Wenn Holzfasern zur Herausforderung werden

Siebtechnik für die Materialforschung

Praxisbericht aus der Technischen Hochschule Rosenheim

An der Technischen Hochschule Rosenheim wird an der Zukunft nachhaltiger Baustoffe geforscht. Im Fokus steht dabei ein Material, das auf den ersten Blick unscheinbar wirkt, aber enormes Potenzial birgt: Holzfasern als vielseitiger Rohstoff für Dämmstoffe, Holzwerkstoffe und biobasierte Verbundmaterialien. Doch bevor aus Holzfasern innovative Produkte entstehen können, müssen sie präzise klassiert werden – eine Aufgabe, die sich als deutlich komplexer erweist, als es zunächst scheint.

Die Herausforderung liegt in der Natur des Materials selbst. Holzfasern sind keine standardisierten Industriepartikel, die sich brav nach Größe sortieren lassen. Jede Charge unterscheidet sich in Geometrie, Gesamtfeuchtigkeit und Dichte.

Die Fasern sind elastisch, leicht und neigen dazu, sich zu verfilzen, Haftkorn zu bilden oder die Sieböffnungen zu verstopfen. Für einen Forschungsbetrieb, in dem täglich unterschiedliche Materialien getestet werden müssen, bedeutet das höchste Anforderungen an Flexibilität, Reproduzierbarkeit und Prozessstabilität.

Das Problem mit den Fasern

Wer schon einmal versucht hat, Sägemehl durch ein feines Sieb zu bekommen, kennt das Problem: Das Material verhält sich völlig anders als Sand oder Kies. Holzfasern sind längliche, oft gebogene Strukturen mit stark variierenden Längen-Durchmesser-Verhältnissen. Ihre geringe Schüttdichte macht sie leicht und luftig – sie „fließen“ nicht wie klassische Schüttgüter. Statt durch die Maschen zu fallen, können sich die elastischen Fasern verbiegen und in den Öffnungen verhaken. Durch elektrostatische Aufladung und mechanische Verzahnung bilden sich Klumpen, und bereits geringe Schwankungen in der Gesamtfeuchtigkeit verändern das Rieselverhalten dramatisch.

Die Folgen im Siebbetrieb sind gravierend: Verstopfung der Sieböffnungen besonders im Fein- und Unterkornbereich, Steckkorn und Haftkorn reduzieren den Durchgang, ungleichmäßige Bewegungen im Gutbett führen zu instabilen Trennschnitten, und der manuelle Reinigungsaufwand steigt erheblich. Im industriellen Maßstab sind diese Probleme ärgerlich – im Forschungsbetrieb können sie zum Showstopper werden. Denn hier geht es nicht um kontinuierliche Produktion mit gleichbleibendem Material, sondern um systematische Versuchsreihen mit wechselnden Parametern und höchsten Anforderungen an die Reproduzierbarkeit.

Was Forschung von Industrie unterscheidet

Die Anforderungen der TH Rosenheim waren klar: maximale Flexibilität beim Wechsel zwischen verschiedenen Trennschnitten und Materialien, präzise einstellbare und dokumentierbare Prozessparameter für reproduzierbare Ergebnisse, kompakte Bauweise für die Integration in die bestehende Technikumsumgebung, Prozessstabilität trotz schwierigem Material sowie variable Betriebsweise durch Anpassung von Neigungswinkel und Amplitude. Anders als in der Produktion, wo eine Maschine jahrelang das gleiche Material verarbeitet, muss eine Forschungsanlage täglich neu konfiguriert werden können – ohne dass die Ergebnisse an Vergleichbarkeit verlieren.

Die hybride Lösung

RHEWUM entwickelte für die TH Rosenheim eine RHEsonox 75×180/1 – eine Hochleistungs-Siebmaschine, die zwei unterschiedliche Antriebsprinzipien kombiniert. Das Besondere ist die Überlagerung zweier Bewegungsformen: Die elektromagnetische direkte Erregung des Siebgewebes erzeugt schnelle, intensive Impulse, beschleunigt feinste Partikel und verhindert Anlagerungen. Gleichzeitig sorgen linear arbeitende Unwuchtantriebe für gleichmäßigen Materialtransport und ein stabiles Materialbett trotz geringer Schüttdichte. Diese überlagerte Schwingbewegung trennt faserige Materialien effektiv, ohne dass es zu Verstopfungen der Sieböffnungen kommt. Während herkömmliche Siebmaschinen bei Holzfasern schnell an ihre Grenzen stoßen, nutzt die RHEsonox die Kombination beider Prinzipien, um genau die Schwingungscharakteristik zu erzeugen, die das Material benötigt.

Details, die den Unterschied machen

Die automatisierte, taktbare Gewebereinigung ist ein Schlüsselelement: Durch programmierbare Reinigungsimpulse bleiben die Sieböffnungen kontinuierlich frei – ohne manuelle Eingriffe während des Versuchs. Steckkorn und anhaftende Partikel werden effizient entfernt, was reproduzierbare Siebergebnisse, stabile Trennschnitte und die Vermeidung ungeplanter Stillstände ermöglicht.

Der schnelle Gewebewechsel ist ein weiterer entscheidender Vorteil. Das Spannfalz-System mit nachspannbaren Edelstahlgeweben ermöglicht den Wechsel in wenigen Minuten – statt Stunden Stillstand zwischen Versuchsreihen. Über die einstellbare Neigung lässt sich die Verweilzeit des Materials präzise steuern, sodass der Trennschnitt flexibel angepasst werden kann. Die stufenlos einstellbare Amplitude ermöglicht es zusätzlich, auf wechselnde Materialeigenschaften zu reagieren – ein Muss für systematische Parametervariation in Versuchsreihen.

Die schwingungsisolierte Montage sorgt für störungsarmen Betrieb – wichtig in einer Technikumsumgebung mit empfindlichen Messgeräten und benachbarten Arbeitsplätzen. Die besonders flache, kompakte Bauweise ermöglicht zudem die Integration in verschiedene räumliche Bedingungen.

Vom Versuch zur Praxis

Bevor die Maschine bestellt wurde, führte RHEWUM umfangreiche Siebversuche im eigenen Technikum durch. Mit Originalmaterial der TH Rosenheim wurden verschiedene Konfigurationen getestet: unterschiedliche Maschenweiten im Fein- und Mittelkornbereich, Stützgewebe für feine Maschen sowie die systematische Variation von Amplitude, Frequenz, Neigungswinkel und Taktung der Reinigungsimpulse. Diese Vorabversuche wurden auf den Kaufpreis angerechnet – ein Zeichen dafür, dass RHEWUM nicht einfach eine Maschine verkauft, sondern gemeinsam mit dem Kunden die optimale Lösung entwickelt.

Zusätzlich wurden während der Projektphase noch spezifische Anpassungen vorgenommen: Die Montage des Schaltschranks erfolgte direkt an der Maschine, ein Potentiometer zur Steuerung mit Display wurde integriert, alle Antriebe erhielten veränderbare Frequenzen und sind separat ansteuerbar, und die Absaugung wurde unter dem Siebdeck positioniert, um die Siebung aktiv zu unterstützen.

Verschiedene Holzfaser-Fraktionen

Warum das für Forschung entscheidend ist

Die Kombination all dieser Eigenschaften macht die Anlage ideal für Forschungseinrichtungen. Die Reproduzierbarkeit ist durch präzise einstellbare und dokumentierbare Prozessparameter gewährleistet – eine Grundvoraussetzung für wissenschaftliches Arbeiten. Die automatisierte Gewebereinigung sorgt für konstante Siebbedingungen über die gesamte Versuchsdauer. Die Flexibilität zeigt sich im schnellen Wechsel zwischen Materialien und Trennschnitten – keine tagelangen Umrüstzeiten wie bei Industrieanlagen. Die taktbare Gewebereinigung bedeutet mehr Zeit für Forschung und weniger für Maschinenwartung. Die kompakte Bauweise passt in Technikumsumgebungen ohne aufwändige Hallenerweiterungen, und die Technologie ist auch in größeren Maschinen verfügbar, sodass Forschungsergebnisse sich auf Produktionsmaßstab übertragen lassen.

Biobasierte Materialien brauchen präzise Werkzeuge

Die Arbeit der TH Rosenheim steht exemplarisch für einen wichtigen Trend: Biobasierte Materialien werden zunehmend zu Alternativen für erdölbasierte Produkte. Ob Holzfaserdämmstoffe, naturfaserverstärkte Kunststoffe oder innovative Verbundwerkstoffe – die Entwicklung dieser Materialien erfordert präzise Charakterisierung und Klassierung der Ausgangsstoffe. Die Herausforderung liegt in der Natur selbst: Natürliche Materialien sind per Definition heterogen. Während synthetische Fasern in gleichbleibender Qualität produziert werden können, bringt jeder Baum, jede Ernte andere Eigenschaften mit. Forschungseinrichtungen brauchen daher Anlagen, die mit dieser Variabilität umgehen können und trotzdem reproduzierbare Ergebnisse liefern.

Die RHEsonox-Technologie zeigt, wie moderne Siebtechnik diese Anforderungen erfüllen kann. Durch intelligente Kombination bewährter Prinzipien, präzise Steuerungstechnik und durchdachte Details entsteht ein Werkzeug, das der Komplexität natürlicher Materialien gerecht wird.

Fazit aus der Praxis

Die Trockensiebung von Holzfasern ist eine anspruchsvolle Aufgabe, die tiefes Verständnis für Materialverhalten, Prozesstechnik und Anwendungsanforderungen erfordert. Für die TH Rosenheim bedeutet die neue Anlage präzisere, reproduzierbare Versuchsergebnisse, höheren Durchsatz bei Versuchsreihen, deutlich weniger manuelle Eingriffe und bessere Vergleichbarkeit zwischen Versuchen.

Thomas Schmid, der das Projekt an der TH Rosenheim betreut, zeigt sich zufrieden mit der Zusammenarbeit und dem Ergebnis: „Die RHEsonox-Siebmaschine hat unsere Erwartungen voll erfüllt. Die Flexibilität bei der Parametereinstellung und der schnelle Gewebewechsel ermöglichen uns, effizientes Arbeiten mit wechselnden Materialien. Besonders beeindruckend ist die automatische Gewebereinigung – sie hält die Sieböffnungen zuverlässig frei und liefert reproduzierbare Ergebnisse. Die intensive Zusammenarbeit mit RHEWUM, von den ersten Siebversuchen bis zur finalen Installation, hat gezeigt, dass hier echte Expertise in der Verarbeitung schwieriger Materialien vorhanden ist.“