Dipl.-Ing. Valentine Troi

Biobasierte Materialien

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Institut für Konstruktion und Materialwissenschaften
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Klimakrise und Rohstoffknappheit forcieren ein Neudenken unseres heutigen Wirtschafts- und Energiesystems, das auf fossilen und mineralischen Rohstoffen aufbaut; innovative bioökonomische Konzepte ermöglichen eine Abkehr von fossilen Rohstoffen als Basis unserer Produkte hin zu nachwachsenden Rohstoffen und biobasierten Materialien, die nachhaltig genutzt und möglichst lange im Kreislauf geführt werden. Eine große Rolle spielt dabei die Ausrichtung auf die regionale und nachhaltige Bereitstellung der Rohstoffe (mit Fokus auf Land-, Forst- und Abfallwirtschaft); insbesondere zu berücksichtigen ist in diesem Kontext die stark variierende Qualität der Rohstoffe, die mit kaskadisch ausgelegten Wertschöpfungsketten aufgefangen werden soll. Die Entwicklung entsprechend angepasster materialtechnologischer Lösungen und die daraus resultierende Produktentwicklung für Industriezweige wie die Bauwirtschaft und Mobilität sind Kernaufgaben der interdisziplinär aufgebauten Arbeitsgruppe

Untersuchung der Eignung von Hanf als textile Verstärkung im Ski.

Im Rahmen des Schwerpunkts wird sowohl die Substitution der fossilen und mineralischen Verstärkungsfasern wie Glas-, Basalt- und Kohlefasern durch Pflanzenfasern wie Hanf und Flachs, als auch die Erhöhung des pflanzlichen Anteils bei der Matrix thematisiert. Bei der pflanzlichen Faserverstärkung (Lang- und Kurzfaser, Regeneratfaser) werden diverse Halbzeugcharaktere (Nonwoven, Woven, UD Gelege) auf ihre Einsatzmöglichkeiten in Kombination mit industriellen Fertigungstechnologien (Pultrusion, Wickeltechnik, Heißpressen, Prepreg) geprüft. Im Bereich der Matrixentwicklung für die Kompositwerkstoffe werden pflanzenbasierte Duroplaste auf Basis von Pflanzenölen wie z.B. Leinöl aber auch Möglichkeiten mit alternativen, gewachsenen Bindern, z.B. basierend auf pflanzlicher oder bakterieller Zellulose und Myzelien untersucht.

Holz bzw. holzbasierte Werkstoffe weisen ein komplexes Materialverhalten auf, das sowohl zeit- als auch richtungsabhängig ist und durch Umwelteinflüsse (Temperatur, Feuchte) beeinflusst wird. Um die Anwendungsmöglichkeiten dieser Werkstoffe in Richtung neuer Verbindungsmittel und Konstruktionsbauweisen zu erweitern und zu optimieren, ist es entscheidend, die Gesetzmäßigkeiten dieser Materialeigenschaften zu erfassen und in Modellen abzubilden, um zuverlässige Prognosen für das Bauteilverhalten in der Praxis zu ermöglichen. Die Forschungsarbeiten in Zusammenarbeit mit dem Arbeitsbereich Holzbau umfassen sohin die Anwendung moderner experimenteller Methoden auf unterschiedlichen Längenskalen unter Vorgabe der Umweltbedingungen, begleitet und ergänzt durch numerische Simulationen sowohl der Mikrostruktur des Holzes, als auch von Bauteilen und Verbindungsmitteln.

Holz und holzbasierte Werkstoffe: (oben) experimentelle Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften und (unten) Modellbildung und Simulation des Verhaltens von Holz sowie der Interaktion mit Verbindungsmittel.

Nachwachsende Rohstoffe bedingen bei ihrem Einsatz eine ganzheitliche Betrachtungs- und Verwertungsweise; im optimalen Fall handelt es sich um Reststoffe aus der Landwirtschaft, sodass keine Konkurrenzsituation bezüglich Landverbrauch für die Lebensmittelproduktion entsteht. Mit diesen Agrar-Reststoffen können, je nach Art und Qualität Produktionsprozesse mit unterschiedlichem Grad an technischer Anforderung bedient werden. Hierbei führen wechselnde Anbau- und Erntebedingungen sowie klimatische Extreme zu erhöhten Schwankungen in der Qualität, sodass ähnlich zum Holz, als bereits etabliertem nachwachsendem Rohstoff, entsprechende Klassifizierungsmodelle erarbeitet werden, die eine effiziente, qualitätsorientierte und abgestimmte Weiterverarbeitung ermöglichen.

Herstellung und Bestimmung der mechanischen Belastbarkeit hanfbasierter Ziegel.

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