Schließlich weisen Basaltfasern eine um ca. 15 % höhere Zugfestigkeit als Glasfasern auf.
Durch die Kombination von Silikat-Aerogelen und Basaltfasern ergibt sich somit also ein Werkstoffverbund, welcher hervorragende Materialeigenschaften für die Anwendung als nachhaltiges Dämmmaterial im Bauwesen aufweist. Die Kombination dieser Teilkomponenten in einem Verbundwerkstoff ist bisher jedoch nicht untersucht worden. Insbesondere die geringe Eigenstabilität des Aerogels stellt einen besonderen Anspruch dar. Im Rahmen des Teilvorhabens ist daher eine textile Tragstruktur zu untersuchen, mit der sich die spröde Aerogel-Matrix entsprechend der Anforderungen zum Einsatz als Dämmmaterial verstärken lässt. Neben der räumlichen Verteilung und Ausrichtung der Verstärkungsfasern ist vor allem eine ausreichende Faser-Matrix-Haftung von zentraler Bedeutung.
Das Projekt "Teilvorhaben: Arbeiten zum Faserverbundwerkstoff bestehend aus Basalttextil und Aerogel-Matrix" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Entwicklung, Technik, Anwendung für Holz- und Kunststofferzeugnisse mbH durchgeführt. Ziel des Teilvorhabens ist es, die Teilkomponenten Aerogel und Basaltfaser zu einem stabilen Verbundfaserwerkstoff erstmals zusammenzuführen. Er wird gegenüber herkömmlich eingesetzten Wärmedämmverbundsystemen Vorteile aufgrund der Vermeidung von synthetisch-organischen Bestandteilen aufweisen. Er wird nachhaltig sein, da für die Herstellung des gesamten Materialverbunds keine fossilen Rohstoffe verbraucht werden und das Produkt nach Lebenszyklusende als Bauschutt entsorgt werden kann. Durch die rein mineralisch-anorganischen Teilkomponenten wird der Materialverbund nicht brennbar sein. Zur Erreichung der Ziele wurde das Projekt in 6 Projektphasen eingeteilt. Im Arbeitspaket 1 werden die theoretischen Grundlagen und Arbeiten für die Versuche gelegt. In Arbeitspaket 2 folgen die praktischen Arbeiten zu den einzelnen Teilkomponenten. Die Zusammenführung der Teilkomponenten wird in Arbeitspaket 3 untersucht. Arbeitspaket 4 dient zur Erforschung der Materialeigenschaften des hergestellten Verbundsystems. Aufbauend auf den analysierten Testergebnissen aus AP4 werden in Arbeitspaket 5 die Herstellungsverfahren hinsichtlich der angestrebten Zielkriterien überarbeitet. Die Validierung des Demonstrators erfolgt schließlich in Arbeitspaket 6, in welchem der Materialverbund im Demonstrationsmaßstab unter optimierten Verfahrensbedingungen hergestellt und erprobt wird.
Das Projekt "Entwicklung der technischen Lösung und des Verfahrens für die Herstellung von hochbeanspruchten Werkstoffverbunden aus Holzkleinquerschnitten und Faser-Kunststoff-Verbunden (iWerkstoffverbund)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Bereich Ingenieurwissenschaften, Institut für Naturstofftechnik, Professur für Holztechnik und Faserwerkstofftechnik durchgeführt. Hochbeanspruchte Kleinquerschnitte aus Holz, wie beispielsweise Sport-, Spiel- und Therapiegeräte, Hälse von Musikinstrumenten, Leitern, Werkzeugstiele sowie Bauteile in Stabwerken verlangen nach einem hohen Widerstand gegen statische und dynamische Belastungen, wobei der Querschnitt möglichst geringe Dimensionen aufweisen sollte. Die Zielstellung des Forschungsvorhabens ist die Herstellung und Entwicklung eines Verbundwerkstoffs, bestehend aus Holz und Faser-Kunststoff-Verbunden, bei dem der Querschnittsanteil hauptsächlich aus Holz besteht. Der Fokus liegt dabei auf die Bewehrung von kleinen Holzquerschnitten, deren Abmessungen aufgrund höherer Beanspruchung nicht vergrößert werden können, da eine entsprechend sichere Handhabung nicht mehr gewährleistet ist. Zur Lösung der Aufgabenstellung soll eine neuartige technologische Verfahrensweise (Harzinfusion) im Prototypenmaßstab entwickelt werden, bei der die Verstärkung der Holzkleinquerschnitte in einem Einstufenverfahren erfolgt. Hierbei wird der Faser-Kunststoff-Verbund im/ am Holzquerschnitt hergestellt und gleichzeitig mit diesem verklebt. Der Werkstoffverbund bietet eine ökologische Alternative gegenüber Metallen und reinen Kunststoffen. Das Forschungsprojekt gliedert sich in drei wesentliche Hauptpunkte, die parallele und sich gegenseitig beeinflussende Untersuchungen erfordern: - Entwicklung einer Technologie zur Herstellung der Werkstoffverbunde auf der Basis von Holzquerschnitten und Faser-Kunststoff-Verbunden mithilfe des geplanten Einstufenverfahrens, - Entwicklung des Werkstoffverbunds hinsichtlich differenzierter Beanspruchungen speziell für statisch und dynamisch hochbeanspruchte Kleinquerschnitte aus Holz und Faser-Kunststoff-Verbunden, - Entwicklung eines numerischen Simulationsmodells zur Bemessung von Bauteilen entsprechend der Beanspruchungen im Einsatz, in Abhängigkeit von der eingesetzten Verstärkungsfaser (Kohlenstofffaser, Basaltfaser).