Bäume im Computertomografen Erst sehen, dann sägen

Computertomografen, in der Medizin unentbehrlich, sollen jetzt auch Baumstämme durchleuchten und die Holzverarbeitung optimieren. Freiburger Forscher testen einen Prototypen.

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Bislang hat man einen Baumstamm aufgeschnitten und hinterher die entstandenen Bretter nach ihrer Qualität sortiert, heute sollen Computertomographen dabei helfen

Es dauert etwa so lang wie ein Menschenleben, bis aus einem Fichtensamen ein Baum erwachsen ist, der als Bauholz taugt. Bis ein solcher Waldriese zu Balken, Brettern, Dachlatten und Sägemehl verarbeitet ist, vergehen nur ein paar Augenblicke.

In modernen Sägewerken passiert das fast vollautomatisch. Laserscanner vermessen die Stämme bei der Anlieferung millimetergenau und schicken die Daten an einen Computer. Der entscheidet, ob daraus ein Dachstuhl, Fensterleisten oder Rauholz für Lkw-Paletten wird. Ein paar Minuten später klappert hinten der Zuschnitt in die Sortieranlage.

Nur auf den äußeren Anschein allein mögen sich manche dieser halbautonomen Sägewerke nicht mehr verlassen. Sie nutzen neuerdings medizintechnische Geräte, um einen Baumstamm auch nach seinen inneren Werten zu beurteilen. Herkömmliche Röntgengeräte für diesen Zweck gibt es seit einigen Jahren auf dem Markt. Sie durchleuchten das Holz aus einer Richtung, ähnlich wie einen Knochenbruch beim Orthopäden.

Derzeit wird die nächste Gerätegeneration für ihren Einsatz im Sägewerk vorbereitet: Computertomografen (CT), die eigentlich dazu da sind, feinste Verletzungen, Schwellungen oder Geschwüre im menschlichen Körper zu entdecken. Sie sollen ein detailliertes dreidimensionales Bild des Holzkörpers abliefern. »Die hohe Kunst besteht darin, am Ast vorbeizusägen, ohne ihn auf der Oberfläche sehen zu können«, erklärt Udo Sauter von der Forstlichen Versuchs- und Forschungsanstalt des Landes Baden-Württemberg in Freiburg. Er arbeitet mit seinen Kollegen daran, den ersten kommerziellen Baum-CT der Welt zur Serienreife zu bringen.

Bislang hat man einen Baumstamm aufgeschnitten und hinterher die entstandenen Bretter nach ihrer Qualität sortiert. Äste, Faulstellen oder breite Jahresringe mindern die Qualität und damit den Preis. Erkennt der Säger die Problemstellen per Röntgenblick schon vor dem Schnitt, kann er den Stamm noch besser zu möglichst vielen hochklassigen Brettern und Balken filetieren. Durch die höhere Ausbeute könne die Wertschöpfung eines durchschnittlichen Betriebes um bis zu zehn Prozent steigen, schätzt Sauter.

Ein Beispiel? Angenommen in einem Stammabschnitt gammelt das Holz unter der Rinde. Wird der Stamm nun so in die senkrecht stehende Brettsäge eingespannt, dass die Faulstelle oben oder unten liegt, werden die meisten Bretter, die dabei herauskommen, den Fehler tragen. Wird der Klotz aber um neunzig Grad gedreht, sodass der Fehler an der Seite liegt, ist mindestens die Hälfte der Bretter fehlerfrei. Statt etwa zehn Brettern minderer Qualität kommen fünf hochwertige heraus, die sich zu einem besseren Preis verkaufen lassen, und außerdem noch ein bisschen B-Ware. Der Rest wandert in den Schredder und wird zu Hackschnitzeln für das nächste Biomassekraftwerk.

Die Geschichte der Holzdurchleuchtung begann Ende der 1980er Jahre in Schweden, mit einer Kaffeepause an der Technischen Universität Luleå. Einige Studenten kabbelten sich, und dabei sei das Wort »Holzkopf« gefallen, erinnert sich Owe Lindgren. Damals war er einer der angehenden Holzforscher, heute ist er Professor am Department für Holzforschung und -technik in Skellefteå, 130 Kilometer von Luleå in Nordschweden entfernt. Die freundschaftliche Pöbelei war der Anlass, ein paar Tage später ein Stück Holz in einen Computertomografen zu legen.

Die Forscher waren überrascht vom Resultat. »Für Röntgenstrahlen besteht nur ein sehr kleiner Unterschied zwischen Holz und menschlichem Gewebe«, sagt Lindgren. Die festen Knochen erscheinen im Röntgenbild heller als weiches Gewebe. Genauso ist es beim Holz: Bereiche mit hoher Dichte absorbieren die durchdringende Strahlung stärker als Zonen mit geringerer Dichte. Die Durchleuchtung erlaubt dabei eine Beurteilung der Holzqualität, denn die Dichte beeinflusst die Festigkeit eines Brettes oder eines Balkens. 1992 schrieb Lindgren seine Dissertation über die Dichte- und Feuchtigkeitsmessung von Holz mithilfe eines medizinischen CT-Scanners.