Ein Transportwagen aus Holz, der Karosseriebauteile bewegen kann, ist nicht nur nachhaltig, sondern wiegt statt 400 Kg durch Mischbauweise aus Stahl, Aluminium und Kunststoff lediglich 145 Kg. Das macht eine Gewichtsersparnis von 64 Prozent.

Ein Transportwagen aus Holz, der Karosseriebauteile bewegen kann, ist nicht nur nachhaltig, sondern wiegt lediglich 145 Kilogramm - statt der üblichen 400 Kilogramm bei Mischbauweise aus Stahl, Aluminium und Kunststoff. Das bringt eine Gewichtsersparnis von 64 Prozent. (Bild: Volkswagen Sachsen GmbH, Susanne Schröder)

Das Startup Ligenium hat es geschafft, Holz vorwiegend als Ladungsträger in der Intralogistik und dem Automobilbau sowie im Maschinenbau zu etablieren – und bereits ein profitables Unternehmen in Deutschland zu sein. „Produktion“ sprach mit dem Geschäftsführer Christoph Alt über die Entstehungsgeschichte, die Erfolge und über Verblüffendes.

Christoph Alt erklärt, dass seine Mitstreiter und er aus der Forschung mit fast 15-jähriger Erfahrung kommen. So habe es an der Universität Chemnitz im Bereich Maschinenbau, Professur Fördertechnik, den Schwerpunkt Anwendungstechnik erneuerbarer Werkstoffe gegeben. Dabei sei die Aufgabe gewesen, wie man nachwachsende Rohstoffe im Kontext zur Anlagentechnik und Fördertechnik wieder salonfähig machen könne.

Holzbauteile mit chemischer Beständigkeit

„Im Wesentlichen ging das aus dem Thema der chemischen Beständigkeit hervor, also Bergbau, fördertechnische Anlagen und Salzbergwerkbau. Dort korrodierte sogar Edelstahl. Deswegen haben wir angefangen, den Werkstoff Holz in Betracht zu ziehen. Dabei haben wir nicht nur die chemische Beständigkeit herausgefunden, sondern auch die Eignung für den Leichtbau“, stellt Alt dar.

Im Anschluss habe das Team dann Berechnungsmodelle erstellt, Dimensionierungsgrundlagen, Konstruktionsmethodiken und generelle Bauweisen, wie man mit Holz im Maschinenbau überhaupt baut. Auch Fertigungsverfahren und Verbindungstechnologie sei dabei ein Thema gewesen.

„2015 hatten wir im Rahmen der TU Chemnitz den ersten Serienpiloten im Werk Wolfsburg im Einsatz. Dort gab es die erste 250 Meter lange Skidförderstrecke aus Holz – die bis heute noch in Wolfsburg steht“, freut sich der Geschäftsführer.

Die Vorteile auf einen Blick

Christoph Alt fasst die Vorteile der Ladungsträger in Holzbauweise zusammen:

„Die unmittelbaren Kostenvorteile der Ladungsträgerlösung in Holzbauweise liegen vorrangig beim Füllgrad. Denn umso mehr Bauteile in dasselbe Volumen passen, desto weniger Ladungsträger sind vonnöten. Damit reduziert sich in der Logistikkette der gesamte Transportaufwand.

Hinzu kommt, dass die Ladungsträger auch eine höhere Bauteilqualität sicherstellen. So werden die Bauteile nicht so schnell zerkratzt, wenn sie in der Handhabung mit dem Ladungsträger beim Ein- und Auslegen benutzt werden.

Wird ein Ladungsträger beschädigt, lassen sich Einzelteile vor Ort austauschen, da es sich um eine Art Lego-System handelt. Somit sind keine aufwändigen Schweiß- und Richtprozesse notwendig.

Sonderladungsträger, die zum Beispiel auch mit dem Stapler bewegt werden, können allerdings nicht komplett aus Holz hergestellt werden. Da nutzen wir ebenfalls modular angebrachte Metallelemente, die wir für den lokalen Impact der Staplergabel anbringen oder auch als Kantenschutz.

Der größere Markt und der größere Benefit, auch in Sachen Nachhaltigkeit, liegt im Inbound-Logistikprozess.

Demnach sind Bauteilqualität, Füllgrad in Kombination mit ganz vielen verschiedenen logistischen Prozessoptimierungen und Leichtbau ein Thema. Hinzu kommt noch der Ergonomieaspekt. Denn die Ladungsträger werden auch von Personen geschoben, wobei die klassischen Ladungsträger mitunter 300 Kilogramm mit Bauteilen wiegen. Bei unseren Ladungsträgern liegt das Gewicht lediglich bei 150 Kilogramm.“

Sorge vor Brandlast und Feuchtigkeit unbegründet

Doch ausgerechnet, weil das laut Alt so gut funktioniert hat, hatten die Wissenschaftler viel Gegenwind bekommen. „Denn wenn man mit diesem Werkstoff in die Produktion geht, kommt die Sorge vor Brandlast und Feuchtigkeit auf. Da heißt es oftmals, das Holz brennt und aufquillt“, erläutert Alt.

Das seien aber Themen, die man im Griff haben könne. „Man muss sie bloß gut vorbereiten und dann entsprechend mit den Fachabteilungen abklären“, betont Alt. Bis in die 50er Jahre habe es sogar Holzforschung im Maschinenbau gegeben. Diese Thematik sei dann aber schnell durch Stahl, Aluminium und Kunststoffe abgelöst worden.

Doch Alt zeigt den Gamechanger auf, wie sie Holz aller Widerstände zum Trotz im Maschinenbau salonfähig gemacht haben: „Wir haben unser Wissen mit dem heutigen Stand der Technik aus anderen Bereichen - zum Beispiel den Leichtbaufaserverbunden - in unsere nachwachsende Rohstoffbereiche hineininterpretiert. Daraus haben wir neue Grundlagen geschaffen. Das hat uns so überzeugt, dass wir Ligenium gegründet haben“, blickt Alt zurück.

Holz lässt sich nicht auf Kennzahlen festnageln

„Wir kommen aus dem Maschinenbau und sind dementsprechend ausgebildet. Holz spielt in diesem Ausbildungsbereich keine Rolle mehr. Und wenn man sich jahrelang mit Kunststoffen, Metallen und sonstigen klassischen Werkstoffen beschäftigt, dann hat man einen ganz besonderen Mindset, wie man mit den Werkstoffen umgeht. Holz braucht aber ein ganz anderes Mindset, weil Holz ein lebendes Material ist“, unterstreicht Alt.

So könne man Holz nicht auf Kennzahlen festnageln. „Zumindest nicht in so einem engen Raster, wie das üblicherweise bei Materialien der Fall ist, wenn sie genormt sind, sondern man hat mit Holz eine relativ große Bandbreite“, beschreibt Alt. Vor allen Dingen aber verändere sich der Werkstoff auch im klimatischen Kontext zur Luftfeuchte. „Wenn man das nicht berücksichtigt, kommt es zu Schwierigkeiten mit dem Werkstoff“, warnt Alt.

Holz punktet bei Nachhaltigkeit und Leichtbau

Auch die Themen Nässe und allgemeine Feuchtigkeit, je nachdem, wenn das Holz auch direkt im Wasser steht, gelte es ganz genau zu berücksichtigen. „Wir haben dazu sehr viel Forschung betrieben. Die ist aber immer idealisiert betrachtet. Am Ende muss man das in der Praxis beweisen und die Praxis bringt oftmals unsachgemäße Anwendungsszenarien mit sich“, weiß Alt. Diese seien sehr schwer einzukalkulieren.

Wenn man dann im Vorfeld solche unsachgemäßen Szenarien laut Alt nicht berücksichtigt, weil sie auch rechnerisch gar nicht abdeckbar sind, dann neigt man dazu, wieder in alte Muster zu verfallen. „Vor allen Dingen in dem Bereich, wo man sich auskennt - also Stahl oder Aluminium“, so Alt.

Vor ein paar Jahren sei der Nachhaltigkeitsaspekt auch noch nicht so präsent gewesen, wie es heute der Fall ist. „Das war aber nicht unsere grundlegende Intention, denn die war immer technischer Natur. Interessanterweise ist das technische Portfolio des Holzes unter vielen Gesichtspunkten immer wieder nachhaltig. So auch beispielsweise beim Leichtbau“, verdeutlicht Alt.

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Holzwerkstoffe als günstige Alternative gegenüber Alu und Stahl

Leichtbau sei aber oftmals sehr teuer. „Da braucht man nur die Kohlefaserbereiche betrachten oder komplizierte Aluminiumstrukturen sowie konstruktiven Leichtbau im Stahl. Das ist alles nicht günstig. Mit Holz ist das hingegen einfach umsetzbar“, berichtet Alt.

Ligenium verwende auch kein rein natives Holz. „Unsere Holzwerkstoffe sind unter den größtmöglichen Aspekten der Nachhaltigkeit so modifiziert, dass die Themen Feuchtigkeit und Temperatur in unserem konstruktiven Einsatz einen geringeren Einfluss haben. Es sei denn, es fängt an zu brennen, da haben wir immer ein Problem, aber die Feuchtigkeit haben wir im Griff“, gibt sich Alt überzeugt.

Das Holz bleibe formstabil – und zwar formstabiler, als es ein natives Material tun würde. „Das hat damit zu tun, weil wir Sperrholz verwenden. Die Sperrhölzer sind rechtwinklig zueinander verklebt, sperren sich ab und sind damit formstabiler“, klärt Alt auf.

Fachkonferenz: Die CO2-neutrale Fabrik

Fachkonferenz: Die CO2-neutrale Fabrik
(Bild: mi conect)

Experten aus Wissenschaft, Forschung und Industrie tauschen sich jedes Jahr auf der Fachkonferenz CO2-neutrale Fabrik zu den aktuellen Themen rund um klimaneutrale Industrie aus.

 

Prof. Alexander Sauer hat 2023 einen Vortrag zum Thema "Defossilierung der Produktion" gehalten. Im Podcast Industry Insights hat er die wichtigsten Punkte zusammengefast. Hier klicken, um zur Folge zu kommen!

 

Weitere Beiträge, die sich mit den Themen der Konferenz beschäftigen, finden Sie in unserem Fokusthema CO2-neutrale Industrie. Hier geht's entlang!

 

Die nächste Fachkonferenz findet 2025 statt. Hier gibt es weitere Informationen: Fachkonferenz CO2-neutrale Fabrik

Wissen über Holzbauweise macht fehlende Normung wett

„So gesehen sind die Werkstoffe, die wir verwenden, recht gut genormt. Zudem können wir mit dem Wissen, dass sie mehr können, als der Hersteller angibt, in technologische Anwendungen reingehen, die stärker beanspruchbar sind, als das jemand machen würde, der sich mit dem Werkstoff nicht auskennt“, unterstreicht Alt.

„Denn wir haben diese lange Expertise von circa 15 Jahren auf dem Kerbholz. Tatsächlich ist das aus meiner Sicht fast schon uneinholbar, denn diese Erfahrung braucht man, weil man Holz nicht einfach in eine Formel zwingen kann. Wobei wir auch daran arbeiten“, grinst Alt.

Einsatzbereiche in der Fördertechnik und als Roboterzelle

„Somit lassen sich Einsatzbereiche von der Fördertechnik bis hin zu modernen Roboterzellen abbilden, die eine Tragstruktur im Maschinenbau-Kontext darstellen. Das sind beides dauergebrauchsfeste Strukturen, die in der Industrie nach unserem Verständnis eingesetzt werden können“, betont Alt.

Die Fördertechnik sei zusammen mit einem Partner entstanden, der Fördertechnik entwickle sowie Flughafenfördertechnik vertreibe. „Wir sehen uns aber nicht nur als Logistik-Ladungsträger-Hersteller, sondern als Anwender eines neuen Materials - als Grundtechnologie, wo heutzutage Stahl, Aluminium oder auch Kunststoff verwendet werden.“

Kongress Digitale Fabrik

Digitale Fabrik
(Bild: Gorodenkoff - stock.adobe.com)

Auf dem Kongress "Digitale Fabrik" treffen sich jährlich Expertinnen und Experten der digitalen Produktions- und Fertigungsplanung zum intensiven und vor allem persönlichen Austausch.

 

Der nächste Kongress findet 2025 statt.

 

Weitere Informationen zum Kongress gibt es hier: Alles zur Digitalen Fabrik!

Einsatz in der Automobilindustrie: Gewicht deutlich reduziert

Der Weg für Ligenium in die Automobilindustrie habe letztlich auch ein wenig mit Glück zu tun gehabt. „Ich hatte ein-, zweimal Glück, als ich auf verschiedenen Logistikveranstaltungen war, wo auch Automobilisten vor Ort waren. Da hatte ich Kontakt zu einem deutschen Autobauer bekommen - und einen sehr großen Holzfan gefunden“, blickt Alt zurück.

Der Autobauer habe schwere Stahlkommissionierwagen im Einsatz gehabt - mit 140 Kilogramm verzinkter Stahlschweißstruktur. „Der Autobauer war im Zusammenhang mit seiner damaligen Green Logistics-Strategie an einem Pilotprojekt mit uns  interessiert. Dieses war sehr erfolgreich, denn wir haben das Gewicht des Trägers um die Hälfte reduziert“, freut sich Alt.

Pro Transportwagen habe auch eine halbe Tonne CO2 eingespart werden können - rein bilanziell lediglich durch die Materialsubstitution. Denn auf eine Tonne verzinkten Stahl kommen etwa drei Tonnen CO2-Ausstoß.

Gravierende Gewichtsersparnis bei Transportwagen

„Bei einem Transportwagen in der gläsernen Manufaktur in Dresden war die Gewichtsersparnis noch gravierender. Den 400 Kilogramm schweren Transportwagen aus Stahl, Aluminium und Kunststoff konnten wir mit 145 Kilogramm aus Holz substituieren“, rechnet Alt vor. Durch den klassischen Transportwagen geraten laut Alt circa zwei Tonnen CO2 in die Umwelt, während die CO2-Bilanz des Holzträgers sogar klimapositiv ist. „In dem Transportwagen aus Holz ist mehr CO2 gebunden, als in der Produktion des Materials angefallen ist“, betont Alt.

Interessant sei dabei, dass der Ladungsträger aus Holz auch eine ESD-Ableitfähigkeit habe, was der Wagen in Stahlbauweise nicht habe. Deshalb müsse dieser mit ableitfähigem Kunststoff modifiziert werden. „Holz ist mit der jeweiligen Beschichtung als ableitfähige Struktur zu verwenden. Entweder als isolierende, wo gar keine Ableitfähigkeit möglich ist, aber eben auch keine Antistatik entsteht. Oder es ist ein ableitfähiger Ladungsträger. Das ist auch für die Elektromobilität sehr interessant, weil überall Steuerteile integriert sind, selbst in der Stoßstange“, erklärt Alt.

Skalierbarkeit der Ladungsträger aus Holz

Skalieren ist laut Christoph Alt problemlos möglich. Dennoch beschreibt er die Bottlenecks in der aktuellen Produktion.

„Ich vergleiche das immer mit einem Lego-Baukasten, wo ich ein gewisses Standardrepertoire an Bausteinen habe. Hinzu kommen bei jedem neuen Set immer noch zwei, drei Sonderbauteile. Diese Sonderteile müssen entwickelt werden, weil sie zum Beispiel die Bauteilkontur abbilden oder eine neue Funktion haben. Oder eine neue Anbindung zu einer Peripherie einer Fördertechnik. Das kostet Entwicklungszeit und ist unser größtes Bottleneck.

Die Arbeitsvorbereitung wiederum kann man - wenn der Baukasten konstruktiv gut ist - per Knopfdruck automatisieren. Das ist kein Bottleneck.

Die Fertigung auf der Maschine ist auch voll automatisierbar. Das kennt man aus der Möbelindustrie, in der auch skaliert wird. Es ist egal, wo die Maschine steht, denn der Stromverbrauch der Holzbearbeitungmaschinen ist überschaubar.

Dann gibt es das Bottleneck der Montage. Aber dieses gibt es im Prinzip bei Stahlladungsträgern auch, weil dort noch geschweißt, lackiert und verzinkt wird. Das ist ein viel größerer Aufwand, als ein Lego-Stecksystem zu fertigen und zusammenzustecken."

Bauteile aus Holz mit positiver CO₂-Bilanz

Alt verweist darauf, dass Ligenium Holzwerkstoffe mit komplettem Herkunftsnachweis verwendet. „Vom Herstellungsverfahren des Materials bis hin in die Nutzungsphase und bis in die Kreislaufwirtschaft. Denn alles muss stofflich wieder in den Kreislauf kommen. Denn mit nachwachsenden Rohstoffen könne man zirkulär arbeiten und am Ende immer noch die Energie entziehen oder zum Beispiel auch Biokohlenstoff (Pflanzenkohle) herstellen.“

„Wenn man bedenkt, dass sieben Prozent der weltweiten Emissionen bei der Metallproduktion entstehen, so wäre es doch gar nicht schlecht, mit Holz im Maschinenbau ein Prozent davon zu reduzieren“, denkt Alt laut nach. Demzufolge wäre ein Prozent der globalen Emissionen durch nachwachsende Rohstoffe unter technisch anspruchsvollen Bedingungen substituiert. „Wir allein werden das nicht schaffen, aber das Potenzial liegt zumindest darin“, unterstreicht Alt.

Deutscher Maschinenbau-Gipfel 2022
(Bild: mi-connect)

Deutscher Maschinenbau-Gipfel

Der Maschinenbau-Gipfel 2023 ist vorbei - hier können Sie die Highlights Revue passieren lassen:

 

Die Veranstalter des Maschinenbau-Gipfels, VDMA und PRODUKTION freuen sich, wenn Sie auch 2025 in Berlin dabei sind!

 

Hier geht es zur Website des Maschinenbau-Gipfels.

Digitalisierung der Ladungsträger

Der Geschäftsführer geht aber noch einen Schritt weiter, denn er will die Ladungsträger digitalisieren. „Wir haben zum einen die Vision der Kreislaufwirtschaft und wir haben die Vision, die Kreislaufwirtschaft beziehungsweise die nachwachsenden Rohstoffe digitalisiert und klimaneutral im Kreislauf darzustellen. Dazu benötigt es für die unterschiedlichen Lebenszyklen entsprechend viel Intelligenz, egal ob das jetzt physisch oder digital ist“, klärt Alt auf.

Denn es gehe um leichte, nachhaltige und ökologische Ladungsträger. In diese soll Sensorik eingebettet werden, um am Ende die Logistikkette zu digitalisieren. „Werden Ladungsträger aus Holz in der Logistik eingesetzt, sind das vielleicht fünf bis zehn Prozent des Lebenszyklusses, die das ausmacht. Doch der weitaus größere Teil kommt aus der Nutzungsphase“, betont Alt. Denn in der Automobilindustrie werde ein Ladungsträger am Tag zehnmal, manchmal über 30 Kilometer bewegt - und das über sieben Jahre im Dreischichtsystem. Das sei rollierend.

„Der Ladungsträger ist manchmal nur eine halbe Stunde am Band und geht dann wieder zurück. Hier greift das Thema Leichtbau, der dann natürlich einen Effekt auf die Transportkosten hat“, bilanziert Alt. Das ließe sich mit dem digitalen Zwilling ebenso aufnehmen wie das Thema Füllgrad, sodass sich die Logistikaufwände reduzieren ließen.

Digitaler Zwilling des Ladungsträgers aus Holz

„Das kann ich alles in den digitalen Zwilling des Ladungsträgers aufnehmen und ich kenne somit seine Position und welche Wege er fährt. Damit kann ich die ganze Logistik unter Nachhaltigkeitsgesichtspunkten entwickeln, woraus sich wiederum Prozessvorteile ergeben“, sagt Alt.

Diesbezüglich baue Ligenium mit der SAP und weiteren Partnern einen Sustainable Financial Asset. „Damit wollen wir alle Nachhaltigkeitskennzahlen digital aufbereiten, die physisch über den Lebenszyklus entstehen. Somit sind sie unter EU-taxonomischen Bedingungen reportingfähig, Lieferketten sind zurückzuverfolgen und zu Verpackungsregularien lassen sich Kennzahlen liefern“, beschreibt Alt.

Demnach ließe sich mit Blick auf die Refinanzierungskosten diese Wirksamkeit darstellen. „Dann denkt man nicht nur, dass Holz nachhaltig ist, sondern ich kann es auch nachweisen. Wenn die geringeren Kosten nachweisbar sind, dann wird es auch häufiger gekauft und die Nachhaltigkeit setzt sich stärker durch. Denn aus der EU-Taxonomie geht hervor, dass nachhaltiges Handeln finanziell belohnt wird“, bilanziert Alt.

Im November 2023 hat Ligenium am Start-up-Award des Maschinenbaugipfels in Berlin teilgenommen.

Dietmar Poll, Redakteur mi connect
(Bild: mi connect)

Der Autor Dietmar Poll ist Redakteur bei mi-connect und fokussiert sich auf Themen rund um die klimaneutrale Industrie. Nach einem Geographiestudium (ja, er wollte die Welt retten) und mehrjähriger Arbeit als wissenschaftlicher Angestellter wechselte er in den Fachjournalismus, arbeitete in verschiedenen Verlagen und betreute dort unterschiedlichste Ressorts. Spannend findet er, bei der Recherche die Geschichte hinter der Geschichte zu entdecken. Privat erwischt man in häufig auf seinem Mountainbike durch die Berge rumpeln.

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