Fraunhofer IMW: So wird Glas um die Ecke gebogen

03.10.2019 -

Am Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM wird Glas mit einem neuen Verfahren "scharf" um die Ecke gebogen. Das geht auch für ISO-Einheiten und für VSG-Scheben. Gleichzeitig werde die optische Qualität des Glases dabei nicht beeinträchtigt. Hier erfahren sie, wie das funktioniert.

Das Glas mit der Ecke könnte künftig in der Architektur ungewöhnliche Akzente setzen. Auch im Industriedesign eröffnet es neue Möglichkeiten. Ein neues lasergestützte Glasbiegeverfahren ermöglicht exakt definierte, kleinste Biegeradien, mit denen sogar Verbundsicherheitsglas „um die Ecke“ hergestellt werden kann.

Forscherinnen und Forscher vom Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM in Freiburg haben diese aufsehenerregende Methode entwickelt, um eckige Glasfronten zu verwirklichen: Sie können Glasscheiben nahezu scharfkantig biegen – um 90 Grad zum Beispiel. Damit bauen sie die Ecke gleich ins Glas ein. 

Zudem sei es möglich, mehrere Scheiben mit aufeinander abgestimmten Biegeradien zu erzeugen, um diese dann zu Sandwichstrukturen, zu Verbund-, Sicherheits- und Isolierglasscheiben zusammenzusetzen. Die gebogenen Basisgläser der hier gezeigten ISO-Einheit ist 3mm dick

„Wir haben inzwischen viele positive Rückmeldungen von Architekten bekommen“, sagt Tobias Rist, am Fraunhofer IWM Experte für Glasformgebung und Leiter der Gruppe Glasformgebung und -bearbeitung. „Viele fragen, wann es die Eckfenster zu kaufen gibt. Unsere Laboranlage aber verarbeitet nur Glasscheiben von der Größe eines Quadratmeters – so können wir Prototypen herstellen.“ Das Freiburger Team hat deshalb großes Interesse daran, mit Partnern das Glas auf große Formate zu skalieren.

Natürlich gibt es heute bereits Maschinen, auf denen Glas gebogen wird. Doch lassen sich keine engen Kurven erreichen; ein scharfer 90-Grad-Knick war bisher nicht möglich. 

Speziell entwickelter Biegeofen

Das IWM-Team schafft das Biegen und die Höhe Glasqualität mit einem selbst entwickelten Spezialofen. Während des Biegeprozesses wird nicht die gesamte Scheibe so stark erhitzt, dass sie weich wird, sondern nur der Bereich, in dem das Glas gebogen werden soll. Das erledigt ein Laser, dessen intensive Strahlung mit Spiegeln über die Biegestelle geführt wird. Die Forscherinnen und Forscher heizen den Ofen auf rund 500 Grad vor und bleiben damit knapp unter dem sogenannten Glasübergangspunkt, jener Temperatur, bei der Glas weich wird.

„Der Laser muss das Glas an der entsprechenden Stelle dann nur noch um wenige Grad bis zum Glasübergangspunkt erhitzen, damit wir biegen können“, erläutert Tobias Rist.

Das Biegen funktioniert in diesem Fall mit Schwerkraft: Die Glasscheibe wird so im Ofen platziert, dass sie an der zukünftigen Biegung keinen Kontakt zur Unterlage hat. Erhitzt der Laser in diesem Bereich das Glas, biegt sich die Platte aufgrund der Schwerkraft von ganz allein nach unten. Da nicht die ganze Scheibe bis zum Weichwerden erhitzt wird, entstehen an den Auflagepunkten keine Druckstellen. Die Glasscheibe bleibt außer an der Biegestelle perfekt glatt.

Abgestimmte Biegeradien für Sandwichstrukturen

Bevor die Anlage in Betrieb ging, hatten die Forscherinnen und Forscher den Biegeprozess zunächst aufwendig am Computer modelliert. Sie berechneten, wie schnell sich der Laser bewegen muss, damit das Glas in gewünschter Weise und möglichst gleichmäßig weich wird.

„Jetzt wissen wir, wie wir den Laser steuern müssen, um die Scheibe in gewünschter Stärke zu biegen, um den sogenannten Biegeradius, also die Ecke, genau einzustellen“, so Tobias Rist. „Einen engen 90-Grad-Knick in dieser Form gibt es bisher nirgends – insofern waren die Architekten, die unsere Scheibe gesehen haben, hellauf begeistert.“

Mehr als nur Fassadengläser

Doch bei der Architektur allein soll es nicht bleiben, sagt Tobias Rist. Er sieht noch eine Reihe weiterer Anwendungsgebiete – etwa das Industriedesign. So wären Haushaltsgeräte denkbar, deren Außenhaut durchgängig aus  Glas besteht, sodass nicht verschiedene Metall- oder Plastikplatten für die Front und die Oberseite zusammengefügt werden müssen.

So könne man etwa die Oberseite des Gerätes spaltfrei in die scharf abgeknickte Vorderseite laufen lassen und dahinter das Touch-Display als Bedienelement montieren. Die Konstruktion wäre zugleich sehr schick und aufgrund fehlender Fugen einfach zu reinigen.

Insgesamt dürfte es für das biegsame Glas eine große Fülle neuer Anwendungen geben, auch für Inneneinrichtungen wie Vitrinen oder Kühltheken. Die Freiburger sind daher auch an einer Zusammenarbeit mit Geräteentwicklern aus ganz unterschiedlichen Branchen interessiert.

www.fraunhofer.de 

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