Hält ohne Klebstoff

Addjoining nutzt 3D-Druck, um Bauteile aus Kunststoff-Verbundwerkstoffen auf Holz zu drucken. 

Beim Ultraschallfügen sorgt Reibungshitze für eine stabile Verbindung. 

Damit Holz im Fahrzeugbau mehr zum Einsatz kommen kann, hat die TU Graz neue Fügemethoden entwickelt. Mit 3D-Drucktechnik und Ultraschall ist es jetzt möglich, Holz mit Metall und Kunststoff-Verbundwerkstoffen extrem fest zu verbinden. Ganz ohne Klebstoff oder Schrauben. Die beiden Techniken eignen sich für jeweils eigene Anwendungsgebiete. Als Testmaterialien kamen Buchen- und Eichenholz zum Einsatz.

3D-Druck verbindet die Holzporen

Bei der Addjoining-Technik wird mit einem 3D-Druck-Verfahren ein Bauteil aus Kunststoff-Verbundwerkstoffen direkt auf der Holzoberfläche aufgedruckt. Dabei dringt das aufgedruckte Material in die Holzporen ein, wo es zu einer chemischen Reaktion kommt, ähnlich der Reaktion von Klebstoff mit Holz.

Bei mechanischen Belastungstests schloss diese Verbindungsart sehr erfolgreich ab: Nach dem Brechen waren in den Holzporen Kunststoff und im Kunststoff Holzfasern zu finden. Das zeigt, dass der Bruch im Holz oder Kunststoff, aber nicht an der Verbindung erfolgte. Die Versuche wurden an unbehandelten Holzoberflächen durchgeführt.

Stabile Punktverbindung mit Ultraschall

Beim Ultraschallfügen versetzt eine Sonotrode das Holz in Vibration. Sobald es mit dem zu verbindenden Teil in Kontakt kommt, entsteht durch die Reibung Hitze. Dadurch dringt das Holz in die Oberfläche der Kunststoffe oder Kunststoff-Verbundwerkstoffe ein. So entsteht eine sehr stabile Punktverbindung. Sie hält dank Adhäsionskräften und wegen mechanischer Verzahnung, weil der geschmolzene Kunststoff im Holz wieder erstarrt.

Erweitern das Einsatzgebiet von Holz

Die neu entwickelten Holz-Verbindungstechniken sind zum Patent angemeldet. Sie sollen in der Möbelbranche, aber auch in der Automobil- und Flugzeugindustrie zur Anwendung kommen.