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Spritzbare Fassadendämmung mit Glass-Bubbles – nachhaltige, energieeffiziente Isolation von Gebäuden

Nominiert 2020

Glass-Bubble-Dämmung

Spritzbare Fassadendämmung mit Glass-Bubbles – nachhaltige, energieeffiziente Isolation von Gebäuden

Dipl.-Ing. Friedbert Scharfe (Sprecher)* 
Prof. Dr.-Ing. Thorsten Gerdes**
Dr. rer. nat. Klaus Hintzer***
*Franken Maxit Mauermörtel GmbH & Co., Kasendorf
**Universität Bayreuth, Keylab Glastechnologie, Bayreuth
***Dyneon GmbH, Burgkirchen

(v.l.n.r.) Prof. Dr.-Ing. Thorsten Gerdes, 
Dipl.-Ing. Friedbert Scharfe,
Dr. rer. nat. Klaus Hintzer

Um die Klimaerwärmung zu begrenzen, muss der Ausstoß an Treibhausgasen deutlich reduziert werden – unter anderem durch einen geringeren Energieverbrauch. Eine wichtige Rolle spielt eine verbesserte Wärmedämmung von Wohn- und Gewerbegebäuden, die in Deutschland rund ein Fünftel zu den gesamten Treibhausgasemissionen beitragen. Dabei stehen vor allem ältere, schlecht gedämmte Gebäude im Fokus. Doch deren Modernisierung kommt bisher zu langsam voran, um die Klimaschutzziele erreichen zu können. Die Nominierten haben ein neuartiges Dämmsystem geschaffen, mit dem sich die energetische Sanierung enorm beschleunigen lässt.

Dipl.-Ing. Friedbert Scharfe, Prof. Dr.-Ing. Thorsten Gerdes und Dr. rer. nat. Klaus Hintzer haben ein neuartiges Dämmkonzept entworfen, das auf winzigen, Hohlkugeln aus Glas beruht. Das daraus entwickelte System hat eine besonders gute wärmeisolierende Wirkung, lässt sich mit vorhandener Verfahrenstechnik herstellen und leicht verarbeiten. Es ist robust, flexibel einsetzbar und nach dem Ende der Nutzungsdauer recyclebar.

Friedbert Scharfe und Thorsten Gerdes haben das System gemeinsam mit Partnern entwickelt, schrittweise optimiert und eine für die Anwendung am Bau geeignete Verarbeitungstechnik geschaffen. Klaus Hintzer hat mit den gläsernen Hohlkugeln das Fundament dafür gelegt, dass sich der neuartige Dämmstoff in hoher Qualität industriell herstellen lässt.

Friedbert Scharfe ist Leiter Forschung und Entwicklung bei Franken Maxit in Kasendorf bei Kulmbach. Thorsten Gerdes leitet das Keylab Glastechnologie an der Universität Bayreuth. Klaus Hintzer ist Corporate Scientist bei der zu  3M  gehörenden Firma Dyneon im oberbayerischen Burgkirchen.

Jahr für Jahr werden in Deutschland rund 700 Terawattstunden Energie für das Heizen von Gebäuden verbraucht. Dadurch gelangen mehr Kohlendioxid (CO2) und andere Treibhausgase in die Atmosphäre als im Verkehr oder der Landwirtschaft. Der Löwenanteil der klimaschädlichen Emissionen stammt aus der Verbrennung von fossilen Energieträgern wie Erdöl oder Erdgas. Die beste Art des Klimaschutzes ist, Energie zu sparen – zum Beispiel durch das Vermeiden von Wärmeverlusten in Gebäuden. Besonders effektiv gelingt das durch eine bestmögliche Wärmedämmung von Neubauten und einer verbesserten Dämmung der vielen älteren Häuser. Allerdings: Die dafür bislang zur Verfügung stehenden Dämmkonzepte stoßen in verschiedener Hinsicht an ihre Grenzen. Hier setzt die Entwicklung an. Herausragende Eigenschaften des Dämmsystems sind zum Beispiel eine energieeffiziente Herstellung, eine hohe Feuerfestigkeit und die Möglichkeit, die enthaltenen Materialien wiederzuverwenden.

Bei vielen denkmalgeschützten Gebäuden dürfen herkömmliche Dämmsysteme gar nicht angewandt werden. Die Folge: Die energetische Sanierung von bestehenden Gebäuden kommt gemessen an den Klimaschutzzielen zu langsam voran. Die neue spitzbare Wärmedämmung, die von den drei nominierten Forschern entwickelt wurde, wird helfen, den Sanierungsstau zu überwinden. Sie basiert auf winzigen Hohlkugeln aus dünnem Glas, die in ein neuartiges mineralisches Material eingebettet sind. Die Mikrohohlkugeln sind zwischen 10 und 200 Mikrometern groß und von einer rund ein Mikrometer dünnen gläsernen Hülle umgeben. Sie machen rund die Hälfte des gesamten Dämmstoffs aus und sorgen dafür, dass kaum Wärme durch das Material dringen kann. Um den mikrohohlkugelbasierten Werkstoff für ein kommerzielles Dämmsystem nutzbar zu machen, haben die nominierten Forscher eine Technologie für eine rasche und einfache Verarbeitung des Materials geschaffen. Sie entwickelten dazu ein druckluftunterstütztes Spritzverfahren weiter, mit dem sich bis zu 15 Zentimeter dicke Schichten des Dämmstoffs auf Fassaden oder Innenwände auftragen lassen – ohne dass die Mikrohohlkugeln brechen. Umgekehrt kann der Dämmstoff beim Abriss oder Umbau eines Gebäudes leicht wieder entfernt, zerkleinert und nach einer Wärmebehandlung als hochwertiger Binder verwendet werden.

Um das innovative Dämmkonzept einsatzreif zu machen, mussten die Nominierten zunächst ein geeignetes Bindemittel entwickeln, bei dessen Herstellung nur geringe Mengen an Treibhausgasen entstehen – was gemeinsam mit externen Partnern gelang. Zudem waren „Glass Bubbles“ mit besonderen Eigenschaften nötig: Sie müssen es erlauben, dass die Hohlkugeln sich unbeschadet verarbeiten lassen, von dem umgebenden, chemisch reaktiven Bindemittel nicht angegriffen werden – und dennoch hervorragende thermische Isolatoren sind. Schließlich fanden die Forscher mit ihren Teams einen Weg, um das Dämmsystem während des Aufsprühens zusätzlich porös zu machen – und so seine wärmeisolierende Wirkung noch zu verstärken.

Das innovative Dämmsystem ist marken- und patentrechtlich geschützt und wurde mehrfach ausgezeichnet – zum Beispiel durch Callwey/Deutsches Architekturmuseum in Frankfurt am Main als „Produkt des Jahres 2019“. Es wird von Maxit hergestellt und ist unter dem Markennamen „Ecosphere“ seit Anfang 2019 erhältlich. Rund 30.000 Quadratmeter wurden seitdem bereits gedämmt. Eingesetzt wurde es bislang unter anderem bei der energetischen Sanierung einer genossenschaftlichen Siedlung in Regensburg. In einigen Bundesländern erfolgt die Markteinführung durch Franken Maxit, in anderen Regionen durch den Baustoffhersteller und Joint-Venture-Partner Saint-Gobain Weber. Die Maxit Gruppe plant, nach und nach den gesamten europäischen Markt zu erschließen.

In Deutschland ist das Ziel, mittelfristig einen Marktanteil von 10 Prozent bei der Außendämmung und 25 Prozent bei der Dämmung von Innenwänden zu erreichen – bei der energetischen Sanierung älterer Gebäude sowie auch in Neubauten. Das entspricht insgesamt einer zu dämmenden Fläche von fast vier Millionen Quadratmetern pro Jahr. Dafür werden bereits jetzt höhere Produktionskapazitäten und neue Arbeitsplätze geschaffen. Befeuert wird der wirtschaftliche Erfolg durch technische Weiterentwicklungen. So soll durch neue Fertigungsmethoden der Energiebedarf in der Produktion weiter sinken. Überdies soll es künftig möglich sein, die Dämmeigenschaften des Materials je nach Gebäudebestandteil an unterschiedliche Anforderungen anzupassen. Dazu haben die Forscher eine automatisierte Form der Verarbeitung entwickelt, die Roboter nutzt – und die der Baubranche gleich zwei Vorteile beschert: Sie bietet eine Lösung für das Problem des Fachkräftemangels und wertet die Arbeitsplätze durch innovative Technik deutlich auf.

Das Vorschlagsrecht zum Deutschen Zukunftspreis obliegt den führenden deutschen Einrichtungen aus Wissenschaft und Wirtschaft sowie Stiftungen.
Das Projekt „Spritzbare Fassadendämmung mit Glass-Bubbles – nachhaltige, energieeffiziente Isolation von Gebäuden“ wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung eingereicht.

Bundespräsident Frank Walter Steinmeier überreicht am 25. November 2020 den 24. Deutschen Zukunftspreis am eines der drei nominierten Teams.

"Es ist ein mineralischer Klebstoff, ähnlich Portlandzement, bei dessen Herstellung gegenüber Zement circa 30 Prozent CO2 eingespart werden – verbunden mit hohen Anfangsfestigkeiten und geringem Schwindverhalten."

Dipl.-Ing. Friedbert Scharfe

Fragen an die Nominierten

Gesellschaftliche Bewegungen wie Fridays for Future haben in jüngster Zeit die Aufmerksamkeit für den CO2 Footprint geschärft. Dennoch ist der Anteil der schädlichen Kohlendioxidemissionen der privaten Haushalten sehr groß. Diesen wollen unter anderem Initiativen der Bundesregierung verringern.

An dieser Stelle setzt Ihre Innovation an. Sie habe eine neue Dämmung entwickelt. Was ist denn unter dem Begriff Dämmung zu verstehen?

Dipl.-Ing. Friedbert Scharfe
Seitdem Menschen Häuser bauen, ich denke das ist seit 10 000 Jahren so, dienen diese vor allem dem Zweck, sich vor Hitze und Kälte zu schützen. Das ist ein Grundbedürfnis der Menschen, so wichtig wie die tägliche Nahrungsaufnahme. Seitdem sind die Themen Dämmen, Energiesparen durch Vermeidung von Wärmeverlusten und die Aufrechterhaltung eines angenehmen Wohnklimas die wichtigsten Themen im Wohnungsbau und gleichzeitig Herausforderungen für Forschung und Entwicklung. Wenn man sich die aktuellen Dämmsysteme anschaut, tauchen dabei immer wieder Fragen zu Recycelbarkeit, Brennbarkeit, Ressourcenverbrauch, einfacher Handhabung, Verfügbarkeit und gestalterischen Möglichkeiten auf. Hier nach neuen Lösungen zu suchen war Ausgangspunkt für unsere Forschungen.

Welche Formen der Dämmung, unabhängig von Ihrer Innovation, gibt es?

Prof. Dr.-Ing. Thorsten Gerdes
Eigentlich gibt es schon immer gut funktionierende Dämmsysteme Seit Ende der 1970er-Jahre bestehen auch gesetzliche Vorgaben, die Bauherren dazu anhalten, sich darüber Gedanken zu machen, Energieverluste über die Fassade zu reduzieren, und die Vorschriften werden immer strenger. Diese Materialkonzepte, die es schon seit Jahrzehnten gibt, sind immer weiterentwickelt worden. Es gibt verschiedene Werkstoffklassen, die zum Dämmen von Gebäuden verwendet werden. Das sind einerseits Polymerschäume, die inzwischen den Markt tatsächlich dominieren, weil sie sehr gute Dämmeigenschaften haben und preisgünstig hergestellt werden. Andererseits existieren glasbasierte Dämmsysteme wie Glaswolle, Steinwolle oder Blähgläser. Diese Werkstoffklassen sind etabliert sind und stehen im Wettbewerb zueinander. Sie haben Vor- und Nachteile, beispielsweise den Preis oder den Brandschutz. Es gibt verschiedene Gründe, warum sich ein Bauherr für ein bestimmtes System entscheidet. Wir haben modernere Systeme, die eigentlich alt sind, nämlich Dämmsysteme auf Basis von nachwachsenden Rohstoffen. Das ist auch etwas, was Maxit inzwischen sehr erfolgreich herstellt, nämlich strohbasierte Dämmungen. Das heißt, wir kommen nicht in den luftleeren Raum mit unserem Materialkonzept, sondern es gibt einen etablierten Markt – nicht nur was die Werkstoffe angeht, sondern auch mit Blick auf die Verarbeitungstechnologie. Eine wichtige Eigenschaft bei jeder Dämmung ist, wie bereits erwähnt, der Preis. Viele Bauherren stellen aktuell die Dämmung zurück, weil sie nicht sicher sind, wie schnell sich eine solche amortisiert. Daher ist es wichtig, Verarbeitungstechnologien an der Hand zu haben, die die Kosten reduzieren und der Dämmung eine möglichst lange Lebensdauer verleihen.

Kaufentscheidungen hängen auch immer stärker von der Frage der Entsorgung, des Recyclings ab. Wie verhält sich das bei den Systemen, die Sie angesprochen haben?

Dipl.-Ing. Friedbert Scharfe
Ziel unserer Entwicklung war, die Nachteile, die die bestehenden Dämmsysteme haben, zu kompensieren. Und das ist einmal die Recycelbarkeit , aber auch die Brandsicherheit. Vor allen Dingen wollen wir auch Ressourcen schonen. Die Menschheit verbraucht zurzeit 1,7-mal mehr Ressourcen, als erzeugt werden können. Für mich ist es ein Anliegen, Ressourcen zu sparen und trotzdem gute Dämmeigenschaften anzubieten. Hinzu kommt, dass die gestalterischen Möglichkeiten mit Plattensystem relativ begrenzt sind. Doch auch das kann man mit der neuen Entwicklung ändern. Das ist besonders relevant bei Renovierungen, weil man mit unserer Innovation zum Beispiel Fassaden stuckartig verzieren kann, was sehr sinnvoll ist, denn den größten Anteil des Häuserbestandes nehmen ältere Bauten ein.

Damit kommen wir zu Ihrer Innovation. Wie ist sie entstanden, was ist im Einzelnen entwickelt worden?

Dipl.-Ing. Friedbert Scharfe
Wir haben vorher schon mit der Universität Bayreuth an einer dünnen Beschichtung geforscht, und das jetzige Projekt ist aus dem ersten Projekt entstanden. Uns verbinden eine jahrelange Zusammenarbeit sowie der Antrieb, ständig nach Neuem zu suchen. Und so ist die Idee nach der Erforschung eines neuen Baustoffes beziehungsweise Dämmstoffes entstanden.

Dr. rer. nat. Klaus Hintzer
Das war 2013. Ich habe den Antrag noch in der Tasche.

Prof. Dr.-Ing. Thorsten Gerdes
Das Projekt, das Friedbert Scharfe gerade angesprochen hat, war ein bayerischer Forschungsverbund. Es ging darum, den Einsatz von Glas in Baustoffen genauer zu untersuchen. Ein Teilprojekt hat dünne Glass-Bubble-haltige Schichten für Farben und Anstriche entwickelt, wobei auch optische Eigenschaften eine große Rolle gespielt haben. Das ist auch jetzt noch ein großes Thema. Dieses Vorprojekt ist so erfolgreich gewesen, dass die Idee aufkam, das Materialkonzept für Gebäudedämmungen weiterzuentwickeln. Dass wir bei 15 Zentimetern Schichtdicke landen würde, hätte ich mir nicht träumen lassen. Ich glaube wirklich an die Gravitation, eine gewisse Masse hat dieses Material ja auch, und die Rheologie so einzustellen, dass die Masse bei der Verarbeitung nicht runterläuft, ist schon beeindruckend.

Glass Bubbles, die der Gravitation widerstehen – sind diese das Besondere Ihrer Innovation?

Dipl.-Ing. Friedbert Scharfe
Das Neue ist, dass wir Glas in Form von Bubbles mit einem Bindemittel zusammenführen. Dabei entstehen gezielte Eigenschaften. Mit diesem Bindemittel ist die Einarbeitung der speziell entwickelten Glass Bubbles möglich geworden. Eine wesentliche Eigenschaft, die erreicht wurde, ist eine Trockenrohdichte von 125 Kilogramm pro Kubikmeter bei ausreichenden Festigkeiten. Damit erzeugt man eine hohe Ergiebigkeit: aus einer Tonne Trockenmaterial nach Wasserzugabe circa siebeneinhalb Kubikmeter Dämmmaterial. Das hat vor allen Dingen logistische Vorteile, es sind keine großen Massen zu transportieren.

Welches sind die Besonderheiten des Bindemittels?

Dipl.-Ing. Friedbert Scharfe
Es ist ein mineralischer Klebstoff, ähnlich Portlandzement, bei dessen Herstellung gegenüber Zement circa 30 Prozent CO2 eingespart werden – verbunden mit hohen Anfangsfestigkeiten und geringem Schwindverhalten.

Prof. Dr.-Ing. Thorsten Gerdes
Wenn man so will, ist das – in ganz einfachen Worten ausgedrückt – eine Gruppe von Klebstoffen. Ich nenne das jetzt mal so, obwohl das nicht korrekt ist. Bei Klebern gibt ja auch die zwei Komponentenkleber. Bei diesem Kleber ist es so: Man hat die mineralische Phase, dann kommt Wasser dazu, und der Zement bindet ab. Das Wasser reagiert mit dieser Bindephase, und es entstehen neue Phasen. Über einen langen Zeitraum härtet das Material immer noch aus und verändert seine Eigenschaften und auch die Festigkeit. Das Material wird über einen langen Zeitraum immer besser. Das hat Vor- und Nachteile: Man muss ein wenig warten, bis sich die Festigkeiten, die man haben will, ausbilden. Aber dafür ist es ein unglaublich beständiger langlebiger Werkstoff. Und zur Ergänzung, was Friedbert Scharfe nämlich verheimlicht, ist, dass da noch ein bisschen Alchemie drin ist …

Dipl.-Ing. Friedbert Scharfe
… ja, zugegeben, um die Naturgesetze in den Griff zu kriegen, haben wir natürlich noch ein paar Tricks angewendet, aber die möchten wir gern für uns behalten. Erwähnen möchte ich aber die besondere Beständigkeit gegen Frost- und Tauperioden. Poröse Systeme sind gegenüber Frost ansonsten sehr empfindlich und wir haben hier eine Dauerhaftigkeit, die sogar Beton überlegen ist. Das ist erstaunlich, weil es eigentlich gar nicht so zu erwarten war. Das sorgt für eine hohe Langlebigkeit dieses Dämmsystems.

Prof. Dr.-Ing. Thorsten Gerdes
Durch den Trick, den auch Maxit bei der Verarbeitung anwendet, bleibt das Material während des Verarbeitungsprozesses dünnflüssig, und wenn dieses System nicht mehr bewegt wird, ändern sich die rheologischen Eigenschaften, und das Material fließt nicht mehr. Das erreicht man mit kleinen Mengen von Additiven; in der Regel sind das Mischungen, die verwendet werden. Wenn das funktioniert, erreicht man diese unglaublichen Wandstärken, und scheinbar wird die Schwerkraft außer Kraft gesetzt.

Glass Bubbles – was ist denn die Besonderheit dieses Bestandteils der Innovation?

Dr. rer. nat. Klaus Hintzer
Glass Bubbles sind Glashohlkugeln, die wir in jedem Durchmesser herstellen können, sogar im Mikrometerbereich zwischen 10 und 100 Mikrometern. Sie sind dünnwandig, zum Teil mit ein, zwei Mikrometern Wandstärke, je nach Anwendung. Wichtig ist, dass die Glashohlkugeln sich nicht entmischen, was passieren kann, wenn diese zu groß sind. In der Mörtelmischung sind bis zu 50 Prozent Glass Bubbles enthalten. Hier haben wir unser Know-how zusammengeführt, um die exakt richtige Größe für das System zu entwickeln. Wichtig ist zudem: Sie brauchen Festigkeit. Der Beton beziehungsweise der Mörtel wird ja gespritzt. Wenn die Kugeln zu dünn sind, könnten sie kaputt gehen. Nach längeren Versuchsreihen war dann schließlich eine Kugel so strukturiert, dass sie alle Anforderungen erfüllte.

Prof. Dr.-Ing. Thorsten Gerdes
Es ist zudem eine bestimmte Bubble-Fraktion, mit enger Größenverteilung. Die Größe ist entscheidend, ebenso das Verhältnis von Wandstärke zu Größe, sodass man sehr hohe Festigkeiten erreicht.

Dr. rer. nat. Klaus Hintzer
Das sorgt dafür, dass sie hochstabil sind.

Prof. Dr.-Ing. Thorsten Gerdes
Die Glass Bubbles unterscheiden sich dadurch, dass durch den Herstellungsprozess im Inneren zwar kein Vakuum entsteht, aber ein sehr niedriger Innendruck, was dazu führt, dass dieser spröde Werkstoff Glas auf Außendruck belastet ist. Auf einen spröden Werkstoff, wie eine Glasflasche, kann man draufdrücken, nur nicht auf Zug belasten. Eine Zugbelastung verträgt das Glas nicht so gut. Und dadurch, dass durch den Herstellungsprozess das Glas druckbelastet ist, kann es diese unglaublich hohen Kräfte ertragen, obwohl es eine so filigrane Wandstärke hat. Das ist wirklich etwas ganz Besonderes.

Dipl.-Ing. Friedbert Scharfe
Dadurch haben wir kaum Verlust bei der Produktion und beim Spritzvorgang auf der Baustelle.

Dr. rer. nat. Klaus Hintzer
Neben der mechanischen Stabilität sind die Bubbles auch gegenüber dem Bindemittel, das alkalisch ist, stabil. Das beruht auf der Glaszusammensetzung. Und die Glass Bubbles lösen sich nicht über die Zeit auf.

Mit den Glass Bubbles wird der Dämmeffekt erzielt. Kann man das in eine Größenordnung fassen?

Dipl.-Ing. Friedbert Scharfe
Ja, man kann den Dämmeffekt mit der Trockendichte in Relation bringen. Also je leichter sie wird, je mehr Luft die Matrix beinhaltet, desto besser ist die Dämmung.

Es wurde dann ein Prozess entwickelt, um diese Dämmung an die Wand zu bringen, ein mit Druckluft unterstützter Sprühprozess.

Dipl.-Ing. Friedbert Scharfe
Es ist der übliche Verarbeitungsablauf, den der Fachmann beim Auftragen von Putzen durchführt. Uns war wichtig bei dieser Entwicklung, dass wir bekannte Techniken nutzen und keine Hürden in Form einer besonderen Verarbeitungstechnologie aufbauen.

Prof. Dr.-Ing. Thorsten Gerdes
Diese Verarbeitungstechnologie ist aber trotzdem Teil des Erfolges. Wenn man bubblehaltigen Putz mit der Kelle an die Wand werfen würde, erhielte man diese Dämmeigenschaften nicht, denn durch die Verarbeitung mit eingeblasener Luft wird zusätzlich Porosität eingebracht. Luftgefüllte Poren sind ein guter Dämmstoff. Diese werden von Kristallen, die sich dann beim Abbinden bilden, durchdrungen. Das ist nicht die richtige Terminologie, aber es ist fast so eine Art „Fachwerkstruktur“, die sich bildet und dann diese Bubbles enthält, sodass wir zwei unterschiedliche Porentypen haben. Nur wenn man beides kombiniert, erreicht man diese sehr guten Dämmwerte.

Ihr Haus ist der Erfinder der „Pfandflaschen-Systematik“ auf dem Bau: Silos, die mit fertigem Putz angefahren und wieder ersetzt werden. Funktioniert das auch mit den neuen Materialien?

Dipl.-Ing. Friedbert Scharfe
Es ist alles möglich, aus dem Sack oder Silo, wobei wir die Verarbeitung über Silos aus den bekannten ökologischen Gründen favorisieren. Silotechnik hier einzusetzen ist schon was Besonderes. Normalerweise separieren Leichtstoffmörtel in Silos, das geschieht bei unserem Material nicht. Die Beherrschung dieser Schüttgutprozesse ist ein nicht zu unterschätzender Erfolg.

Ihre Innovation ist durch ein Konsortium von Fachleuten sehr unterschiedlicher Qualifikationen entstanden. Wer war denn hier der Bannerträger, derjenige, der das vorangetrieben hat?

Prof. Dr.-Ing. Thorsten Gerdes
Immer der Sprecher.

Dipl.-Ing. Friedbert Scharfe
Wir kennen die Probleme, die auf den Baustellen bestehen, und versuchen immer etwas zu verbessern oder Neues zu schaffen. Viele Anliegen, Wünsche und Fragen kommen von den Fachleuten auf den Baustellen und natürlich auch von den eigenen Leuten, wir haben ja eine große Vertriebs- und Servicemannschaft. Das spornt an, Forschungen, Entwicklungen zu initiieren, um dann auch dem Kunden, dem Anwender, neue Materialien an die Hand zu geben.

Das Haus hat eine sehr lange Tradition in diesem Geschäft und Unternehmer, die Ihnen Freiheiten geben, solche Entwicklungen zu betreiben?

Dipl.-Ing. Friedbert Scharfe
Das ist ein ganz wichtiger Punkt. Diese Entwicklung ist, so glaube ich, im Mittelstand sehr gut angesiedelt, und wir sind im Bereich Innovationen in der Spitzengruppe zu finden. Das zeigen auch andere Entwicklungen im Haus. Dazu braucht es eine Art kreative Freiheit, über Dinge nachdenken zu können und sie umsetzen zu dürfen. Das ist gerade für unsere Firma wirklich beispielgebend.

Wie war das zeitlich? Sie sind 2013 in den eigentlichen Kern dieser Innovation eingestiegen Wie groß sind die Teams, die jeweils bei Ihnen an diesem Thema gearbeitet haben, und wie hat sich das dann über die Zeit entwickelt? Die Markteinführung war ja 2019.

Prof. Dr.-Ing. Thorsten Gerdes
Das ist formal relativ einfach. Bei einem Forschungsprojekt, das in der Regel drei Jahre dauert, gibt es eine Stelle, einen Mitarbeiter, der daran arbeitet und idealerweise auch eine Promotion zu dem Thema anfertigt. Dann gibt es noch ein Team drumherum aus erfahrenen Wissenschaftlern und Technikern. Denn das, was wir hier betrachten, ist nur eine Facette in diesem Projekt. Die Glass Bubbles sind für uns auch in anderen Projekten wichtig. Es war ein Team von mindestens vier Mitarbeitenden bei uns, die sich mit diesem Thema sehr intensiv auseinandergesetzt haben.

Dr. rer. nat. Klaus Hintzer
Bei uns waren es auch vier bis sechs Leute. Hauptansprechpartner war Friedrich Wolff, ganz ohne Zweifel. Mehr im Hintergrund war noch das Labor in Burgkirchen eingebunden. Es gab in dem Projekt noch etliche weitere Entwicklungsrichtungen, zum Beispiel mit Glass Bubbles gefüllte Kunststoffe für Wanddübel zur Eliminierung von Wärmebrücken.

Dipl.-Ing. Friedbert Scharfe
Mit mir war es eine Kernmannschaft von vier Personen – eine Diplomchemikerin, zwei Bautechnikermeister. Zusätzlich gab es noch verschiedene Anwendungstechniker, Servicepersonal und Unterstützer auf den Probebaustellen. Der Produktionsprozess ist relativ einfach, jedoch spielen die Fragen zur Beantwortung der Prozesssteuerung und Qualitätskontrolle eine wichtige Rolle.

Haben Sie während dieses Entwicklungsprozesses haben Sie irgendwann einmal das Gefühl gehabt, dass Sie nicht weiterkommen, dass aus dem Ganzen nichts wird?

Dipl.-Ing. Friedbert Scharfe
Ich bin eigentlich optimistisch. Ich habe immer gesagt, das schaffen wir.

Dr. rer. nat. Klaus Hintzer
Es ging schon hoch und runter. Das ist normal.

Dipl.-Ing. Friedbert Scharfe
Uns ist natürlich öfters der Putz runtergelaufen … Nein, ich glaube, wir waren schon etwas verbissen, die Dinge zu lösen. Es findet sich immer ein Weg, und so haben wir ja auch mit viel Forschergeist einen neuen Dämmstoff erfunden.

Kann man definieren, welcher Schritt in diesem Entwicklungsprozess wirklich der wichtigste war, der die Innovation markiert, oder ist es das Zusammenspiel der einzelnen Komponenten gewesen?

Dipl.-Ing. Friedbert Scharfe
Es war das Zusammenspiel der Komponenten.

Prof. Dr.-Ing. Thorsten Gerdes
Für mich war der wichtigste Schritt, dass Friedbert Scharfe gesagt hat: Wollen wir nicht einen Dämmputz daraus machen? Alles andere ist in vielen kleinen Schritten dahin entwickelt worden. Jetzt gibt es bereits den Roboter, der das Produkt auf die Wand aufbringt. Und in einem Jahr wird das noch autonomer sein, wenn zunehmend Sensorik integriert wird.

Dipl.-Ing. Friedbert Scharfe
Es ist wirklich ein Einstieg in eine neue Technologie. Die Abmischung dieser Glaskomponente mit der neuen innovativen Binderkomponente wird Auswirkungen generell auf die Baustofftechnologie haben.

Was zeichnet dieses Produkt nun genau aus?

Prof. Dr.-Ing. Thorsten Gerdes
Das Wichtige sind natürlich die Dämmeigenschaften …

Dipl.-Ing. Friedbert Scharfe
… und dazu die Flexibilität, die leichte und schnelle Verarbeitung, es sind die gestalterischen Möglichkeiten und die Option zur Automatisierung. Und es ist rein mineralisch, was für Brandschutz oder die Recyclingfähigkeit wichtig ist.

Prof. Dr.-Ing. Thorsten Gerdes
Künftig wird es wichtig werden, die Materialvielfalt in Strukturen zu verringern, denn das macht das Recycling immer schwieriger. Ein Wärmedämmverbundsystem, das auf die Wand geklebt wird und dann noch einen Deckputz bekommt, ist ein komplizierter Materialverbund. Eine Schaumplatte kann prinzipiell recycelt werden, aber man müsste sie von allem befreien. Wir reduzieren die Materialvielfalt und vereinfachen damit das Recycling.

Dr. rer. nat. Klaus Hintzer
Ein wichtiges Stichwort ist die Automatisierung, weil es damit ein neues Berufsbild gibt, den Maschinenführer, der den Roboter beaufsichtigt.

Dipl.-Ing. Friedbert Scharfe
Es ist ja bekannt, dass im Bauwesen ein chronischer Arbeitskräftemangel herrscht, und es erschließt dem Stuckateur ein neues Berufsbild, wenn er später mit Robotern den Dämmputz oder auch andere Putze auf die Wand anbringt. Das heißt, das Tätigkeitsbild ändert sich, die Arbeit wird in Bezug auf den Arbeitsschutz und Arbeitshygiene leichter. Ein Beruf im Bauwesen wird dadurch attraktiver und interessant für junge Menschen.

Prof. Dr.-Ing. Thorsten Gerdes
Es gibt auch noch weiche Kriterien: Glas ist ein sehr positiv behafteter Werkstoff, den wir schon sehr lange kennen und einsetzen. Er ist nicht toxisch und gut recycelbar.

Wie sieht denn die Wettbewerbssituation aus. Gibt es Konkurrenz?

Dipl.-Ing. Friedbert Scharfe
Zu diesem Produkt gibt es keinen Wettbewerb. Das ist absolut neu. Es gibt Dämmputze auf organischer Basis, die aber in der Wärmeleitfähigkeit nicht das Niveau erreichen, wie wir es erzielen. Der Anteil von Dämmputzen im gesamten Dämmsegment liegt derzeit bei einem Prozent, und wir wollen das mit diesem neuen Produkt deutlich verbessern.

Welches Marktpotenzial hat Ihre Innovation?

Dipl.-Ing. Friedbert Scharfe
Im Jahr werden in Deutschland 33 Millionen Quadratmeter gedämmt. Und unser Ziel ist, zehn Prozent zu erreichen. Das sind immerhin 200 Millionen Euro Umsatz. Das ist schon beachtlich.

Sie sind derzeit vorwiegend im deutschen Markt zu finden. Ist eine internationale Expansion geplant? Sie selbst sind ja viel in China unterwegs.

Dipl.-Ing. Friedbert Scharfe
Über unseren Partner Weber Saint Gobain können wir unser Produkt international vermarkten. Die Chancen in Ländern wie China sind riesig. Dort sucht man nach Lösungen, insbesondere in Bezug auf Brandsicherheit gibt es hier Chancen, mit mineralischen Systemen zu überzeugen. Wir hatten auch hochrangigen Besuch aus den USA, die total überrascht waren, was man aus diesen Bubbles machen kann.

Dr. rer. nat. Klaus Hintzer
Die Häuser in den USA sind oft nur „Pappschachteln“. Ich habe in Minnesota gelebt, und dort heizt man in schlecht isolierten Häusern gegen die Kälte an. Wenn man dann so einen Dämmputz einsetzen würde, schont es die Ressourcen erheblich.

Entstehen mit der Expansion auch Arbeitsplätze?

Dipl.-Ing. Friedbert Scharfe Zurzeit haben wir hier insgesamt 800 Angestellte, und wir bauen eine neue Produktionsanlage, einen neuen Mischturm speziell für dieses Produkt. Das ist eine Investition von zehn Millionen Euro, und wenn der Turm in Betrieb geht, können wir 30 bis 50 Arbeitsplätze am Standort damit schaffen. Mit der Robotertechnik entsteht zudem ein neues Berufsprofil. Ich stelle mir das so vor, dass der Roboter vor einer Wand oder einem Haus justiert ist, man die Wand zum Beispiel per Foto digitalisiert, diese Daten überträgt und der Roboter dann den Putz aufträgt. Das ist die Vision, die wir verfolgen.

Prof. Dr.-Ing. Thorsten Gerdes
Wenn wir von Innenräumen sprechen, würde der Roboter erst den Raum vermessen, dann spritzt er und vermisst wieder, sodass dann tatsächlich die exakte Dämmstärke bekannt ist und der Bauherr künftig valide Informationen hat. Es ist ein wichtiger Schritt in Richtung Digitalisierung von Gebäuden, in 50 Jahren zu wissen, was eigentlich drinsteckt. Das ist derzeit nicht der Fall, und das wird sich ändern, weil Käufer wissen möchten, was sie kaufen, und um die Kreislaufwirtschaft zu ermöglichen.

Dipl.-Ing. Friedbert Scharfe
Viele Baustellen sind zurzeit nicht umsetzbar, weil die Arbeitskräfte fehlen. Wir gestalten neue Arbeitsplätze, werten sie auf, auch durch eine andere Ausbildung – das ist der Unterschied. Und das wird auch das Robotergeschäft beleben.

Prof. Dr.-Ing. Thorsten Gerdes
Wenn man das gesellschaftlich sieht, haben wir die Aufgabe, den Immobilienbestand zu sanieren. Das weiß die Bundesregierung auch, anders sind die Klimaziele nicht zu erreichen. Das lässt sich rechnen: Eine Sanierungsrate, die daraus aufgelegt ist, bis 2050 den Gebäudebestand klimaneutral zu haben, müsste bei über zwei Prozent jedes Jahr liegen. Wir sind jetzt bei einem Prozent. Da hilft auch nicht mehr Geld, da die Arbeitskräfte fehlen. Auch der Bundesregierung sind die Hände gebunden, weil es wenig Potenziale gibt, die notwendigen Dämmmaßnahmen schnell und kostengünstig durchzuführen. Es könnte tatsächlich noch mal ein Schub sein, wenn man jetzt die Technologie wechselt und die Sanierungsrate erhöhen kann. Die Voraussetzungen für die neuen Berufsbilder hat Maxit eigentlich schon geschaffen, es gibt eine Akademie, die die Stuckateure mit diesem neuen System schult. Das verändert auch das Geschäftsfeld von Maxit ein Stück weit, weil in den Prozessketten verbreitert wird: Man verkauft nicht nur den Baustoff und stellt das Silo zur Verfügung, sondern schult, bildet weiter und verändert tradierte Berufsbilder.

Sie alle hier beschäftigen sich mit Materialien und haben auch eine gemeinsame Vorstellung davon, wie man damit etwas für den Erhalt der Umwelt tun kann. Was hat Sie bewegt, Ihren Berufsweg in diese Richtung einzuschlagen? Hat Sie jemand dahingehend beeinflusst?

Dr. rer. nat. Klaus Hintzer
Ich habe Chemie studiert. Vorher hatte ich irgendwo mal einen Chemiekasten gefunden. So fing das Ganze an. Meine Mutter war nicht immer begeistert, was ich da gemacht habe. Dazu kam mit der Zeit die Neugier, das hat mich dann zur Chemie getrieben. Und ich habe es bis heute nicht bereut.

Dipl.-Ing. Friedbert Scharfe
Mein Vater hatte damals in der DDR einen Malerbetrieb, und so hatte ich immer Berührung mit dem Bau. Wir haben, als ich noch zur Schule ging, selbst Rezepturen von Mörteln und Farben erstellt, und es war mein Wunsch, mich in dieser Richtung beruflich zu orientieren. Nach meinem Studium der Baustofftechnologie und einem Zusatzstudium der Regelungstechnik trat ich meine erste Arbeitsstelle in einem Zementwerk an, wo ich mehrere Jahre für die Qualitätssicherung und Projektarbeit verantwortlich war. 1990 bin ich dann in das Unternehmen Franken Maxit in Oberfranken gewechselt und arbeite hier seit dieser Zeit.

Was hat diese Wendezeit bei Ihnen bewirkt?

Dipl.-Ing. Friedbert Scharfe
Ich wollte mich immer verändern, und die Wendezeit kam mir sehr entgegen. Nach meiner Bewerbung bin ich, unter vielen Bewerbern, ausgesucht worden, und so begann mein Weg in dieser Firma. Das war eine positive Entscheidung für mein Leben, ein Arbeitsumfeld, so wie ich es mir vorgestellt habe. Hier konnte man Ideen einbringen, Dinge verändern oder verbessern. Dazu braucht man auch das Umfeld, Innovatives zu entwickeln, und das habe ich hier gefunden.

Prof. Dr.-Ing. Thorsten Gerdes
Nach dem Abitur wollte ich eigentlich Medizin studieren, mein Notenschnitt war aber nicht gut genug, und auf Wartezeiten hatte ich keine Lust. Verfahrenstechnik war auch noch etwas, was mich interessiert hatte, obwohl ich keine klaren Vorstellungen von dem Berufsbild hatte. Ich bin zum Studieren nach Nordrhein-Westfalen gegangen. Das war für mich ein großer Schritt, aus einer niedersächsischen Kleinstadt, in der ich sehr behütet aufgewachsen bin, nach Dortmund zu ziehen. Eigentlich habe ich mich in diesem Studium zunächst nicht richtig wohlgefühlt. Es war ziemlich verschult, und ich habe mich irgendwie durchgequält, weil ich nicht verstanden habe, was ich später damit anfangen kann. Im Hauptstudium habe ich als studentische Hilfskraft an einem Lehrstuhl für Werkstoffkunde gearbeitet und plötzlich einen ganz anderen Blick auf mein eigenes Studium bekommen. Dass ich früh im Forschungs- und Entwicklungsbereich arbeiten konnte, hat dazu geführt, dass ich bis zur Promotion dort geblieben bin und wir im Anschluss daran ein Forschungsinstitut aufgebaut haben. Vor fast 20 Jahren kam dann der Wechsel nach Bayreuth. Es war ein großer Schritt für meine Familie, da meine Frau ihren Beruf als Lehrerin aufgeben und in Bayern wieder neu anfangen musste. Wir haben ein sehr offenes Umfeld vorgefunden, an einer neu gegründeten Fakultät der Universität Bayreuth, und konnten Strukturen aufbauen und Netzwerke schaffen. Das war wirklich eine großartige Zeit. Wir hatten sehr früh verfahrenstechnische Projekte zum Recycling von Polymeren mit Klaus Hintzer. Erst viel später erfuhren wir, dass Dr. Hintzer auch für die Glass-Bubbles-Entwicklung in Europa verantwortlich war.

Ihre Universität ist jung, hat ein sehr attraktives, modernes Umfeld, ist aber nicht so bekannt. Warum ist das so?

Prof. Dr.-Ing. Thorsten Gerdes
Tatsächlich sind wir eine junge Universität, konnten uns aber trotzdem schon eine herausragende Stellung in der nationalen und internationalen Universitätslandschaft erarbeiten. 1975 startete die Uni Bayreuth als eine der ersten Hochschulen in Deutschland mit einem interdisziplinären Gründungsauftrag. Wir bringen also Felder zusammen, die andernorts strikt durch Fächer- und Fakultätsgrenzen getrennt sind. Gerade auch unter ausländischen Forschenden gilt Bayreuth als eine der attraktivsten Universitäten Deutschlands. Vielleicht genau deswegen, weil unser Fokus nicht auf Wachstum, sondern eben auf Qualität liegt. Das gilt natürlich auch für die Ingenieurwissenschaftliche Fakultät.

Wenn ein junger Mensch zu ihnen kommt und sagt, mich interessiert das hier, was Sie machen, und ich würde gern beruflich in diese Richtung gehen. Was antworten Sie dann?

Prof. Dr.-Ing. Thorsten Gerdes
Es ist eine unserer Herausforderungen, den Nachwuchs für die Fakultät zu gewinnen. Aus einer schulischen Ausbildung heraus haben junge Menschen eine Vorstellung über Chemie oder Physik, aber was Materialwissenschaften sind oder überhaupt, was Ingenieurwissenschaften sind, erschließt sich nicht aus der schulischen Laufbahn. Wir gehen in die Schulen und versuchen dort Schüler für ein Ingenieurstudium zu begeistern, müssen aber auch akzeptieren, dass das Studium der Materialwissenschaften nur eine kleine Gruppe von jungen Menschen anspricht, die dann aber sehr motiviert sind, weil sie wissen, was sie tun.

Dipl.-Ing. Friedbert Scharfe
Wir haben viele Kontakte mit jungen Leuten und laden sie zu uns ein, unter anderem zu Praktika. Sie sind fasziniert von dem, was wir machen, denn wir haben immer wieder neue Problemstellungen, neue Aufgaben zu erfüllen. Wir sprechen über technische Abläufe und Aufgaben, die aktuell sind, die quasi sofort erledigt werden müssen. Es ist schon ein Ansporn, in unserem Labor zu arbeiten. Wir garantieren feste Arbeitsplätze und haben jede Konjunkturdelle immer gut pariert, und das gibt den Leuten die Sicherheit in unserem Unternehmen.

Dr. rer. nat. Klaus Hintzer
Mein Bereich umfasst neue Materialien. Da gehören die Glass Bubbles mit ihren fantastischen Eigenschaften dazu. In dem Bereich kann man etwas bewegen, beispielsweise bei CO2-Einsparungen. Wir haben völlig neue Materialien oder Anwendungen erfunden. Zu meinem Gebiet gehören auch die Fluorpolymere, und da kann ich nur sagen: Leute, kommt zu uns! Wir beforschen hochattraktive Themen wie Wasserstofftechnologien, Brennstoffzellen, Energiespeicherung und Ähnliches. Fluorpolymere haben das Potenzial, Emissionen auf null zu bringen. Generell muss die Industrie endlich einsehen, dass Kreislaufwirtschaft ein Muss ist. Ansonsten hat speziell die chemische Industrie keine Zukunft. Da gibt es so viele Facetten, sei es Recyceln, das Zurückführen von Wasser, das Reinigen der Luftströme. Für Ingenieure ist das ein sehr spannendes Feld.

Und welche persönlichen Eigenschaften halten Sie in diesem Verbund zusammen?

Dr. rer. nat. Klaus Hintzer
Das sind Freundschaften und Vertrauen. Wir sind auf einer Wellenlänge. Man versteht sich, auch wenn wir uns nicht immer einig sind. Es ist eine super Beziehung. Kompetenz ist da, es passt eigentlich alles zusammen. Auch in dem Projekt haben wir hier und da gestritten, aber das gehört dazu. Insgesamt ist alles gut gelaufen.

Dipl.-Ing. Friedbert Scharfe
Von anderen lernen, über den Tellerrand schauen, mit Wissenschaftlern und Leuten aus anderen Industrien diskutieren, die nicht zum Baustoffbereich gehören – also wenn man so will: interdisziplinär – und neue Ideen entwickeln, das gehört zu den persönlichen Eigenschaften. Wichtig ist es jedoch, die Personen kennenzulernen, die genauso denken, und das ist uns in unserem Projekt hervorragend gelungen.

Prof. Dr.-Ing. Thorsten Gerdes
Wir drei wollen Dinge verbessern, sind aber alle in Strukturen eingebunden, in denen sich auch Widerstände entwickeln können. Als Team mit den unterschiedlichen Sicht- und Arbeitsweisen konnten wir uns immer wieder so positionieren, dass wir für unsere Projekte viel Unterstützung bekamen und bekommen.

Letzte Frage: Was gibt es in Ihrem Leben außer Binder, Bubbles oder Glas? Womit entspannen Sie sich? Was machen Sie sonst noch?

Prof. Dr.-Ing. Thorsten Gerdes
Wenn Sie meine Frau fragen – nix … Es ist tatsächlich so, dass ich sehr viel arbeite. Wir haben ein Haus, einen großen Garten, und es macht mir viel Spaß, mich am Wochenende darum zu kümmern. Und wir haben eine große Familie. Aber tatsächlich ist die Arbeit für mich auch das Hobby. Für anderes nehme ich mir die Zeit nicht, weil es mir wirklich wichtig ist, die Dinge zu tun, die ich mache. Man kann das auch negativ sehen: Es hat etwas Missionarisches, die Welt mit neuen Verfahren und Werkstoffen verbessern und davon auch noch Studierende zu überzeugen zu wollen.

Dipl.-Ing. Friedbert Scharfe
Das kann ich nur bestätigen, der Beruf ist das Hobby oder das Hobby ist der Beruf. Ansonsten will ich etwas von der Welt sehen, ich bin passionierter Reisender. Südamerika, Asien, Australien, mir fehlt noch Alaska.

Ist das ein Relikt aus Ihrer Jugend?

Dipl.-Ing. Friedbert Scharfe
Absolut, wir konnten uns damals nicht vorstellen, jemals in die USA zu fliegen. Das war das Erste, was ich gemacht habe, nachdem die Grenze offen war: ab in die USA. Das war ein erhebendes Gefühl. Ebenso wie das Gefühl, dass sich Bestehendes ändern kann und wir doch das Erhaltenswerte erhalten sollten.

Dr. rer. nat. Klaus Hintzer
Auch bei mir ist der Beruf Hobby. Ansonsten Bergwandern und Joggen.

Vielen Dank für das Gespräch.

Weitere Details

Lebensläufe

Dipl.-Ing. Friedbert Scharfe

20.01 1953
Geboren in Großbodungen
1971-1974
Ing.-Schule für Baustofftechnologie Apolda, Dipl.-Ing. (FH) für Baustofftechnologie
1975-1977
Ing.-Schule Nordhausen, Abschluss als Fachingenieur für Regelungstechnik
1977-1980
Zementwerk Deuna, Produktionsingenieur
1980-1990
Zementwerk Deuna, Gruppenleiter QS
seit 1990
Franken Maxit GmbH & Co., Leiter Forschung und Entwicklung, Prokurist

Patente und Publikationen

 
Autor/Coautor von mehr als 11 Patentanmeldungen
Autor/Coautor von mehr als 12 wissenschaftlichen Publikationen in Journalen

Forschungsschwerpunkte

 
Entwicklung energiearmer GPZ­Bindemittel als Zementersatz mit Uni Weimar
Entwicklung von „Mörtelpads" mit RWTH Aachen
Entwicklung von Wintermörtel bis -8°C mit MPA Uni Stuttgart
Entwicklung von Dämmplatten aus Stroh mit Hochschule Hof
Entwicklung der ecosphere-Dämmung mit der Uni Bayreuth und Uni Weimar

Ehrungen/Auszeichnungen

2008
Innovationsförderpreis des Landkreises Kulmbach (maxit Solarfarben und –Putze)
2014
Bayerns Best 50, Preisträger 2014
2019
Das Beste Produkt, Callwey Verlag (maxit ecosphere)

Prof. Dr.-Ing. Thorsten Gerdes

25.09.1964
Geboren in Bremervörde
1984 - 1991
Studium der Chemietechnik an der Universität Dortmund,
Abschluss: Dipl.-Ing.
1991 - 1995
Promotion an der Universität Dortmund im Fachbereich Chemietechnik,
Titel der Dissertation: Mikrowellensintern von metallisch-keramischen
Verbundwerkstoffen; Abschluss Dr.-Ing. (magna cum laude)
1991 –1998
Wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Universität Dortmund, Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften
1993 – 1995
Dozent an der Fachhochschule Iserlohn, Fachbereich Physikalische Technik
2001- 2017
Akademischer Rat am Lehrstuhl für Werkstoffverarbeitung der Universität Bayreuth (seit 2015 Akademischer Direktor)
12/2016 – 3/2018
Mit der Wahrung der Geschäfte des Lehrstuhls für Werkstoffverarbeitung der Universität Bayreuth beauftragt
Seit 01/2017
Wissenschaftlicher Leiter des Technologie Anwenderzentrums TAZ, Spiegelau der TH Deggendorf
Seit 11/2017
Professor an der Technischen Hochschule Deggendorf
Seit 07/2017
Leiter des Keylabs Glastechnologie an der Universität Bayreuth

Weitere Tätigkeiten

Seit 1998
Mitgründer und Geschäftsführer der Forschungseinrichtung InVerTec, Institut für Innovative Verfahrenstechnik e.V., Bayreuth
2009 - 2012
Geschäftsführer des bayerischen Forschungsverbundes FORGLAS „Multifunktionale Werkstoffe aus Glas für energieeffiziente Gebäudetechnologien“
2011 – 2015
Scientific & Technology Manager des FP7-Verbundes HARWIN- Harvesting solar energy with multifunctional glass-polymer windows
03/16 - 01/17
Geschäftsführer der Glas-Technologie-Allianz Oberfranken-Ostbayern,
Glas-TAOO (EFFE-Technologietransfermaßnahme Hochschule-KMU)
Seit 01/2017
Sprecher des Glas TAOO

Publikationen und Patente

 
> 40 wissenschaftliche Publikationen, über 35 Patente

Dr. rer. nat. Klaus Hintzer

01.09.1954
Geboren in Stuttgart
1973 – 1978
Studium der Chemie, Eberhard-Karls-Universität Tübingen
1979
Diplom im Fach Chemie, Universität Tübingen
1979 – 1983
Promotion in Organischer Chemie, Universität Tübingen/Université Paris-Sud
1984 – 1988
Laborleiter der Zentralforschung der Hoechst AG, Frankfurt/Gendorf
1989 – 1997
Qualitätsbeauftragter und Leiter der Prüflabore für Fluorpolymere
1996
Gründungsmitglied des Fluorpolymer Joint Ventures (JV) Dyneon (Hoechst/3M)
1997 – 2001
US-Forschungsleiter und globaler Qualitätsmanager des JV Dyneon, St. Paul/Minnesota
2001 – 2011
Leiter der Forschung, Entwicklung, Qualität für Fluorpolymere Gendorf, 3M/Dyneon
2011 – 2020
Corporate Scientist der 3M; Arbeitsfelder: Fluorierte Materialien, Hohlglaskugeln, Glas/Keramikwerkstoffe, neue Technologien, Hochschulkontakte

Weitere Tätigkeiten

2001 – 2019
Initiator/Teilnehmer von über 12 öffentlich geförderten Projekten mit Hochschulen und Industrie; Themen: Recycling von fluorierten Materialien, Energieeinsparung, Kreislaufwirtschaft, Energiespeicherung/Umwandlung, neue fluorierte Materialien
2012 – 2018
Mitglied des Aufsichtsrats 3M/Deutschland
2016
Beirat Glas-Technologie-Allianz Oberfranken-Ostbayern, Universität Bayreuth
2017
Forschungsbeirat des Instituts für Energie- und Umwelttechnik (IUTA), Duisburg
2019
Beirat am Bayerischen Zentrum für Batterietechnik/Universität Bayreuth

Patente und Publikationen

 
Autor/Coautor von mehr als 230 Patentanmeldungen
Autor/Coautor von mehr als 35 wissenschaftlichen Publikationen in Journalen/Büchern

Ehrungen/Auszeichnungen

1980
Carl Duisburg Stipendium für Paris Aufenthalt
1993
Bayerischer Qualitätspreis
2011
Carlton Society Award der 3M
2017
Bayer./Deutscher VCI-Preis für Upcycling von Fluorpolymeren

Kontakt

Koordination und Pressekontakt

Reinhard Tyrok
Leiter Marketing
maxit Gruppe |
Franken Maxit Mauermörtel GmbH & Co.
Azendorf 63
95359 Kasendorf
Tel.: + 49 (0) 9220 / 18 185
Mobil: + 49 (0) 173 / 57 60 325
E-Mail: reinhard.tyrok@maxit.de
Web: www.maxit.de
Web: www.maxit-ecosphere.de

Sprecher

Dipl.-Ing. Friedbert Scharfe
Leiter F & E
maxit Gruppe |
Franken Maxit Mauermörtel GmbH & Co.
Azendorf 63
95359 Kasendorf
Tel.: +49 (0) 9220 / 18 135
Mobil: +49 (0) 173 / 57 60 207
E-Mail: friedbert.scharfe@maxit.de
Web: www.maxit.de
Web: www.maxit-ecosphere.de

Beschreibung der Institute und Unternehmen zu ihren nominierten Projekten

Spritzbare Fassadendämmung mit Glass Bubbles

- zur nachhaltigen und energieeffizienten Isolation von Gebäuden

Ein Mittelständler, ein Global Player und eine junge Universität haben gemeinsam eine innovative Antwort auf eine der Herausforderungen unserer Zeit entwickelt: Die spritzbare Fassadendämmung mit Glass Bubbles „ecosphere“ – eine Gemeinschaftsleistung der Unternehmen Maxit, Dyneon (3M) und der Universität Bayreuth – adressiert Energieeinsparungsziele und CO2-Reduktion, Nachhaltigkeit und Circular Economy, Fachkräfteentwicklung und Automatisierung in der Baubranche. Hier haben sich Wissenschaft und Wirtschaft zusammengetan, um die Zukunft gemeinsam zu gestalten.

Noch immer entfallen rund 35 Prozent des deutschen Endenergieverbrauchs auf Gebäude, entsprechend hoch sind die bisher nicht genutzten Einsparpotenziale. Mit gut gedämmten Außenwänden lassen sich nachhaltig der Heizenergiebedarf und die damit verbundenen CO2 Emissionen reduzieren, wodurch eine Transformation der Gebäudehülle auch für die gesteckten Klimaschutzziele von entscheidender Bedeutung ist: Mit gut 20 Prozent übertrifft nämlich der Anteil privater Haushalte an direkten und indirekten Treibhausgasemissionen deutlich die Anteile aus dem Verkehrsbereich (ca. 18%) oder der Landwirtschaft (ca. 8%).

Gesellschaftlich ist das Thema Dämmung dadurch stärker ins Bewusstsein der Verbraucher gerückt. Zwar gibt es bereits eine Vielzahl von Dämmkonzepten, doch die Eigenschaften der eingesetzten Werkstoffe sind abgesehen von der Dämmwirkung oft unzureichend: Recycling, Brandschutz, Optik und Flexibilität sowie Energieaufwand in der Herstellung lassen sich meist nicht perfekt miteinander vereinbaren. Auch die Rohstoffressourcen, auf deren Basis die Produkte hergestellt werden, geraten zunehmend in den Fokus, ebenso wie die Frage eines späteren Recyclings des Dämmsystems. Wer also sein Haus – ob Bestandsgebäude oder Neubau – mit einer zeitgemäßen Fassadendämmung versehen will, steht vor einer komplexen Aufgabe.

Forschung für Fortschritt
Mit dem System „ecosphere“ schuf das Team eine völlig neuartige Lösung zur Dämmung von Fassaden. Es ist das Ergebnis einer langjährigen Forschungskooperation der beteiligten Projektpartner: Gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) wurde unter Leitung von Maxit, in enger Zusammenarbeit mit der Universität Bayreuth sowie Dyneon, einem Unternehmen des 3M-Konzerns, eine Baustofftechnologie entwickelt, die nicht nur mit hervorragender Dämmwirkung überzeugt, sondern vor allem eins im Blick hat – Ressourcenschonung. Und zwar sowohl bei den verwendeten Rohstoffen als auch in Sachen Arbeitskraft.

Das Resultat der Forschungsarbeit ist ein Trockenmörtel mit Leichtzuschlag, der den Spagat zwischen einer möglichst einfachen Anwendung auf der Baustelle und der Erhöhung des Dämmwerts an der Fassade leistet. Neuartig an dem Dämmsystem ist die Materialzusammensetzung, die in der „Hochzeit“ zwischen Glas und Mörtel zum Ausdruck kommt.

Denn das Geheimnis von ecosphere sind Glass Bubbles, kleine und wasserunlösliche Glashohlkugeln, die als Leichtzuschlagsstoff fungieren. Die hohlen und dünnwandigen Glaspartikel weisen einen Durchmesser von lediglich 10-200 Mikrometer auf. Durch die einzigartige Kombination aus Kugelform, definierter Größe, geringer Dichte, hoher Festigkeit sowie guter thermischer Isolierung sind sie bestens zur Dämmung geeignet – und werden bereits eingesetzt.

Das Neue an ecosphere sind vor allem die geringe Größe und hohe Stabilität der Glass Bubbles: Durch eine innovative Verbindung mit neuester Mörteltechnologie und die Weiterentwicklung bereits vorhandener Spritztechnologien für Putze ist es gelungen, den neuen Werkstoff mit einer Dicke von bis zu 15 cm auf Wände aufzutragen, ohne dass die filigranen Glashohlkugeln brechen. Montagefehler, wie sie vor allem bei herkömmlichen Plattensystemen auftreten können, sind dank des Spritzprozesses nahezu ausgeschlossen.

Der Weg zum Massenprodukt
Auf dem Weg zum Massenprodukt konnte das Forscherteam gleich mehrere Herausforderungen meistern:

1. Geeignetes hydraulisches Bindemittel mit geringem CO2-Footprint
Um die Ökobilanz der Dämmung zu verbessern, wurde eine Bindemittelrezeptur entwickelt, die sich durch einen niedrigen CO2-Footprint auszeichnet und zugleich die hohen Anforderungen an Isolationswirkung, gute mechanische Eigenschaften und Langzeitstabilität erfüllt.

2. Optimierung der Glass Bubbles
Bedingt durch den Herstellungsprozess ist der Innendruck in den Glass Bubbles sehr gering. Dies verbessert nicht nur die Dämmwirkung, sondern erhöht auch ihre Druckfestigkeit. Größere Kügelchen mit sehr geringer Wandstärke weisen besonders gute Dämmeigenschaften auf. Allerdings sind sie beim Spritzprozess einer starken mechanischen Beanspruchung ausgesetzt, so dass es zu Kugelbruch kommen kann. In der Folge könnte sich die Dämmwirkung verschlechtern. Im Rahmen der Entwicklung wurden Glass Bubbles mit einem optimalen Eigenschaftsprofil gefunden, die hervorragend isolieren, den Verarbeitungsprozess nahezu unbeschadet überstehen und zudem in dem stark alkalischen Milieu der Bindemittelmatrix nicht korrodieren.

3. Optimierung der Baustoffzusammensetzung
Ein hoher Anteil an Glass Bubbles verbessert zwar die Dämmleistung, verschlechtert aber ab einem gewissen Volumenanteil die mechanischen Eigenschaften. Um dennoch die erforderliche Wärmeleitzahl von 40 mW/mK zu erreichen, wird bei dem druckluftunterstützten Spritzprozess zusätzlich Porosität eingebracht. Damit diese die mechanische Belastbarkeit der Dämmung nicht zu stark reduziert, wurde das System so modifiziert, dass eine sehr gute Anbindung der beim Aushärten der Bindephase entstehenden Kristalle an die Glass Bubbles stattfindet.

4. Optimierung der Verarbeitungseigenschaften
Ziel der Entwicklung war eine Dämmung, die als Sackware oder im Silo an die Baustelle geliefert und direkt verarbeitet wird. Bei der Verarbeitung in Putzmaschinen wird die Trockenmischung aus Binder, Glass Bubbles und Zuschlagstoffen mit Wasser angemischt. Dabei muss die Mischschnecke den Baustoff in kurzer Zeit homogenisieren, ohne die Hohlglaskugeln zu stark mechanisch zu belasten. Im Anschluss wird das Material mit Druckluft verspritzt. Durch die Verwendung von geeigneten Additiven ist gewährleistet, dass die aufgeschäumte Masse gute Fließeigenschaften hat und doch stabil bleibt. Bereits jetzt laufen Erprobungen mit Spritzrobotern, die mittelfristig auf Baustellen zum Einsatz kommen sollen.

Entwickelt wurde ecosphere im Rahmen des BMBF-Schwerpunktes „HighTech-Materialien im Bauwesen“. Triebkraft waren die erwähnten Unzulänglichkeiten bestehender Dämmkonzepte und das konkrete Ziel, hier eine leistungsfähige Alternative zu schaffen. Durch stetige Optimierungen kam das Forschungsteam den avisierten Projektzielen immer näher. Neben seinen sehr guten Dämmeigenschaften kombiniert das ecosphere-System vormals unvereinbare Materialcharakteristika, wie:

Recyclingfähigkeit: Der mineralische Dämmstoff kann problemlos abgetragen und nach Aufmahlen vollständig im Kreislauf wiedereingesetzt werden.

Brandschutzklasse A1: Ohne organische Zusätze und dank guter Isolationseigenschaften erfüllt ecosphere die Voraussetzungen für die höchste Brandschutzklasse nach DIN 4102 und EN 13501-1.

Optik & Flexibilität: Der Dämmstoff lässt sich über einen Spritzprozess flexibel bis zu einer Stärke von 15 Zentimetern an Außen- und Innenwänden auftragen, wobei jegliche Oberflächenbeschaffenheit berücksichtigt werden kann. Damit eignet sich ecosphere sogar für die Sanierung von Gebäuden mit denkmalgeschützten Fassaden.

Geringe Materialintensität: Mit einer Trockenrohdichte von nur 125 kg/m3 steht nun ein mineralischer Baustoff mit geringer Materialintensität und entsprechender Ressourcenschonung zur Verfügung. Auf die Verwendung der knappen Ressource „Bausand“ – wie in herkömmlichen Putzen eingesetzt – wird vollends verzichtet.

Die Kombination dieser Eigenschaften hat das Potenzial, die Akzeptanz für energetische Gebäudesanierungen deutlich zu verbessern. So kann ecosphere einen erheblichen Beitrag zur Erreichung der Energieeinsparziele der Bundesregierung liefern. Und noch ein Aspekt verleiht der Innovation echtes Zukunftspotenzial: Weil sich die Dämmung maschinell aufspritzen lässt, steht auch dem bislang am Bau noch unüblichen Einsatz von Robotern nichts im Wege. Damit lassen sich zunehmend schwer zu besetzende Stellen deutlich aufwerten: Die Arbeit des Verputzers wird spürbar erleichtert, der Beruf wird sein Gesicht völlig verändern.

Der Erfolg ließ nicht lange auf sich warten: ecosphere wurde bereits im Januar 2019 auf der Messe BAU – der Weltleitmesse für Architektur, Materialien und Systeme – vorgestellt und ist seitdem für Neu- und Bestandsbauten kommerziell und in industriellem Maßstab erhältlich.

maxit steht für innovative Produkte und Serviceleistungen für die Bauindustrie und das Bauhandwerk. In über vier Jahrzehnten hat sich eine mittelständisch geprägte Unternehmensgruppe mit mehr als 800 Mitarbeitern an neun Standorten in Bayern, Sachsen, Thüringen und Tschechien entwickelt. Auf modernsten Anlagen produziert maxit Trockenmörtel und Gemische aus Bindemitteln, Zuschlagstoffen und Additiven in Sack und Silo und bietet ein umfassendes Produktprogramm für die Bereiche Rohbau, Ausbau und Fassade.

Dyneon ist ein Unternehmen des 3M-Konzerns. 3M wurde 1902 in Minnesota, USA, gegründet und zählt heute zu den innovativsten Unternehmen weltweit. Der Multitechnologiekonzern ist mit 96.000 Mitarbeitern in über 190 Ländern vertreten und erzielte 2019 einen Umsatz von 32 Mrd. US-Dollar. Grundlage für seine Innovationskraft ist die vielfältige Nutzung von 51 eigenen Technologieplattformen. Heute umfasst das Portfolio mehr als 55.000 verschiedene Produkte für fast jeden Lebensbereich. 3M hält über 25.000 Patente und macht rund ein Drittel seines Umsatzes mit Produkten, die seit weniger als fünf Jahren auf dem Markt sind.

Die Universität Bayreuth ist eine der erfolgreichsten jungen Universitäten in Deutschland. Interdisziplinäres Forschen und Lehren prägen ihre 160 Studiengänge an sieben Fakultäten. Das Keylab Glastechnologie ist am Lehrstuhl Keramische Werkstoffe der Universität Bayreuth angesiedelt und verbindet grundlegende Forschung mit anwendungsorientierter Entwicklung. Es vereint physikalische, chemische, material- und ingenieurwissenschaftliche Expertise. Ein Schwerpunkt liegt auf der Herstellung und Verarbeitung glasbasierter Produkte für den Gebäudebereich.

Dipl.-Ing. (FH) Friedbert Scharfe ist Prokurist und Leiter der Abteilung Forschung & Entwicklung bei der Franken Maxit Mauermörtel GmbH & Co. in Azendorf.

Prof. Dr.-Ing. Thorsten Gerdes leitet das Keylab Glastechnologie am Lehrstuhl Keramische Werkstoffe der Universität Bayreuth.

Dr. rer. nat. Klaus Hintzer ist Corporate Scientist bei 3M in Burgkirchen.

Das Vorschlagsrecht zum Deutschen Zukunftspreis obliegt den führenden deutschen Einrichtungen aus Wissenschaft und Wirtschaft sowie Stiftungen.
Das Projekt „Spritzbare Fassadendämmung mit Glass-Bubbles – nachhaltige, energieeffiziente Isolation von Gebäuden“ wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung eingereicht.

Bundespräsident Frank Walter Steinmeier überreicht am 25. November 2020 den 24. Deutschen Zukunftspreis am eines der drei nominierten Teams.

Präsentation des Projektes Abendveranstaltung, 09. September 2020

EUV- Lithographie – neues Licht für das digitale Zeitalter

Nominiert 2020 · TEAM 1