Waldnutzung

Die Abteilung Waldnutzung bearbeitet Fragen der angewandten Forschung, die sich aus der Prozesskette vom stehenden Baum bis zum fertigen Produkt ergeben. Aus der Breite der Themenstellung steht oft der Rohstoff Holz selbst im Zentrum des Interesses. Holz muss als nachwachsendes Naturprodukt einen höheren Stellenwert in der Gesellschaft und im täglichen Leben bekommen. Sein Verwendungs- und Entwicklungspotenzial ist in weiten Bereichen noch nicht ausgeschöpft. Das Ziel der Forschung der Abteilung Waldnutzung ist die Entwicklung von Verfahren für eine effektive und zielgenaue Bereitstellung und Bewertung der Ressource Rohholz für eine effiziente stoffliche und energetische Nutzung.

Arbeitsbereiche

Forschungsthemen der Holzernte sind die Entwicklung von Holzernteverfahren und die Etablierung entsprechender Qualitätsstandards. Die Logistik-Forschung konzentriert sich auf die Optimierung der Logistikkette insgesamt, insbesondere der Schnittstellen des Rohholzflusses und des Datenaustausches. Dazu gehören die Einführung und Optimierung von Kennzeichnungs- und Identifikationsverfahren für Holz sowie die Entwicklung von Navigationssystemen für Holzernte- und Rückemaschinen und für den Holztransport.

In den  Themenbereichen der Entwicklung und Anpassung von Arbeitsverfahren zur Holzernte sowie der Logistik steht die verbesserte Nutzung der Ressource Holz durch Optimierung der Verfahren und Prozesse im Fokus. Im Einzelnen umfasst die Forschung die Entwicklung, Modifikation, Erprobung und Bewertung von Holzernteverfahren. Besonders berücksichtigt werden technische Neuerungen und intelligente Kombination motormanueller Arbeit mit dem Einsatz von Forst-Spezialmaschinen. Weiterhin fällt in diesen Fachbereich die Erarbeitung, Implementierung und Evaluierung von Qualitätsstandards in der Holzernte und die Untersuchung der Auswirkungen veränderter Arbeitsverfahren und Marktanforderungen an die bereitgestellten Holzprodukte auf betriebswirtschaftliche, ökologische und soziale Kenngrößen. Ein besonderer Fokus liegt auf der Prozessoptimierung entlang der Logistikkette durch Digitalisierungslösungen einschließlich Kennzeichnungs- und Identifikationsverfahren für Rohholz und Navigationssystemen für Forstmaschinen.

Projekte im Arbeitsbereich

SUbmeterPositionierung in der Forstwirtschaft SubmeterPositionierung in der Forstwirtschaft unter schwierigen SAT/NAV-Bedingungen

1638 Die präzise Verortung von Forstmaschinen ist von grundsätzlicher Bedeutung für eine nachhaltige, bodenschonende und gleichermaßen effiziente und sichere Holznutzung. Mit den bislang verfügbaren Empfängern für Globale Satellitennavigationssysteme (GNSS) ist eine zuverlässige Positionierung im Submeterbereich und in Echtzeit in Waldbeständen jedoch nicht möglich. Ziel des Projekts ist daher die Entwicklung und Praxiserprobung technischer Systeme, die die für eine Satellitenpositionierung im Wald vorherrschenden, ungünstigen Rahmenbedingungen, wie z.B. Abschattung, Beugung und ein schlechtes Signal-Rausch-Verhältnis, durch innovative GNSS-Antennentechnologie kompensieren und durch ergänzende Sensorfusion eine höhere Genauigkeit erzielen. Die Positioniergenauigkeit im Submeterbereich soll mit den im Projekt neu zu entwickelnden Technologien durchgängig und in Echtzeit sichergestellt werden. Für Waldbesitzer, Forstbetriebe, Forstunternehmen und rohstoffverarbeitende Holzindustriebetriebe ergäben sich hierdurch erhebliche Verbesserungen hinsichtlich Arbeitssicherheit, Zuverlässigkeit bei der Einhaltung des Bodenschutzes als Aspekt der Umweltvorsorge und Erfüllung der Zertifizierungsanforderungen und Wirtschaftlichkeit der involvierten Betriebe. Gefördert durch das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages. 2020 2023 Digitalisierung Biometrie und Informatik Holzernte und Logistik Waldnutzung (Koordination, Vorbereitung und Durchführung der Praxisversuche) Biometrie und Informatik (Einmessen der Versuchsflächen, GPS-Grundlagen im Forst)

Arbeitssicherheit bei der Waldarbeit

1390 2014 2019 ohne Schwerpunkt FVA-Wildtierinstitut Forstökonomie und Management Holzernte und Logistik FVA-Wildtierinstitut (Arbeitspsychologie) Waldnutzung (Federführung) Forstökonomie und Management (Analyse der Unfallstatistiken und der Kennzahlen aus der SBSC)

Technische Fortschritte, geänderte oder differenziertere Verwendungen und effizientere Nutzungsmöglichkeiten des Rohstoffes zwingen zu einer laufenden Anpassung der Vermessungs- und Sortiergewohnheiten von Rohholz. Die Forschung hierzu umfasst die Entwicklung zukunftsweisender Verfahren zur wald- und werkseitigen Vermessung und Qualitätssortierung von Rohholz in engem Schulterschluss mit der Forst- und Holzbranche. 

Die Vermessung und Sortierung von Rohholz erfolgt zunehmend am Werkeingang der verarbeitenden Industrie. Die Forschungsfragen konzentrieren sich auf die Entwicklung von Messverfahren und Kriterien für eine genaue Zuordnung von Rohholz in die geeigneten Produktionslinien mit Blick auf eine verbesserte Produktzuweisung und Ausnutzung des Rohstoffs. Dies umfasst die Weiterentwicklung praxisbezogener Verfahren zur Vermessung und Sortierung von Rundholz im Wald, die Überprüfung und Weiterentwicklung von Methoden zur Vermessung, Dimensions- und Qualitätssortierung im Werk und die Weiterentwicklung methodischer Ansätze zur Erkennung innerer Holzstrukturen mittels Computertomografie. Ein zu Forschungszwecken an der FVA installierter Computertomograf kombiniert mit einer modernen 3D-Vermessungsanlage erlaubt es, bereits am Rundholz verwendungsrelevante Informationen der inneren und äußeren Holzstruktur zu erfassen. Im Rahmen einer zeitgemäßen Bewertung des Rohstoffes Holz und der sich fortentwickelnden europäischen und nationalen Normung für Rund- und Schnittholz wirkt die Abteilung auf den verschiedenen Ebenen mit.

Projekte im Arbeitsbereich

Innovative Verfahren zur Verwendung von Industrielaubholz (Eiche) für Tragsysteme des Holzbaus

1552 Das Projekt hat zum Ziel, bisher ungenutztes oder geringwertig genutztes Laubschwachholz durch neue Verfahren des Ingenieurholzbaus einer langlebigen, hochwertigen Nutzung zuzuführen. Am Beispiel der Eiche soll untersucht werden, ob und wie Laubschwachholz, welches aufgrund seines Stammdurchmessers und seiner geometrischen Form (Wuchs und weiterer äußerer und innerer Stammmerkmale) bislang für standardisierte Anwendungen des konstruktiven Holzbaus als ungeeignet angesehen wurde, der oben beschriebenen höherwertigen Nutzung zugeführt werden kann. Dabei soll eine neue Prozesskette Forst-Sortierung-Säge-Konstruktion entwickelt und praktisch erprobt werden. Zur Demonstration der entwickelten Ansätze soll ein Tragwerk in Form einer Halle erstellt werden. Das Projekt ist in drei Arbeitsschritte gegliedert: - Herleitung der notwendigen mechanischen Kenngrößen für eine Tragwerksplanung durch Charakterisierung der Rohholzes mittels Computertomografie, Schwingungsverfahren und zerstörender Materialprüfung an Großproben - Nichtzerstörende Prüfung von Eichenrohholz und Erstellung einer Datenbank mit Materialkennwerten für die Konzeption Statik und Konzeption Fügung als Grundlage für eine baustatische Planung unterschiedlicher Tragwerkstypen - Konkrete Planung und Erstellung eines konkreten Bauwerks aus dem charakterisierten Eichenschwachholz Projektkoordinator ist Hochschule Trier, Kompetenzentrum Holz; weitere Projektpartner sind die Hochschule Mainz, Institute of Innovative Structure, sowie die Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft (FAWF) der Landesforsten Rheinland-Pfalz. 2019 2022 Laubholzforschung Vermessung und Sortierung Waldnutzung (Arbeitspaket 1: Rohholzvermessung, Ermittlung der Stammgeometrie, Beurteilung der inneren Stammstrukturen, Erhebung physikalische und mechanische Kennwerte des Versuchmaterials; Herleitung Kriterien Vorsortierung; AP 2: Einstellung in die geplante Datenbank)

Die waldbauliche Behandlung prägt das Wachstum der Bäume und damit  die Entwicklung des Holzes. In der Folge können äußere und innere Holzeigenschaften und -strukturen sehr unterschiedlich ausgeprägt sein, wodurch die Qualität des Holzes und die Eignung für die spätere Verwendung entscheidend beeinflusst werden. In diesem Arbeitsbereich wird der Einfluss von Holzeigenschaften und -strukturen auf die Qualität des Holzes untersucht, und daraus die Eignung von Holz für spezifische Produkte und Produktlinien abgeleitet.

Die angewandte Holzforschung umfasst die Bewertung äußerer und innerer Holzstrukturen und deren Beurteilung mit Blick auf die Verarbeitung in der Sägeindustrie, Holzwerkstoffproduktion, der Papier- und Zellstoffindustrie, sowie die Verwendungsmöglichkeiten einschließlich der energetischen Nutzung. Die Forschungsschwerpunkte liegen in der praxisbezogenen Beurteilung und Bewertung von Holzmerkmalen.  Der Arbeitsschwerpunkt ist die große Variabilität von Holzeigenschaften und verwendungsrelevanter Holzstrukturen.  Dabei werden Holzeigenschaften wie die Holzdichte oder Holzfeuchtigkeit und Strukturen wie Äste, Jahrringbreite, Risse, Harzgallen oder Reaktionsholz mit Blick auf die Eignung oder Einschränkung für die unterschiedlichsten Verwendungsmöglichkeiten beurteilt.

In enger Zusammenarbeit mit der verarbeitenden Industrie wird untersucht, wie genau Rohholzsortimente beschrieben werden sollten, um auch für die zukünftigen Anforderungen an den verarbeiteten Rohstoff für neue Produkte das passende Rohholz bereitstellen zu können.

Projekte im Arbeitsbereich

Zugfestigkeit von Laubholz - Vergleichende Untersuchungen an Buche und Tulpenbaum

1769 2021 2021 Laubholzforschung Angewandte Holzforschung Waldnutzung

Resource-Efficient And Data-driven Integrated log and board Strength grading

1587 Untersuchungsgegenstand des Projekts READiStrength ist, in wie weit die Tragfähigkeit von Schnittholz bereits am Rohholz durch Kombination verschiedener Rundholz-Messtechnologien vorhergesagt, beziehungsweise eine Festigkeitsklassifizierung des aus dem Stammholz entstehenden Schnittholzes bereits vor Verarbeitungsbeginn abgeleitet werden kann. Die möglichst genaue Beschreibung der Qualität von Rundholz ermöglicht eine effektivere Zuordnung in unterschiedliche Produktionslinien der Holzverarbeitung und damit eine effizientere Verwertung des Rohstoffes Holz. Dank neuer Technologien wie der Computertomographie (CT) ist es möglich, Holzeigenschaften von Rundholz sehr genau zu bestimmen. Ein Großteil des deutschlandweit verfügbaren Rohholzes wird im Bausektor als tragende Konstruktionen verwenden. Die Tragfähigkeit des Schnittholzes wird wiederum maßgeblich von Holzeigenschaften beeinflusst, die zu großen Teilen schon am Rundholz messbar sind. Jedoch fehlt bisher die Verknüpfung zwischen Daten, die in unterschiedlichen Verarbeitungsschritten (Rundholz, erste Konversionsstufe, Produkt) gewonnen werden können. Im Projekt READiStrength werden hierzu Messtechnologien wie nichtzerstörende Verfahren zur mechanischen Charakterisierung (Schwingungsfreqenzmessung), bildgebende Verfahren (Computertomografie, röntgenbasierte Einebenenscanner) zur Beschreibung des Stamminneren (insbesondere der Astigkeit und Dichtevariation), mit etablierten Messtechnologie wie optischen 3D-Scannern zur Beschreibung der Stammgeometrie kombiniert. Diese umfassenden Rundholzbeschreibungen werden auf die resultierende Tragfähigkeit des Schnittholzes bezogen und Vorhersagemodelle für eine Festigkeitssortierung und Rundholzvorsortierung entwickelt. Die FVA Baden-Württemberg kooperiert im Projekt READiStrength mit Partnern aus Schweden und Österreich, es werden die Baumarten Fichte (Picea abies L. Karst), Waldkiefer (Pinus sylvestris L.), Douglasie (Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco) und die Weißtanne (Abies alba L.) untersucht. Die Arbeiten an der FVA konzentrieren sich auf regionales Weißtannenholz. Die schwedischen Projektpartner (Luleå University of Technology, RISE Research Institutes of Sweden AB und Norra Skogsägarna untersuchen die Fichte und Kiefer, und die Partner aus Österreich (Holzforschung Austria, HFA) fokussieren auf Untersuchungen an der Douglasie. 2019 2022 ohne Schwerpunkt Angewandte Holzforschung Waldnutzung

Plusbaum-Selektion und Klonidentische Vermehrung von neuen Juglans-Hybriden

1532 Der Anbau von Juglans-Arten gehört zu einer waldbaulichen Nische der Forstwirtschaft, deren Bedeutung insbesondere als Alternativ-Baumart und aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten beständig zunimmt. Das flächige Absterben der Esche (Fraxinus excelsior) durch das Eschentriebsterben (Hymenoscyphus pseudoalbidus) bedingt die Suche nach Baumarten, die für den Anbau auf den speziellen Eschen-Standorten geeignet sind. Eine Option für die nachhaltige Sicherung der Waldfunktion auf diesen Standorten bieten Juglans-Arten und ihre Hybriden. Im Projekt werden durch die FVA-BW, Abteilung WN ausgesuchte Hybriden von Juglans intermedia x Juglans mandshurica, die vor ca. 25 Jahren durch Zufallsbestäubung in Südbaden entstanden, hinsichtlich ihrer Holzqualität charakterisiert: - Ansprache der Rundholzqualität nach äußeren Qualitätsmerkmalen - Charakterisierung der inneren Stamm und Holzstruktur hinsichtlich der Verkernung und Astentwicklung mittels Computertomografie (Überwallung nach Grünastung) - Bestimmung der Variation der Holzdichte zur Beschreibung der Gleichmäßigkeit des Stammaufbaus hinsichtlich technisch-physikalischer Holzeigenschaften (Neigung zu Quellung und Schwindung) 2019 2021 Laubholzforschung Angewandte Holzforschung Waldnutzung (Holztechnologische Charakterisierung Ausgangsmaterial / Holzqualität von Juglans-Hybriden: Die Charakterisierung ausgewählter selektierter Mutterbäume erfolgt am Rundholz, an ausgewählten Stammscheiben, sowie ausgeformten Holzproben zur Ermittlung der Verwendungseignung sowohl für visuelle als auch andere Verwendungen. Die Beschreibung des Stammholzes erfolgt zeitgleich mit der phänologischen Auswahl der geeigneten Hybriden zunächst am stehenden Baum gemäß der Klassifizierung "Güteansprache am stehenden Stamm" in Anhalt an die Klassifizierung nach WILLMANN et al. (2001). Unmittelbar nach der Fällung und der Einteilung des Stammholzes in Abschnitte erfolgt der Transport des Holzes an die FVA Baden-Württemberg zur weiteren Untersuchungsmethoden: Erfassung der einzelnen qualitätsrelevanten Kriterien für die visuelle Beurteilung der Rundholzqualität nach RVR: Anzahl, Größe und Zustand von Ästen von außen, Rosen, Nägel, Wasserreiser, Auswüchse, Drehwuchs, Mondring, Stammkrümmung, Risse, Insektenfraß, Fäule jeweils am Stammmantel oder an den Stirnflächen. In einem weiteren Schritt wird mittels röntgenbasierter Computertomografie die Stammkontur sowie der inneren Holzstrukturen am Rundholz ermittelt: Rindenstärke, Größe und Zustand der innenliegenden Äste; Vorhandensein und räumliche Ausdehnung von Fäule oder Rissen. Anhand von Stammscheiben wird die Jahrringbreite als Weiser auf die Holzdichte, sowie die Ausdehnung des qualitätsbestimmenden Farbkerns bestimmt. Anhand von definierten Holzproben, erfolgt die Ermittlung der Holzdichte und deren Variation über den Stammquerschnitt.)

Aktuelles aus der Abteilung

Landeswettbewerb RegioWIN 2030: Erfolg für die FVA

Kreativität, Innovation und Nachhaltigkeit suchte der Landeswettbewerb RegioWIN 2030. In 24 Leuchtturmprojekten hat die Landesregierung genau das gefunden – darunter ist das Zentrum Holzbau Schwarzwald (ZHS), an dem sich die FVA unter anderem mit der CT-basierten Rohholzcharakterisierung beteiligen soll.

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Computertomograph, in dem ein Baumstamm liegt

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