CoPaCabANi: Machbarkeitsstudie für schwachstromleitende Holzwerkstoffplatten

Die Integration einer Leuchte im Möbel erscheint einfach. Soll dieses aber ohne Verkabelung geschehen, muss eine neue Lösung gefunden werden. Darum geht es im Projekt "CoPaCabANi": Um die Entwicklung einer stromleitenden Möbelplatte.

Steckbrief

Ausgangslage

Die Integration von elektronischen Bauteilen in Möbeln ist heute kaum mehr wegzudenken. Dies bedeutet aber auch, dass für die Kabelführung im Möbel neue Lösungsansätze gefunden werden müssen. Das Projekt CoPaCabANi (Conductive Particleboard for Cabinets At Night) verfolgt dabei den Ansatz, die elektronischen Bauteile ohne Kabel mit Strom zu versorgen. Der Grundstein zu dieser Idee wurde im BFH-Projekt «Smart Electronic Furniture» gelegt, unter anderem mit dem Konzept einer stromleitenden Platte. Die kabellose Stromversorgung von z. B. LED-Leuchten ermöglicht völlig neue und bisher unbekannte Möglichkeiten bei der Innenbeleuchtung oder Beleuchtung von Möbel bzw. Holzoberflächen und deren gestalterischen Einsatz. Durch die Verwendung von stromleitenden Platten lassen sich LED-Leuchten und ggf. weitere elektronische Bauteile hochflexibel, kabellos und damit kostengünstig im Möbel platzieren. Im Rahmen dieser Machbarkeitsstudie sind wichtige Fragen hinsichtlich der Verfahrenstechnik, Werkstoffeigenschaften und Produktionskosten zu klären. Der Fokus in dieser Machbarkeitsstudie liegt auf der Weiterentwicklung der stromleitenden Platte und ihrer Eigenschaften, um eine Entscheidungsgrundlage für eine weiterführende Technologieentwicklung mit Umsetzungspartner zu erarbeiten.

Stromleitende Möbelplatte
Stromleitende Möbelplatte.

Vorgehen

Eine handelsübliche Holzwerkstoffplatte leitet keinen Strom. Damit die Platten den Strom leiten, muss eine geringe Menge an elektrisch leitfähigem Material (Additive) beigemischt werden. Im Vorgängerprojekt wurden dafür Carbonfasern eingesetzt. In einem ersten Schritt soll nun abgeklärt werden, ob andere Additive für die stromleitenden Platten eingesetzt werden können. In einem nächsten Schritt sollen die Platten mit den ggf. neu gewählten Additiven weiterentwickelt werden, um die bestmögliche Leitfähigkeit bei möglichst tiefem Anteil des Additivs zu erzielen. In der vorherigen Konzeptstudie zeigten sich Schwierigkeiten bei der homogenen Durchmischung der Holzspäne und der Carbonfasern mit Auswirkungen auf die Plattenoberfläche, Aussehen der Platte und deren Weiterverarbeitung, z. B. beim Beschichten. Nach erfolgreicher Weiterentwicklung der stromleitenden Platte steht deshalb die Weiterverarbeitbarkeit im Fokus. Dabei ist abzuklären, ob die Verbesserungen an der Platte diese bereits positiv beeinflusst haben oder ob die schlechte Weiterverarbeitbarkeit eine andere Ursache hat. Am Ende des Projektes steht die Entwicklung und Anfertigung eines Demonstrationsobjekts. Die ökonomischen- sowie ökologischen Auswirkungen der Entwicklung werden parallel evaluiert. Insbesondere die Möglichkeit des Recyclings der Platte oder von einzelnen Bestandteilen wird betrachtet. Als Ergebnis dieser Untersuchung soll ein Konzept zum Recycling von stromleitenden Holzwerkstoffplatten vorliegen.

Ergebnisse

Die Carbonfasern ermöglichen auch nach der Analyse von weiteren Additiven nach wie vor die besten Ergebnisse für die Anwendung in Holzwerkstoffen, um deren Leitfähigkeit zu erhöhen. Die Berücksichtigung weiterer Materialien steht offen, z. B. wird aktuell Graphen (noch sehr teuer) auf die Verwendung geprüft. Es zeichnet sich aber ab, dass die Carbonfaser insgesamt die beste Lösung bietet in Bezug auf den Prozess, die Leitfähigkeit und die Kosten. Es konnte ein Verfahren entwickelt werden, welches ein nahezu perfekt homogenes Vermischen von Holzspänen oder Holzfasern mit Carbonfasern ermöglicht. Die zum Ziel gesetzten Leitwerte sind noch nicht vollständig erreicht. Es ist aber realistisch, diese mit weiteren Optimierungen am Prozess und ohne Erhöhung des Carbonfaseranteils zu erreichen. Ein Konzept zur Recyclingfähigkeit der Platten wurde ausgearbeitet mit einem vielversprechenden Szenario für eine getrennte Wiederverwertung der Bestandteile der Platte. Die Weiterverarbeitbarkeit sowie ein Demonstrationsobjekt stehen noch aus. Diese Schritte werden demnächst angegangen.

Ausblick

Die von uns entwickelten schwachstromleitenden Möbelplatten sowie ein LED-Steckverbinder für Dreischichtplatten sind mittlerweile zum Patent angemeldet. Bei erfolgreichem Abschluss der Machbarkeitsstudie ist vorgesehen, das Produkt bzw. die Idee zusammen mit einem Umsetzungspartner zur Marktreife weiterzuentwickeln. In der aktuellen Machbarkeitsstudie konnten bereits Gespräche mit möglichen Partnern sowohl in der Schweiz aber auch international geführt werden. Das Interesse seitens der Möbel- und Möbelzulieferbranche ist gross.