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Innovative Verbindungstechnologie für den Holzbau

Löten statt Schrauben

Klebstoffe, Nägel und Schrauben sind die Klassiker im Holzbau – sie schränken aber auch die Konstruktionsmöglichkeiten ein. Die schweizerische WoodWelding SA hat eine neue Verbindungsmöglichkeit entwickelt: Sie löten den Naturstoff zusammen. Die Technologie wird auch in der Medizintechnik und bald im Automobilbau eingesetzt.

Löten im Leichtbau – Die WoodWelding®-Technologie eignet sich im Holzbau beispielsweise zur Verbindung leichter und poröser Wabenplatten. (© istockphoto/Andrew Rich) vergrößern

Löten im Leichtbau – Die WoodWelding®-Technologie eignet sich im Holzbau beispielsweise zur Verbindung leichter und poröser Wabenplatten. (© istockphoto/Andrew Rich)

Holz wird jetzt verlötet. Eine neue Technologie bietet die Alternative, wenn Handwerker und Konstrukteure mit Schrauben, Nägeln oder Klebstoffen an ihre Grenzen stoßen. Auch im Leichtbau mit Holz passt oft keine Lösung aus dem klassischen Werkzeugkasten: Die leichten und porösen Materialien, etwa Waben- oder Sandwichplatten, bieten anders als beispielsweise Spanplatten meist nicht genug Halt für eine stabile Konstruktion.

Doch genau die löchrige Struktur wird beim sogenannten WoodWelding® genutzt: Diese Löt-Technologie verbindet Holz durch thermoplastische Kunststoffe. Mit Ultraschall wird der Thermoplast verflüssigt und die Bauteile werden zusammengedrückt. Dabei wird der Kunststoff schnell und tief in die porösen Strukturen des Holzes gepresst. Nach nur wenigen Sekunden ist er ausgehärtet und hat sich mit dem Holz zum eigentlichen Verbundwerkstoff vereint.

Möbel mit Möglichkeit – Die Löt-Technologie ermöglicht im Möbelbau stabile rahmenlose Konstruktionen. (© Titus International)

Hinter dieser Technologie steht die WoodWelding SA aus der Schweiz. „Unsere Anfänge liegen im Fenster- und Möbelbau“, erklärt Mitgründer Prof. Gerhard Plasonig. Die Wood- Welding SA hat die Technologie zum Beispiel in Lizenzpartnerschaft mit Titus International für den Möbelkorpusbau entwickelt: „Damit sind Taktzeiten für Korpus- und Schubladenelemente unter zehn Sekunden möglich. Außerdem ist diese Verbindung etwa 30 Prozent stabiler im Vergleich zum traditionellen Weißleimverfahren“, so der Ingenieur weiter.

Mittlerweile findet die Methode vor allem Einsatz im Leichtbau: „WoodWelding® ist dafür DIE moderne Verbindungstechnik“, so Plasonig. Auch im Bereich Innenausbau ist die neuartige Verbindungsmöglichkeit gefragt.

Renaissance für den Holzbau

Ökologie, Tradition und Natürlichkeit sind im Gebäudebau wieder verstärkt gefragt – Ansprüche, die der Naturstoff Holz erfüllt. Seine Natürlichkeit ist aber gleichzeitig seine Schwäche: Holz ist durch seine inhomogene Struktur oft schwierig zu verarbeiten. Dieses Defizit können aber innovative Technologien wie WoodWelding® ausgleichen. „Es ist eine natürlichere Verbindung zwischen Hölzern, als es zum Beispiel Schrauben sind“, betont Plasonig den Vorteil der Technologie. Denn das Plastikteil fügt sich völlig spannungsfrei in die Hohlräume der Materialien. Und der verbindende Thermoplast besitzt holzähnliche Eigenschaften – er zieht sich zusammen und dehnt sich mit dem Naturstoff. „Außerdem haben wir gegenüber vielen Klebstoffen einen Zeitvorteil. Denn es gibt kaum einen Kleber, der in nur wenigen Sekunden abbindet und so fest hält“, erklärt Plasonig, der eine Honorarprofessur der Business School der Technischen Universität München innehat. Bald können auch kleinere handwerkliche Betriebe Holz zusammenschweißen: Ein deutsches Verbindungstechnik-Unternehmen hat bereits ein Ultraschallhandgerät entwickelt, das bis Ende 2013 auf den Markt kommen soll.

Die WoodWelding-Technologie eignet sich aber auch für andere Materialien. Sie müssen nur eine poröse Struktur und eine gewisse Druckfestigkeit aufweisen, wie zum Beispiel Knochen. Etwa 80 Prozent ihrer Lizenzen vergibt die WoodWelding SA daher im Bereich Medizintechnik für das sogenannte BoneWelding®. So auch an die KLS Martin Group – sie entwickelte das SonicWeld-Rx®-System. Es ersetzt Metallschrauben in der Kiefer- und Gesichtschirurgie.

Die Verbindung zwischen Knochen und Implantat ist homogener als mit herkömmlichen Metallschrauben und angenehmer für den Patienten. Während die Schrauben nach der Heilungszeit oft wieder operativ entfernt werden müssen, sind die eingesetzten thermoplastischen Auch Einsatzmöglichkeiten in Chirurgie und Automobilibau Implantate des SonicWeld-Rx®-Sytems biologisch abbaubar. Während der Knochen heilt, ist die Verbindung zwischen Implantat und Knochen stabil. Im Anschluss lösen sich die Komponenten innerhalb weniger Monate auf. Ein anderes Nutzungsgebiet der Technologie ist etwa die Fuß- und Handchirurgie. Die amerikanische Stryker Corporation hat BoneWelding® beispielsweise speziell für die Traumatologie entwickelt und repariert damit Brüche, zum Beispiel in Fußknochen.

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Auch Einsatzmöglichkeiten in Chirurgie und Automobilibau

Zukünftige Einsatzbranche soll die Automobilindustrie werden. Und zwar maßgeblich im Leichtbau: „Statt Stahl werden für den Fahrzeugrahmen zunehmend Aluminium, Glas- oder Carbonfasern eingesetzt. Dort haben die Konstrukteure bei Klebstoffen oft Probleme mit Korrosion, und Schrauben sind aufwendig für die Produktionsstraße“, erklärt Plasonig. Die neuartige Löt-Technologie ist eine vielversprechende Alternative für den Bau der Karosserie – und ist auch für den Fahrzeuginnenausbau interessant. Speziell die Caravan-Industrie sieht großes Potenzial. Denn die Innenausstattung von Wohnwägen und -mobilen soll möglichst leicht, aber stabil sein. „Wir haben einen Vorteil überall dort, wo geringes Gewicht gefragt ist und hohe, zum Teil dynamische Belastung am Befestigungspunkt herrscht“, fasst Plasonig zusammen.

Porentief – Der Kunststoff wird mit Ultraschallenergie verflüssigt und fließt in die Hohlräume des Trägermaterials. Das funktioniert im Knochen genauso wie in Holz (folgende Abbildungen). (© KLS Martin Group)

(© Wood Welding SA)