Aufbauend auf historischen Anwendungen von Holzwerkstoffen in der Technik werden Vor- und Nachteile aus der Sicht des Maschinenbaus dargestellt sowie eine aktuelle Eignung dahingehend diskutiert. Besondere Aufmerksamkeit erfährt der integrative Leichtbau mit Holzfurnierlagenverbundwerkstoffen (Wood Veneer Composite, WVC). Durch deren modifizierbares Eigenschaftsprofil, in Verbindung mit einer an den Anwendungsfall angepassten Bauweise, ist eine zusätzliche Funktionsintegration möglich. Das Potenzial der Holzwerkstoffe wird an verschiedenen Konstruktionsbeispielen erläutert. Ergänzend werden Biege-Ersatz Emodul und Bauteilverformung eines Strukturelementes sowie Ergebnisse aus Ermüdungsversuchen der Verbindungstechnik dargestellt. Abschließend werden Probleme beider Umsetzung verschiedener Prototypen beschrieben und deren Lösung aufgezeigt. / Based on several historical applications of Wood Veneer Composites (WVC) the advantages and disadvantages of wood materials in today`s mechanical and plant engineering are discussed. Integrated WVC lightweight structures are especially taken into account. The highly modifiable mechanical properties of WVC’s allow application-adapted integration of further technical functions. The capabilities of integrated lightweight structures based on wood materials are demonstrated on several technical applications. Furthermore results of flexural tests, precisely the retrieved substitutet bending modulus and the maximal deflection as well as results of fatigue testing of the connecting components are given. Finally problems occurring during realization of WVC lightweight prototypes and their potential solutions are shown.

Nachwachsende Rohstoffe stellen in zunehmendem Umfang eine sinnvolle Alternative zu herkömmlichen Konstruktionswerkstoffen im Maschinen- und Anlagenbau dar. Speziell Lagenholzwerkstoffe bieten enormes Potential, den Anforderungen an Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz gerecht zu werden, ohne auf eine entsprechende technische Leistungsfähigkeit verzichten zu müssen. In diesem Zusammenhang wird im Vortrag ein an der Technischen Universität Chemnitz entwickeltes Konzept vorgestellt, Metallwerkstoffe (Stahl und Aluminium) im Maschinenbau durch nachwachsende Rohstoffe zu substituieren. Am Beispiel eines in der Automobilproduktion eingesetzten Fördersystems aus Holzwerkstoff wird dieses Konzept erläutert. Dabei handelt es sich um ein im Karosserierohbau bei Volkswagen verwendetes Skidfördersystem. Anhand einer Anforderungsliste wird im Vortrag schwerpunktmäßig der konstruktive Aufbau des Förderers vorgestellt, wobei vor allem die Unterschiede und Besonderheiten zur herkömmlichen Metallbauweise im Vordergrund stehen. Die Berechnung und Auslegung der Transporteinheit erforderte besondere Rechenmodelle, die für die verwendeten Insertverbindungen hergeleitet wurden und im Vortrag kurz erläutert werden. Speziell das dynamische Anforderungsprofil der Anwendung an die Struktur sowie die Verbindungstechnik ist durch bekannte Berechnungsgrundlagen (Bauwesen, Eurocode 5) nicht abgedeckt. Aus diesem Grund werden dem Maschinenbau entstammende Dauerfestigkeitsbetrachtungen speziell für Verbindungen des Ingenieurholzbaus genutzt. Zum Abschluss des Vortrages wird auf den mittlerweile eineinhalb jährigen, störungsfreien Praxiseinsatz bei der Volkswagen AG in Wolfsburg eingegangen und die Vorteile zum herkömmlichen Stahlfördersystem aufgezeigt. / Renewable resources become more and more a useful alternative to conventional construction materials in machine and plant construction. Especially wood veneer composites offer an enormous potential to meet the requirements of sustainability and resource efficiency without having to give up appropriate technical and mechanical capabilities. In this context the University of Technology in Chemnitz has developed a concept to replace metal materials such as steel or aluminum in mechanical engineering by renewable resources. A skid conveyor system made of wood veneer composites in automotive production used by Volkswagen will give a further explanation of this concept. Based on a list of requirements the lecture focuses the structural design. Especially the most notably differences and peculiarities to the conventional metal construction will be shown. The calculation and dimensioning required special calculation models, which have been derived for the used insert joints. Especially the dynamical requirement specifications of the application concerning the structure itself and the joints are not covered by computational models from civil engineering (Eurocode 5). Therefore fatigue strength examinations originated from mechanical engineering were adapted for joints usually used in timber engineering. The speech closes by summarizing the 18 month failure-free operation of totally five conveyor units at Volkswagen in Wolfsburg as well as their advantages compared to the conventional steel conveyor system.

Wood is a natural and renewable resource and, moreover, a most decorative and beautiful material. Most valuable logs are used for veneer production for optimum exploitation and utilization. Attractive wood veneers adorn any surface and is primarily used for furniture, yacht and automotive interior works. However, such application of wood veneer is limited to rather simply shaped carrier components due to the veneer’s mechanical restrictions. Previously, several approaches have been discussed to flexibilize wood allowing a greater deformation, but none approach has been entirely satisfactory. On that score, another veneer modification process has been suggested comprising a furfuryl alcohol impregnation to plasticize the wood veneer realizing enhanced veneer flexibility and mouldability (Pfriem and Buchelt 2011b). In the presence of a suitable initiator and promoted by elevated temperatures, furfuryl alcohol forms a very hard, insoluble polymer inside the wood cell walls. If polymerization is initiated as the impregnated veneer is moulded, the polymer is assumed to fix the gained shape. This thesis summarizes experimental work investigating the effect of furfuryl alcohol modification on maple veneer plasticization, shape fixation, and shape stability and the impact of various process parameters on material characteristics. Veneer samples impregnated with furfuryl alcohol exhibited an increased cell wall swelling, were notably softer than dry reference veneer, and showed an enhanced mouldability comparable to water impregnated veneer samples. Each characteristic is indicative for an increased plasticization. DSC studies were carried out to assess the influence of various initiator contents and ethanol dilutions of the impregnation liquid on the curing reactions and the retained polymer yield. Thereby, high initiator contents promoted a more rapid curing at lower temperatures with higher polymer yields, whereas higher dilution shifted the curing towards higher temperatures and possibly retard the curing resulting in lower polymer yields. The furfuryl alcohol polymer retaining inside the cell walls was proved to fix the achieved shape of veneer providing moreover enhanced shape stability at elevated temperatures and increasing moisture compared to unmodified reference veneer samples. According to these findings, furfuryl alcohol modification can be used for wood veneer plasticization and improved mouldability, shape fixation, and stabilization. However, material properties vary notably with changing process parameters. / Holz ist nicht nur eine natürlicher und nachwachsender Rohstoff, sondern vielmehr auch ein sehr dekoratives und schönes Material. Die wertvollsten Baumstämme werden daher häufig zur Furnierproduktion genutzt, um diese raren Stämme bestmöglich auszunutzen und zu verwerten. Besonders schöne Furniere schmücken jegliche Oberfläche und werden vorallem in der Möbelindustrie, sowie beim Yacht- und Autoinnenausbau verwendet. Jedoch ist die Anwendung aufgrund mechanischer Restriktionen auf eher einfach geformte Oberflächen und Trägerteile begrenzt. In der Vergangenheit wurden unterschiedliche Methoden entwickelt, um den Einsatzbereich von Furnieren durch eine erhöhte Flexibilität und Verformbarkeit auszuweiten, jedoch ist keiner dieser Prozesse in allen Aspekten zufriedenstellend. Aus diesem Grund wurde von Pfriem und Buchelt (2011b) eine neue Methode vorgeschlagen. Hierbei sollen Furniere mit Furfurylalkohol imprägniert werden, um einerseits die Furniere zu plastifizieren und eine erhöhte Flexibilität und Umformbarkeit zu ermöglichen. Andererseits härtet Furfurylalkohol in Gegenwart eines geeigneten Initiators und durch erhöhte Temperaturen begünstigt aus und bildet in den Zellwänden ein hartes, weitestgehend unlösliches Polymer aus. Hierbei wird angestrebt, die Polymerisation zu initiieren, wenn das imprägnierte Furnier bereits umgeformt ist, so dass das entstehende Polymer das Furnier im umgeformten Zustand fixiert. Die vorliegende Dissertation fasst die erzielten Ergebnisse von Experimenten zusammen, die durchgeführt wurden, um die plastifizierende Wirkung von Furfurylalkohol auf Ahornfurniere sowie die formfixierende und stabilisierende Eigenschaft des ausgehärteten Polymers zu untersuchen und den Einfluss unterschiedlicher Prozessparameter auf erzielte Materialeigenschaften zu bestimmen. Es konnte nachgewiesen werden, dass durch die Imprägnierung mit Furfurylalkohol ein Quellen der Zellwände verursacht wird und dass die getränkten Proben deutlich weicher sind als die Referenzproben und eine erhöhte Umformung aufwiesen. Diese erzielten Änderungen weisen auf eine deutliche Plastifizierung der Holzsubstanz hin. DSC-Analysen von Furnieren, die mit unterschiedlich zusammengesetzten Imprägnierflüssigkeiten auf Basis von Furfurylalkohol imprägniert wurden, belegen den Einfluss unterschiedlicher Initiatoranteile und Verdünnungen mit Ethanol auf die Polymerisation. Während höhere Anteile an Initiator eine rasche Reaktion bei niedrigeren Temperaturen und einen hohen Beladungsgrad hervorrufen, bewirken starke Verdünnungen des Furfurylalkohols mit Ethanol eine Verzögerung der Polymerisation und eine Verschiebung dieser zu höheren Temperaturen bei gleichzeitigen vergleichsweise geringen Beladungsgraden. Mit weiteren Versuchen konnte bestätigt werden, dass das Polymer des Furfurylalkohols in den Zellwänden die erzielte Umformung der Furniere fixiert und auch bei höheren Temperaturen und Luftfeuchten eine erhöhte Formstabilität bewirkt. Die Versuche haben gezeigt, dass Furfurylalkohol zur Plastifizierung und verbesserten Umformbarkeit von Furnieren sowie zu deren Formfixierung und Formstabilisierung genutzt werden kann, allerdings variieren die Materialeigenschaften mit unterschiedlichen Prozessparametern insbesondere mit unterschiedlichen Initiatoranteilen in der Imprägnierflüssigkeit.

Wood is a natural and renewable resource and, moreover, a most decorative and beautiful material. Most valuable logs are used for veneer production for optimum exploitation and utilization. Attractive wood veneers adorn any surface and is primarily used for furniture, yacht and automotive interior works. However, such application of wood veneer is limited to rather simply shaped carrier components due to the veneer’s mechanical restrictions. Previously, several approaches have been discussed to flexibilize wood allowing a greater deformation, but none approach has been entirely satisfactory. On that score, another veneer modification process has been suggested comprising a furfuryl alcohol impregnation to plasticize the wood veneer realizing enhanced veneer flexibility and mouldability (Pfriem and Buchelt 2011b). In the presence of a suitable initiator and promoted by elevated temperatures, furfuryl alcohol forms a very hard, insoluble polymer inside the wood cell walls. If polymerization is initiated as the impregnated veneer is moulded, the polymer is assumed to fix the gained shape. This thesis summarizes experimental work investigating the effect of furfuryl alcohol modification on maple veneer plasticization, shape fixation, and shape stability and the impact of various process parameters on material characteristics. Veneer samples impregnated with furfuryl alcohol exhibited an increased cell wall swelling, were notably softer than dry reference veneer, and showed an enhanced mouldability comparable to water impregnated veneer samples. Each characteristic is indicative for an increased plasticization. DSC studies were carried out to assess the influence of various initiator contents and ethanol dilutions of the impregnation liquid on the curing reactions and the retained polymer yield. Thereby, high initiator contents promoted a more rapid curing at lower temperatures with higher polymer yields, whereas higher dilution shifted the curing towards higher temperatures and possibly retard the curing resulting in lower polymer yields. The furfuryl alcohol polymer retaining inside the cell walls was proved to fix the achieved shape of veneer providing moreover enhanced shape stability at elevated temperatures and increasing moisture compared to unmodified reference veneer samples. According to these findings, furfuryl alcohol modification can be used for wood veneer plasticization and improved mouldability, shape fixation, and stabilization. However, material properties vary notably with changing process parameters. / Holz ist nicht nur eine natürlicher und nachwachsender Rohstoff, sondern vielmehr auch ein sehr dekoratives und schönes Material. Die wertvollsten Baumstämme werden daher häufig zur Furnierproduktion genutzt, um diese raren Stämme bestmöglich auszunutzen und zu verwerten. Besonders schöne Furniere schmücken jegliche Oberfläche und werden vorallem in der Möbelindustrie, sowie beim Yacht- und Autoinnenausbau verwendet. Jedoch ist die Anwendung aufgrund mechanischer Restriktionen auf eher einfach geformte Oberflächen und Trägerteile begrenzt. In der Vergangenheit wurden unterschiedliche Methoden entwickelt, um den Einsatzbereich von Furnieren durch eine erhöhte Flexibilität und Verformbarkeit auszuweiten, jedoch ist keiner dieser Prozesse in allen Aspekten zufriedenstellend. Aus diesem Grund wurde von Pfriem und Buchelt (2011b) eine neue Methode vorgeschlagen. Hierbei sollen Furniere mit Furfurylalkohol imprägniert werden, um einerseits die Furniere zu plastifizieren und eine erhöhte Flexibilität und Umformbarkeit zu ermöglichen. Andererseits härtet Furfurylalkohol in Gegenwart eines geeigneten Initiators und durch erhöhte Temperaturen begünstigt aus und bildet in den Zellwänden ein hartes, weitestgehend unlösliches Polymer aus. Hierbei wird angestrebt, die Polymerisation zu initiieren, wenn das imprägnierte Furnier bereits umgeformt ist, so dass das entstehende Polymer das Furnier im umgeformten Zustand fixiert. Die vorliegende Dissertation fasst die erzielten Ergebnisse von Experimenten zusammen, die durchgeführt wurden, um die plastifizierende Wirkung von Furfurylalkohol auf Ahornfurniere sowie die formfixierende und stabilisierende Eigenschaft des ausgehärteten Polymers zu untersuchen und den Einfluss unterschiedlicher Prozessparameter auf erzielte Materialeigenschaften zu bestimmen. Es konnte nachgewiesen werden, dass durch die Imprägnierung mit Furfurylalkohol ein Quellen der Zellwände verursacht wird und dass die getränkten Proben deutlich weicher sind als die Referenzproben und eine erhöhte Umformung aufwiesen. Diese erzielten Änderungen weisen auf eine deutliche Plastifizierung der Holzsubstanz hin. DSC-Analysen von Furnieren, die mit unterschiedlich zusammengesetzten Imprägnierflüssigkeiten auf Basis von Furfurylalkohol imprägniert wurden, belegen den Einfluss unterschiedlicher Initiatoranteile und Verdünnungen mit Ethanol auf die Polymerisation. Während höhere Anteile an Initiator eine rasche Reaktion bei niedrigeren Temperaturen und einen hohen Beladungsgrad hervorrufen, bewirken starke Verdünnungen des Furfurylalkohols mit Ethanol eine Verzögerung der Polymerisation und eine Verschiebung dieser zu höheren Temperaturen bei gleichzeitigen vergleichsweise geringen Beladungsgraden. Mit weiteren Versuchen konnte bestätigt werden, dass das Polymer des Furfurylalkohols in den Zellwänden die erzielte Umformung der Furniere fixiert und auch bei höheren Temperaturen und Luftfeuchten eine erhöhte Formstabilität bewirkt. Die Versuche haben gezeigt, dass Furfurylalkohol zur Plastifizierung und verbesserten Umformbarkeit von Furnieren sowie zu deren Formfixierung und Formstabilisierung genutzt werden kann, allerdings variieren die Materialeigenschaften mit unterschiedlichen Prozessparametern insbesondere mit unterschiedlichen Initiatoranteilen in der Imprägnierflüssigkeit.

Im Rahmen des Forschungsprojektes wurden zwei Verfahren zur Herstellung thermisch modifizierter Furniere entwickelt. Nach Verfahren 1 erfolgt die Herstellung von Furnier durch Messern von thermisch modifizierten Blöcken, wobei der Hauptanteil der Untersuchungen an längs gemesserten Furnieren durchgeführt wurde. Ein Industrieversuch belegt die Machbarkeit der Herstellung thermisch modifizierter Furniere aus modifizierten Blöcken durch quer messern, also nach dem üblichen Verfahren zur Herstellung dekorativer Furniere. Nach Verfahren 2 erfolgt die Herstellung von thermisch modifizierten Furnieren durch thermische Modifizierung handelsüblicher dünner Messerfurniere (d=0,5...0,6 mm). Parameter für eine thermische Modifikation sind im Wesentlichen die Dauer der Behandlung sowie die Temperatur. Die Temperatur wurde im Bereich zwischen 170°C und 210°C variiert, die Dauer der Hochtemperaturbehandlung zwischen 2 h und 4 h. Als Holzarten wurden Rotbuche, Ahorn, Birke, Pappel und Esche untersucht. Die hergestellten Furniere wurden hinsichtlich verschiedener mechanischer Eigenschaften, farblicher Eigenschaften sowie verarbeitungstechnischer Eigenschaften untersucht und bewertet.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The aim of the present research was to evaluate the physical and mechanical properties of LVL reinforced with fiberglass with two types of resins. Pinus elliottii veneers with 1,5 mm thickness were used to manufacture of the LVL panels. The panels were manufactured in two steps. The first one was the assembling of the LVL panels with nine layers of wood veneer glued with phenol-formaldehyde resin. The second step consisted into reinforcing the LVL with fiberglass impregnated with epoxy resin (E) or isophthalic resin (I). The treatments were: panels without reinforcement (T), panels reinforced with one fiberglass layer (E T1 e I T1), panels reinforced with two fiberglass layers (E T2 e I T2) and panels reinforced with four fiberglass layers (E T3 e I T3). The size of panel was 45 cm x 34 cm x 1,08 cm. The physical properties tested were density and moisture content. The mechanical properties tested were: static bending in flatwise and edgewise position, modulus of elasticity (MOE) and modulus of rupture (MOR); glueline shear strength by compression loading; hardness test; and non-destructive test by ultrasound method. The epoxy and the isophthalic resin showed similar mechanical performance among the different treatments.The resistence and stiffness of the panels were influenced by the reinforcement. The MOE in flatwise position was influenced by one reinforcement layer and the MOR was influenced by two reinforcement layers. In the edgewise position the MOE and the MOR values remained constant among the treatments with two fiberglass reinforcement layers. The MOE in nondestructive test had higher values when compared with the destructive method, however these values remained stable with two layers of reinforcement. Two layers of reinforcement on the tensile and compression side had higher values in hardness test. The epoxy resin presented higher glueline resistence and higher percentage of wood failure. Isophthalic and phenolic resin presented similar values of glueline strenght, however the isophthalic resin had lower percentage of wood failure. Thus, the reinforcement with one layer of fiberglass imprenated with epoxy resin on the tensile side would be enough to promote the mechanical qualities of LVL. / O objetivo desta pesquisa foi avaliar as propriedades físico-mecânicas de painéis de lâminas paralelas (LVL) reforçadas com camadas de fibra de vidro inpregnadas com dois tipos de matrizes. Lâminas de madeira de Pinus ellliottii com espessura de 1,5 mm foram utilizadas na fabricação dos painéis. A montagem dos painéis foi realizada em duas etapas. A primeira consistiu na fabricação dos painéis LVL com nove camadas de lâminas de madeira unidas com resina à base de fenol-formaldeído na gramatura de 190 g/m2 em linha simples. E a segunda etapa consistiu na aplicação do reforço de fibra de vidro impregnado com resinas epóxi (E) ou poliéster isoftálica com NPG (I). Os tratamentos utilizados foram: painéis sem reforços (T), painéis com uma camada de fibra de vidro (E T1 e I T1), painéis com duas camadas de fibra de vidro, sendo uma camada no lado de compressão e uma camada no lado de tração (E T2 e I T2) e painéis com quatro camadas de fibra de vidro, duas camadas do lado de compressão e duas camadas no lado de tração separados por uma lâmina de madeira (E T3 e I T3). Foram realizadas três repetições por tratamento, totalizando 21 painéis. As dimensões finais dos painéis foram 45 cm x 34 cm x 1,08 cm. Para determinar a qualidade dos painéis LVL foram avaliadas as propriedades físicas (massa específica e teor de umidade) e a resistência mecânica (flexão estática na posição flatwise e egdewise, resistência ao cisalhamento, dureza Janka e teste não destrutivo utilizando ultrassom). A resina epóxi e a resina isoftálica apresentaram as mesmas qualidades mecânicas nos diferentes tratamentos. A aplicação do reforço influenciou na resistência e na rigidez do painel. Na flexão estática na posição flatwise o módulo de elasticidade (MOE) foi influenciado por uma camada de reforço e o módulo de ruptura (MOR) por duas camadas de reforço. Na posição edgewise os valores de MOE e do MOR se mantiveram estáveis com a aplicação de duas camadas de reforços de fibra de vidro. O MOE pelo método ultrassônico apresentou valores maiores quando comparado com o método estático; em ambos os métodos os valores mantiveram-se estáveis com a aplicação de duas camadas de reforço. A dureza Janka foi maior para as painéis com mais camadas de fibra de vidro na posição de tração e compressão. A resina epóxi apresentou maior resistência ao cisalhamento e maior percentual de falhas na madeira, enquanto que a resina isoftálica, apesar de apresentar valores de resistência similares à fenólica, não apresentou boa adesão à madeira, representada pelo baixo percentual de falhas na madeira. A aplicação de uma camada de reforço de fibra de vidro com resina epóxi na posição de tração seria o suficiente para melhorar as qualidades mecânicas dos painéis LVL fabricados com lâminas de madeira de pinus unidas com fenol-formaldeído.

Der Einsatz von Holz- und speziell Holzfurnierlagenverbundwerkstoffen (WVC) konzentrierte sich in den vergangen Jahrzehnten nahezu ausschließlich auf den Möbelbau und den Bausektor. Eine Verwendung von Holzwerkstoffen im Sinne einer angemessenen technischen Nutzung der vorhandenen Eigenschaften im Maschinen- und Anlagenbau wird hingegen aktuell kaum praktiziert. Der Vortrag zeigt anhand der Darstellung und Analyse des Standes der Technik Einsatzmöglichkeiten des Werkstoffes im Maschinen- und Anlagenbau auf und charakterisiert dabei die Bereiche, in denen noch verstärkt gearbeitet werden muss, um diese Einsatzmöglichkeiten angemessen nutzen zu können. Weiterhin werden grundlegend relevante Werkstoffeigenschaften für das angestrebte Einsatzgebiet charakterisiert und erste Einblicke in Bauformen aus WVC gegeben, mit denen ein praktischer Einsatz im Allgemeinen Maschinenbau und damit in der Fördertechnik technisch sinnvoll ist. / For the last decades the usage of plywood materials (Wood Veneer Composites) was mainly focused on furniture and civil engineering. At the moment there is no adequate technical use of wood based materials in mechanical engineering in respect to its particular properties. Following the state of the art several fields of application in mechanical engineering are presented as well as subjects were identified which need further investigation. Relevant material properties for the aspired technical application are characterized. Furthermore an insight in realized designs of WVC structures is given.

Nachwachsende Rohstoffe stellen in zunehmendem Umfang eine sinnvolle Alternative zu herkömmlichen Konstruktionswerkstoffen im Maschinen- und Anlagenbau dar. Speziell Lagenholzwerkstoffe bieten enormes Potential, den Anforderungen an Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz gerecht zu werden, ohne auf eine entsprechende technische Leistungsfähigkeit verzichten zu müssen. In diesem Zusammenhang wird im Vortrag ein an der Technischen Universität Chemnitz entwickeltes Konzept vorgestellt, Metallwerkstoffe (Stahl und Aluminium) im Maschinenbau durch nachwachsende Rohstoffe zu substituieren. Am Beispiel eines in der Automobilproduktion eingesetzten Fördersystems aus Holzwerkstoff wird dieses Konzept erläutert. Dabei handelt es sich um ein im Karosserierohbau bei Volkswagen verwendetes Skidfördersystem. Anhand einer Anforderungsliste wird im Vortrag schwerpunktmäßig der konstruktive Aufbau des Förderers vorgestellt, wobei vor allem die Unterschiede und Besonderheiten zur herkömmlichen Metallbauweise im Vordergrund stehen. Die Berechnung und Auslegung der Transporteinheit erforderte besondere Rechenmodelle, die für die verwendeten Insertverbindungen hergeleitet wurden und im Vortrag kurz erläutert werden. Speziell das dynamische Anforderungsprofil der Anwendung an die Struktur sowie die Verbindungstechnik ist durch bekannte Berechnungsgrundlagen (Bauwesen, Eurocode 5) nicht abgedeckt. Aus diesem Grund werden dem Maschinenbau entstammende Dauerfestigkeitsbetrachtungen speziell für Verbindungen des Ingenieurholzbaus genutzt. Zum Abschluss des Vortrages wird auf den mittlerweile eineinhalb jährigen, störungsfreien Praxiseinsatz bei der Volkswagen AG in Wolfsburg eingegangen und die Vorteile zum herkömmlichen Stahlfördersystem aufgezeigt. / Renewable resources become more and more a useful alternative to conventional construction materials in machine and plant construction. Especially wood veneer composites offer an enormous potential to meet the requirements of sustainability and resource efficiency without having to give up appropriate technical and mechanical capabilities. In this context the University of Technology in Chemnitz has developed a concept to replace metal materials such as steel or aluminum in mechanical engineering by renewable resources. A skid conveyor system made of wood veneer composites in automotive production used by Volkswagen will give a further explanation of this concept. Based on a list of requirements the lecture focuses the structural design. Especially the most notably differences and peculiarities to the conventional metal construction will be shown. The calculation and dimensioning required special calculation models, which have been derived for the used insert joints. Especially the dynamical requirement specifications of the application concerning the structure itself and the joints are not covered by computational models from civil engineering (Eurocode 5). Therefore fatigue strength examinations originated from mechanical engineering were adapted for joints usually used in timber engineering. The speech closes by summarizing the 18 month failure-free operation of totally five conveyor units at Volkswagen in Wolfsburg as well as their advantages compared to the conventional steel conveyor system.

Der Einsatz von Holz- und speziell Holzfurnierlagenverbundwerkstoffen (WVC) konzentrierte sich in den vergangen Jahrzehnten nahezu ausschließlich auf den Möbelbau und den Bausektor. Eine Verwendung von Holzwerkstoffen im Sinne einer angemessenen technischen Nutzung der vorhandenen Eigenschaften im Maschinen- und Anlagenbau wird hingegen aktuell kaum praktiziert. Der Vortrag zeigt anhand der Darstellung und Analyse des Standes der Technik Einsatzmöglichkeiten des Werkstoffes im Maschinen- und Anlagenbau auf und charakterisiert dabei die Bereiche, in denen noch verstärkt gearbeitet werden muss, um diese Einsatzmöglichkeiten angemessen nutzen zu können. Weiterhin werden grundlegend relevante Werkstoffeigenschaften für das angestrebte Einsatzgebiet charakterisiert und erste Einblicke in Bauformen aus WVC gegeben, mit denen ein praktischer Einsatz im Allgemeinen Maschinenbau und damit in der Fördertechnik technisch sinnvoll ist. / For the last decades the usage of plywood materials (Wood Veneer Composites) was mainly focused on furniture and civil engineering. At the moment there is no adequate technical use of wood based materials in mechanical engineering in respect to its particular properties. Following the state of the art several fields of application in mechanical engineering are presented as well as subjects were identified which need further investigation. Relevant material properties for the aspired technical application are characterized. Furthermore an insight in realized designs of WVC structures is given.

Für die zukünftige Anwendung furnierbasierter Werkstoffe für konstruktive Bauteile im Maschinenbau sollte es möglich sein, deren Lagenaufbau im Sinne des Leichtbaus beanspruchungsgerecht zu gestalten. Für die Dimensionierung dieser Lagenhölzer werden die mechanischen Kennwerte der Furniereinzellagen benötigt. Aktuell besteht ein Defizit in der Verfügbarkeit der erforderlichen Kennwerte. Zusätzlich existieren keine Normen und einheitliche Standards zur Ermittlung dieser Kennwerte an Furnier. Demzufolge wurden in dieser Arbeit Prüfmethoden zur mechanischen Materialcharakterisierung von Furnier unter Zug-, Druck- und Schubbeanspruchung erarbeitet und exemplarisch Kennwertdatensätze für Rotbuchenschälfurnier in Abhängigkeit der Furnierdicke, der Klimatisierung sowie einer Klebstoffbeschichtung ermittelt. Hierbei zeigt sich, dass die Furnierdicke einen erheblichen Einfluss auf die Materialeigenschaften besitzt. Das ist auf die herstellungsbedingten Schälrisse im Furnier zurückzuführen, deren Risstiefe und Rissabstand mit der Furnierdicke ansteigt. Weiter ergaben die Untersuchungen, dass sich die mechanischen Kennwerte von nativem und klebstoffbeschichtetem Furnier deutlich unterscheiden. Auch hier ist eine Abhängigkeit der Eigenschaften von der Furnierdicke festzustellen, da das Eindringverhalten des Klebstoffes in das Furnier gleichfalls von der Furnierdicke abhängig ist. Mit steigender Furnierdicke wird der Furnierquerschnitt vom Klebstoff nicht vollständig durchtränkt und es verbleibt eine klebstofffreie Mittelschicht, deren Anteil mit der Furnierdicke zunimmt. Mit Hilfe der ermittelten Datensätze wurde im Weiteren die Fragestellung untersucht, welches Material für die Einzellage zur Berechnung der Verbundeigenschaften von Lagenholz mit Hilfe der Laminattheorie am besten geeignet ist. Als Materialien wurden natives Furnier, mit Klebstoff beschichtetes Furnier und Vollholz untersucht. Im Ergebnis konnte die beste Übereinstimmung mit experimentell, ermittelten Lagenholzkennwerten für klebstoffbeschichtetes Furnier erzielt werden. Für Lagenholz mit dickeren Furnierlagen können für die Berechnung der Verbundeigenschaften von Lagenholz auch Vollholzkennwerte herangezogen werden. / For future application of veneer-based materials for structural components in mechanical engineering, it should be possible to design the layer structure in terms of a lightweight construction. The mechanical properties of the veneer layers are required for calculating the properties of laminated wood materials such as plywood. Currently, there is a lack of knowledge of the required characteristic veneer values. In addition, there are no standards for determining these properties for veneer. In this work, test methods for the mechanical material characterization of veneer under tensile, compressive and shear stress were developed and exemplary data sets for rotary cut veneer of beech wood were determined as a function of veneer thickness, climatization and an adhesive coating. The veneer thickness has a significant influence on the material properties. This is due to the production-related peeling cracks in the veneer, whose crack depth and crack distance increase with the thickness. Furthermore, the investigations showed that the mechanical properties of native and adhesive-coated veneer differ significantly. Here, as well, a dependence of the properties on the veneer thickness can be observed. This is due to the penetration behavior of the adhesive into the veneer. With increasing veneer thickness, the veneer cross-section is not completely impregnated by the adhesive and an adhesive-free layer remains in the center, the size of which increases with the veneer thickness. In addition, it was investigated which single-layer material is most appropriate for calculating the properties of laminated wood materials using the laminate theory. Native veneer, adhesive coated veneer and solid wood were examined as single layer material. As a result, the best match with the experimentally determined plywood properties was obtained for adhesive-coated veneer. For laminated wood materials with thicker veneer layers, solid wood can also be used as single-layer material to calculate the composite properties.