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

Digitaler Fingerabdruck: Markierungsfreie Rückverfolgung vom gefällten Baumstamm bis ins Sägewerk

1755 Im Projekt wird eine markierungsfreie, lückenlose Rückverfolgung von Nutzholz entwickelt, beginnend am Wuchsstandort im Wald bis zum fertigen Schnittholz. Das System wird im Projekt entlang der vollständigen Wertschöpfungskette vom Fällen des Baums bis zum fertigen Holzprodukt im Sägewerk getestet und qualifiziert. Das Verfahren basiert auf der individuellen, markierungsfreien Rückverfolgung von Baumstämmen bzw. Stammteilen von der Holzernte im Wald bis zum Schnittholzprodukt im Sägewerk. Dadurch lassen sich verschiedene Aspekte adressieren, die Anreize für die Waldbesitzer zur Rohstoffproduktion und zu einer nachhaltigen Bewirtschaftung schaffen. So kann z.B. im Kleinprivatwald eine waldbesitzerscharfe Zuordnung von Stämmen trotz Vermengung während der Ernteprozesse und somit die transparente Abrechnung des geernteten Holzes auch bei einer gemeinschaftlichen Vermarktung sichergestellt werden. Weiterhin kann die Kennzeichnung für den Nachweis einer geregelten Bewirtschaftung sowie den zuverlässigen Herkunftsnachweis des Holzes herangezogen werden. Das stärkt die einschlägigen Waldzertifizierungssysteme wie PEFC und FSC durch eine lückenlose „Chain of Custody“, gibt den Verarbeitern Produktionssicherheit und verbessert deren Vermarktungsposition und schafft zudem Vertrauen in ein „sauberes“ Produkt bei den Endverbrauchern. Die Verschneidung der Kennzeichnungsdaten mit geografischen Daten und weiteren Informationen, die entlang der gesamten Prozesskette vom Wald ins Werk gewonnen werden, liefert ferner einen Baustein zum betrieblichen und naturalen Controlling in der Forstwirtschaft. Das schließt ausdrücklich die optionale Rückkopplung der generierten Endproduktequalität auf die Herkunftswaldbestände und die damit einhergehende Überprüfbarkeit des Erfolgs der Bestandesbehandlungskonzepte mit ein. 2021 2023 Digitalisierung Holzernte und Logistik Waldnutzung (Einbringen der forstlichen Expertise in das Gesamtprojekt; Koordination, Vorbereitung und Durchführung der Praxisversuche; Implementierung der Ergebnisse in die Praxis) Udo Hans Sauter

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 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 2023 Laubholzforschung Vermessung und Sortierung Waldnutzung

Optimierung der Wald-Werk-Holzbereitstellungskette – durch Analyse, Bewertung und Weiterentwicklung von Rundholzmessverfahren und Logistikprozessen im Rohholzhandel –

1442 Im Zuge einer nachhaltigen Waldbewirtschaftung erfolgt die Holzbereitstellung in Deutschland entweder durch den Waldbesitzer, den Forstbetrieb, durch Forstliche Dienstleistungsunternehmer oder durch den Holzabnehmer. In der Regel sind mehrere der genannten Akteure daran beteiligt. Zur Steuerung des Logistikprozesses bzw. zur Abrechnung der Dienstleistungen und der Verkaufsmengen werden die geernteten Rundholzmengen (Anzahl und Volumen) immer wieder erfasst. Dabei kommen unterschiedliche Rundholzmessverfahren zur Anwendung, und es werden auch unterschiedliche Zielgrößen aufgenommen (z.B. Festmaß, Raummaß, Gewicht). Durch das Aufkommen neuer, überwiegend fotobasierter Verfahren sowie die Möglichkeit, einmal erfasste Daten zur Optimierung des Logistikprozesses für alle Akteure in digitaler Form nutzbar zu machen, ergeben sich neue Möglichkeiten einer Steuerung und Optimierung der Logistikprozesse. Die Ziele des beantragten Vorhabens sind 1. die Beschreibung der an den Schnittstellen in der modernen Forst-Holz-Logistikkette genutzten Maße zur Erfassung und Ableitung des Rundholzvolumens, 2. die vergleichende Darstellung der erreichbaren Genauigkeiten sowie der erforerlichen Genauigkeitsanforderungen, 3. sowie die Schaffung der Akzeptanz zwischen den Marktpartnern für die Nutzung von verschiedenen, im Wald erhobenen Rundholzmaßen Das Projekt wird in einem Konsortium zwischen KWF, FVA und HNEE bearbeitet und stark von den Forstbetrieben des Bundes und der Länder unterstützt. Die drei Projektpartner arbeiten in allen Arbeitspaketen eng und vertrauensvoll zusammen. Die Partner gewähren sich gegenseitig Einblicke in alle Projektarbeiten, und alle Projektergebnisse können im Rahmen des Projektes gemeinsam genutzt werden. Die Koordination des Projektes liegt beim KWF, das außerdem die Verantwortung für weitere Arbeitspakete trägt und inhaltlich an den anderen Arbeitspaketen beteiligt ist. Die FVA, die über umfangreiche Erfahrungen bei der Rundholzvermessung verfügt, wird die Verantwortung tragen für die Sichtung und die Zusammenführung des Datenmaterials aus den Forstbetrieben des Bundes und der Länder. Außerdem betreut die FVA die Modellregion Süd, in der im Schwerpunkt die Nadelholzarten Fichte und Tanne bearbeitet werden, und sie entwickelt ein Bewertungsschema, in das die Anforderungen aller Branchenvertreter eingehen sollen, und das im Rahmen des Projektes zur Anwendung kommt. Die HNEE legt in einem Arbeitspaket eine Basis für die konkrete Auswahl der Rundholzmessverfahren, die im Fokus der weiteren Arbeitspakete stehen. In den beiden Modellregionen werden beispielhaft vorbildliche Logistikketten etabliert, deren Funktionsweise einem interessierten Fachpublikum demonstriert und über mehrere Monate dokumentiert wird, um mögliche Konflikte zu erkennen und Konfliktlösungen anzubieten. Zudem wird die HNEE maßgeblich und verantwortlich die Analysen zur Akzeptanz der untersuchten Verfahren erarbeiten und umsetzen. Das Projekt ist als Modellprojekt angelegt, denn es werden für die Untersuchungen in der Praxis Holz-Logistikketten mit verschiedenen Verfahren der Erfassung der Rundholzmaße etabliert. Die Rundholzmaße werden unter technischen Aspekten (Messgenauigkeit, Reproduzierbarkeit etc.) sowie hinsichtlich der Anwendungsbereiche (Logistikmaß, Kontrollmaß etc.) sowie des zeitlichen Aufwandes und der Akzeptanz bei den Akteuren analysiert. 2019 2023 Vermessung und Sortierung Waldnutzung (Bearbeitung Arbeitspakete, Modellstudie)

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 2022 2023 Laubholzforschung 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 2022 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 Angewandte Holzforschung Waldnutzung

Kontakt

Aktuelles aus der Abteilung

Holzforschung 4.0

FVA nutzt Künstliche Intelligenz für CT-Stammanalyse

Künstliche Intelligenz (KI) ist in aller Munde. Auch für die Holzforschung bietet sie neue Analyse- und Auswertungsmethoden. Ein Projekt an der Forstlichen Versuchs- und Forschungsanstalt Baden-Württemberg (FVA) entwickelt die automatisierte Untersuchung von Stammholz mit Hilfe der Computertomographie weiter.

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    Computertomograph der FVA Baden-Württemberg

    Achtung, Baum fällt!

    FVA bietet Online-Ratgeber für die Holzernte

    Jeder Baum ist anders. Entsprechend vielfältig sind die Anforderungen, wenn es zur Fällung und zum Transport des Holzes kommt. Welches Ernteverfahren für welchen Einsatz geeignet ist, zeigt die Forstliche Versuchs- und Forschungsanstalt Baden-Württemberg (FVA).

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    Mehrere gefällte Holzstämme
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