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Entwicklung eines automatisierten Verfahrens zur Zustandsanalyse verbauter historischer Hölzer

Zielsetzung: Im Kontext von Klimawandel und Energiekrise sind Fragen der Energiebilanz und -effizienz von Gebäuden besonders relevant. Die Baudenkmalpflege trägt durch ihre wirtschaftlichen, ökologischen und soziokulturellen Aspekte der nachhaltigen Ressourcenverwendung und damit direkt zum Klimaschutz bei. Historische Bauten, die überwiegend aus dauerhaften Materialien und Konstruktionen bestehen, sind ein gutes Beispiel für Green Culture durch energie-schonende Nutzung und bestandsorientierte Weiterentwicklung. Die beim Bau alter Gebäude bereits eingesetzte (graue) Energie muss bei sorgfältiger und schonender Erneuerung, u.a. durch Einsatz nachhaltiger Baustoffe, nicht noch einmal aufgewendet werden. Holz war schon immer ein nachhaltiger, ressourcen- und energieschonender Werkstoff und gehört zu den ältesten Baukulturen weltweit. Allein in Deutschland gilt die Holzarchitektur (Fachwerkhäuser, Dachwerke) als prägend. Es ist daher sowohl im Sinne der Denkmalpflege als auch zur zukünftigen Nutzung von Holz als Baumaterial wichtig, Eigenschaften, Zustand und Veränderung dieses Materials zu beobachten und zu verstehen. Dazu stehen heute vielversprechende Technologien wie optische 3D-Messtechnik und KI-basierte Datenanalyse zur Verfügung, die in diesem Sektor bisher noch kaum eingesetzt werden. Ziel dieses Vorhabens ist, ein Verfahren zur automatisierten Bauteildokumentation und -kontrolle für Altholzbauten im Bestand zu entwickeln. Dies beinhaltet: - Entwicklung eines prototyphaften optischen Messsystems zur Bestands- und Merkmalsaufnahme; - Entwicklung eines Automatisierungsverfahrens zur Merkmalsdetektion; - Automatisierung des Informationstransfers in digitales 3D-Modell. Im Laufe des Projektes werden folgende Ergebnisse angestrebt: - Messverfahren bestehend aus innovativer Hardware (RTI-Sensor, patentiert) und Software (KI-gestützte Merkmalserkennung) zur objektiven und dokumentierten Festigkeitsanalyse von verbautem Altholz; - Schnittstelle zur automatischen Übertragung von Holzkenngrößen an einen Digitalen Zwilling (basierend auf BauWolke-Software/BauCAD); - Zukünftige Vermarktungsmöglichkeiten durch Sensor/Software und erweitertes Dienstleistungsangebot durch Gutachter.

Kommunales Informationssystem Holzbau - Modell zur Quantifizierung und Darstellung von Treibhausgas-Einsparpotenzialen durch stoffliche Holzverwendung in Kommunen

Die Bundesregierung hat hohe Ziele für den Klimaschutz bis 2045 beschlossen. Der Gebäudebestand verursacht etwa 30% aller Treibhausgase und soll daher bis 2045 klimaneutral werden. Aufgrund der langjährigen Nutzungsdauer der Gebäude stellen sich Effekte nur langsam ein und deshalb müssen Anpassungen ab sofort in die Planungsprozesse eingespeist werden. Die Umsetzung von Klimaschutzstrategien und Klimaschutzmaßnahmen auf kommunaler Ebene im Gebäudebestand muss zukünftig in enger Abstimmung mit den Zielen der kommunalen Bauleitplanung erfolgen. Dies stellt die Kommunen vor große Herausforderungen. Das hier dargestellte Klimaschutzprojekt 'Kommunales Informationssystem Holzbau (Holzbau-KIS)' hat als Ziel, das Potenzial einer stofflichen Nutzung von Holzprodukten im Bauwesen als zusätzliche Klimaschutzmaßnahme für Kommunen darzustellen und praktisch handhabbar zu machen. In verschiedenen Szenarien werden realisierbare Potenziale für THG-Einsparungen durch Bauen und Sanieren mit Holz projiziert. Bereits existierende Ansätze für Neubau und Sanierung sollen um weitere Szenarien ergänzt und auf ausgewählte Nichtwohngebäude ausgeweitet werden. Die Ergebnisse zeigen sowohl die Kohlenstoffspeicherung im Holzwerkstoff als auch das Substitutionspotenzial durch den Ersatz von Bauteilen in mineralischer Bauweise durch Holzkonstruktionen. Das Holzbau-KIS soll ein praxisnahes, webbasiertes Planungs- und Kommunikationstool werden, das es den Kommunen in Selbstverwaltung ermöglicht, die THG-Einsparungen durch den Einsatz von Holz als Baumaterial in kommunale Klimaschutzkonzepte zu integrieren. Das Teilvorhaben der RUB befasst sich mit der methodischen Erweiterung und der fachlichen thematischen Ergänzung der bestehenden Konzepte für die drei kommunalen Pilotanwendungen. Außerdem soll die Erstellung eines Transferkonzepts zur Übertragung auf weitere Kommunen begleitet werden und bspw. methodische, aber auch organisatorische Aspekte eines Betriebs des Tools bei einer Kommune beleuchten.

Kommunales Informationssystem Holzbau - Modell zur Quantifizierung und Darstellung von Treibhausgas-Einsparpotenzialen durch stoffliche Holzverwendung in Kommunen, Teilvorhaben 1: Methodische Entwicklung

Die Bundesregierung hat hohe Ziele für den Klimaschutz bis 2045 beschlossen. Der Gebäudebestand verursacht etwa 30% aller Treibhausgase und soll daher bis 2045 klimaneutral werden. Aufgrund der langjährigen Nutzungsdauer der Gebäude stellen sich Effekte nur langsam ein und deshalb müssen Anpassungen ab sofort in die Planungsprozesse eingespeist werden. Die Umsetzung von Klimaschutzstrategien und Klimaschutzmaßnahmen auf kommunaler Ebene im Gebäudebestand muss zukünftig in enger Abstimmung mit den Zielen der kommunalen Bauleitplanung erfolgen. Dies stellt die Kommunen vor große Herausforderungen. Das hier dargestellte Klimaschutzprojekt 'Kommunales Informationssystem Holzbau (Holzbau-KIS)' hat als Ziel, das Potenzial einer stofflichen Nutzung von Holzprodukten im Bauwesen als zusätzliche Klimaschutzmaßnahme für Kommunen darzustellen und praktisch handhabbar zu machen. In verschiedenen Szenarien werden realisierbare Potenziale für THG-Einsparungen durch Bauen und Sanieren mit Holz projiziert. Bereits existierende Ansätze für Neubau und Sanierung sollen um weitere Szenarien ergänzt und auf ausgewählte Nichtwohngebäude ausgeweitet werden. Die Ergebnisse zeigen sowohl die Kohlenstoffspeicherung im Holzwerkstoff als auch das Substitutionspotenzial durch den Ersatz von Bauteilen in mineralischer Bauweise durch Holzkonstruktionen. Das Holzbau-KIS soll ein praxisnahes, webbasiertes Planungs- und Kommunikationstool werden, das es den Kommunen in Selbstverwaltung ermöglicht, die THG-Einsparungen durch den Einsatz von Holz als Baumaterial in kommunale Klimaschutzkonzepte zu integrieren. Das Teilvorhaben der RUB befasst sich mit der methodischen Erweiterung und der fachlichen thematischen Ergänzung der bestehenden Konzepte für die drei kommunalen Pilotanwendungen. Außerdem soll die Erstellung eines Transferkonzepts zur Übertragung auf weitere Kommunen begleitet werden und bspw. methodische, aber auch organisatorische Aspekte eines Betriebs des Tools bei einer Kommune beleuchten.

Bioabbaubare Dünnschicht-Sensoren für das Monitoring holzwerkstoffbasierter Bauteile und Komponenten (BioSens)

Formaldehydfreie Bindemittel auf Basis biobasierter Ligninpolymere, Teilvorhaben B

Reduktion von (V)VOC-Emissionen aus NawaRo-Dämmstoffen unter besonderer Berücksichtigung neu aufkommender Schadstoffe

Das Gesamtziel des Vorhabens besteht in der Reduktion der Emission insbesondere neu aufkommender Schadstoffe aus NawaRo-Dämmstoffen. Für einige dieser Stoffe sind noch keine eindeutigen Wege der Generierung identifiziert worden. Dies gilt insbesondere für neu aufgekommene Stoffe wie VVOC. Die Entwicklung von Minderungsmaßnahmen steht folglich zumindest zum Teil noch aus. Ziel des Projektes ist es daher, VOC- und VVOC-Emissionen weiter zu senken, um Dämmstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen mehr Verwendungsmöglichkeiten zu eröffnen. Als Hauptkomponenten wurden in Vorarbeiten organische Säuren, Aldehyde, Alkohole und andere, meist polare Verbindungen sowie SVOC identifiziert. Um die zur Reduzierung dieser Emissionen sinnvollen Entwicklungsschritte definieren zu können, fehlen zum Teil vertiefte Kenntnisse zu deren Entstehung aus Dämmstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen. Dies gilt insbesondere für Substanzen wie Alkohole, VVOC und SVOC (Semi Volatile Organic Compounds). Außerdem sind viele dieser Dämmstoffe mit Flammschutzmitteln ausgerüstet. Inwieweit das das Emissionsverhalten möglicherweise indirekt beeinflusst, z.B. durch deren Einfluss auf den Feuchtehaushalt, ist nicht bekannt. Aus den bestehenden und zusätzlich gewonnenen Erkenntnissen zur Generierung der Emissionen sollen mindernde Veränderungen im Herstellprozess abgeleitet werden. Dabei kann auf Erkenntnisse aus dem Bereich der Herstellung von Holzwerkstoffen aufgebaut werden. Eine weitere Möglichkeit der Emissionsminderung ergibt sich aus dem Zusammenwirken verschiedener Materialien, z.B. Dämmstoffen und Folien. Vorkenntnisse über das Diffusionsverhalten von Wasserdampf und einiger weniger (V)VOC sind vorhanden, bedürfen aber einer Vervollständigung. Konkret soll daher die Möglichkeit dampfbremsender Folien, den Übergang solcher Stoffe in die Innenraumluft zu behindern, über die o.g. Stoffe hinaus geprüft werden.

Kommunales Informationssystem Holzbau - Modell zur Quantifizierung und Darstellung von Treibhausgas-Einsparpotenzialen durch stoffliche Holzverwendung in Kommunen, Teilvorhaben 2: Softwaretechnische Umsetzung

Die Bundesregierung hat hohe Ziele für den Klimaschutz bis 2045 beschlossen. Der Gebäudebestand verursacht etwa 30% aller Treibhausgase und soll daher bis 2045 klimaneutral werden. Aufgrund der langjährigen Nutzungsdauer der Gebäude stellen sich Effekte nur langsam ein und deshalb müssen Anpassungen ab sofort in die Planungsprozesse eingespeist werden. Die Umsetzung von Klimaschutzstrategien und Klimaschutzmaßnahmen auf kommunaler Ebene im Gebäudebestand muss zukünftig in enger Abstimmung mit den Zielen der kommunalen Bauleitplanung erfolgen. Dies stellt die Kommunen vor große Herausforderungen. Das hier dargestellte Klimaschutzprojekt 'Kommunales Informationssystem Holzbau (Holzbau-KIS)' hat als Ziel, das Potenzial einer stofflichen Nutzung von Holzprodukten im Bauwesen als zusätzliche Klimaschutzmaßnahme für Kommunen darzustellen und praktisch handhabbar zu machen. In verschiedenen Szenarien werden realisierbare Potenziale für THG-Einsparungen durch Bauen und Sanieren mit Holz projiziert. Bereits existierende Ansätze für Neubau und Sanierung sollen um weitere Szenarien ergänzt und auf ausgewählte Nichtwohngebäude ausgeweitet werden. Die Ergebnisse zeigen sowohl die Kohlenstoffspeicherung im Holzwerkstoff als auch das Substitutionspotenzial durch den Ersatz von Bauteilen in mineralischer Bauweise durch Holzkonstruktionen. Das Holzbau-KIS soll ein praxisnahes, webbasiertes Planungs- und Kommunikationstool werden, das es den Kommunen in Selbstverwaltung ermöglicht, die THG-Einsparungen durch den Einsatz von Holz als Baumaterial in kommunale Klimaschutzkonzepte zu integrieren. Das Teilvorhaben von Disy befasst sich mit der benutzungsfreundlichen, effizienten und sicheren Implementierung der Softwarelösung und realisiert die drei kommunalen Pilotanwendungen aus softwaretechnischer Sicht. Außerdem soll die Erstellung eines Transferkonzepts zur Übertragung auf weitere Kommunen aus Sicht der Softwaretechnik begleitet werden.

Sichere, leichte, ökologische Kransysteme aus Holzwerkstoffen

Ziel der Forschungsarbeiten ist ein neues Forschungsfeld zur Anwendung von Holz und Holzwerkstoffen im Kranbau zu eröffnen und zu gestalten. Damit sollen die wissenschaftlichen Grundlagen gelegt werden, um Krananlagen und deren Komponenten in Holzbauweise technisch sinnvoll und sicher zu gestalten. Im Vergleich zu bestehenden Bauweisen sollen die Krane wirtschaftlich, ökologisch und technisch vorteilhaft ausgeführt werden.

Entwicklung von Lignin-modifizierten Phenol-Formaldehyd - Harzen für die Verklebung von Furnieren zu Lagenholzwerkstoffen

Lignin als nachwachsender Rohstoff soll zu maximalen Anteilen den fossilen Rohstoff Phenol in Phenol-Formaldehyd (PF)-Harzen für Verklebungen im Lagenholzwerkstoffbereich ersetzen. Ziel ist die Entwicklung biobasierter Lignin-Phenol-Formaldehyd (LPF)-Klebstoffsysteme. Für solche Anwendungen sind Grundkenntnisse im industriellen Maßstab verfügbar. Durch die Herstellung dieser Klebstoffe sollen fossile Rohstoffe durch industriell verfügbare Lignine ersetzt werden. Die Auswahl der zur Verfügung stehenden Lignine wird dabei maßgeblich durch Herkunft der Biomasse, Herstellverfahren und sich ggf. anschließende Aufschlussverfahren bestimmt, die sich wesentlich auf die Wirkungsweise als Phenol-Ersatz in PF-Harzen auswirken. Die Entwicklung von LPF-Harzen für die Lagenholzwerkstoff-Herstellung steht in direkter Überein-stimmung mit dem Ziel des 'Förderprogramms Nachwachsende Rohstoffe'. Biobasierte Klebstoffe für Holzwerkstoffe stehen seit vielen Jahren im Fokus intensiver Forschungstätigkeiten. Darüber hinaus fordern sowohl Sperrholz- und LVL-Hersteller als auch der Markt die Klebstoffhersteller seit Jahren dazu auf, alternative Klebstoffsysteme auf Basis nachwachsender Rohstoffe anzubieten. Zudem definieren alle europäischen Hersteller von Lagenholzwerkstoffen mittlerweile Unternehmensziele mit Bezug auf eine nachweisliche Nachhaltigkeit von Produkten und Herstellungsprozessen.

Entwicklung witterungsbestaendiger Dekorpapiere fuer Holzwerkstoffe

Ziel des Projektes ist die Entwicklung dekorativer Beschichtungsfilme fuer Holzwerkstoffe, die durch eingefuehrte Pressverfahren appliziert werden koennen und zu witterungsbestaendigen, in ihrer Optik frei gestaltbaren Oberflaechen fuehren. Zu diesem Zweck sollen mit duroplastischen Harzen getraenkte Dekorpapiere zusaetzlich mit einem witterungsbestaendigen Klarlacksystem versehen werden, um als Vorprodukt fuer die witterungsbestaendige Pressbeschichtung von Holzwerkstoffen zur Verfuegung stehen.

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