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Röntgen und Laser: Tiefe Einblicke in das Innere von Bäumen

(c) HFA
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Holzforschung. Ein Baum kann künftig schon vor dem Zerschneiden analysiert werden.

Der Kracher war ziemlich laut, als das Brett endgültig zerrissen ist. Immerhin hat es 19,5 Tonnen Belastung ausgehalten. Eugen Spitaler hat das Holz freilich nicht aus Zerstörungswut in zwei Teile gerissen. Er hat vielmehr überprüft, ob eine neue „zerstörungsfreie“ Messmethode auch das richtige Ergebnis geliefert hat. Kurz bevor der Mitarbeiter der Holzforschung Austria (HFA) das Brett in die Zugprüfmaschine eingespannt hat, hatte er die Festigkeit per „Laser-Interferometrie“ gemessen: Mit einem kleinen Hammerschlag an einer Stirnseite hat er das Brett zum Schwingen angeregt, an der anderen Stirnseite wurde per Doppler-Laser die Frequenz der Eigenschwingung gemessen. 718 Hertz waren es in diesem Fall.


Frequenz der Eigenschwingung

„Jedes Brett schwingt in einer anderen Frequenz“, so Spitaler. Entscheidend dafür sind die Holzart, die Abmessungen – und die Festigkeit. Diese Faktoren werden in komplizierte Formeln eingesetzt, als Ergebnis erhält man eine Abschätzung der Festigkeit eines Bretts. In diesem Fall wurde ein „E-Modul“ von 14.000 Newton je Quadratmillimeter berechnet. Der Zugversuch hat den Wert 13.750 ergeben. Das neue Messverfahren liegt also nahe an der Realität.

Die Laser-Methode ist freilich nur ein Beispiel dafür, wie die Holzwirtschaft derzeit durch Forschung revolutioniert wird. „Bis vor wenigen Jahren wurde die Festigkeit von Holz rein visuell festgestellt“, erläutert HFA-Chef Manfred Brandstätter. Dabei hat man etwa auf Äste oder Jahresringe geachtet – und es war viel Erfahrung nötig. Nun kommen immer mehr Verfahren zur Anwendung, die objektive Messwerte liefern. Was auch unbedingt notwendig ist: Für neuartige Holzwerkstoffe wie verleimtes Brettschichtholz, sogenannte Leimbinder, müssen die einzelnen Bretter sehr genau definierte Eigenschaften haben. „Die Festigkeit ist so groß wie das schwächste Glied“, so Brandstätter. Mit Leimbindern kann man Hallen mit gigantischen Spannweiten bauen – viel weiter, als durch andere Baustoffe möglich wäre.

Die einheitliche Qualität ist nur durch automatische Prüfmethoden zu erreichen. Dazu kommt noch, dass die visuelle Beurteilung im Vergleich zur rasant steigenden Durchsatz-Geschwindigkeit in Holzbetrieben viel zu lange dauert.

In den Stamm schauen

„In vielen Betrieben in Österreich wird bereits jedes Brett geröntgt“, so Brandstätter. Das ist schon Stand der Technik – aber noch längst nicht das Ende der Möglichkeiten. Manche Sägewerke setzten sogar Computer-Tomografen (CT) ein – wie man sie aus Krankenhäuser kennt. Mit ihnen kann ein Baumstamm schon vor seinem Zersägen untersucht werden: Aus Aufnahmen aus unterschiedlichsten Blickwinkeln wird ein dreidimensionales Bild des Inneren errechnet. Festgestellt werden etwa die Dichte, Fäulnisherde oder die Lage der Äste. Erkannt wird auch die „Schrägfasrigkeit“, die die Festigkeit von Holz stark vermindert.

Bisher war das Baum-CT relativ teuer. Denn bei den ersten Versuchen setzte man ähnliche Geräte wie in der Medizin ein, wo die Röntgenquelle um den Körper rotiert ist. Heutige Geräte setzen hingegen zwei bis drei stationäre Röntgenquellen ein, sie sind daher viel billiger und schaffen einen viel höheren Durchsatz, erläutert Brandstetter.

Selektion am Waldesrand

In Entwicklung sind viele weitere zerstörungsfreie Prüfverfahren. Etwa 3-D-Laser-Verfahren, mit denen das Holzvolumen exakt gemessen wird, oder die Mikrowellen-Durchstrahlung, mit der man relativ einfach die gefürchtete Schrägfasrigkeit diagnostizieren kann. Auch bei der Laser-Interferometrie sind die Forscher am HFA noch nicht dort, wo sie eigentlich hin wollen: Die Methoden funktioniert bereits gut bei getrocknetem Holz. Bei nassem Holz und bei frisch gefällten Bäumen ist sie aber noch zu ungenau. Das soll aber das Ziel sein: Schon am Holzplatz am Waldesrand soll nämlich festgelegt werden, für welche Nutzung ein Baum am besten geeignet ist.

("Die Presse", Print-Ausgabe, 12.03.2008)