Onderzoekers van het Fraunhofer Institute for Mechanics of Materials IWM hebben een nieuw proces ontwikkeld dat glasplaten kan buigen om hoekige hoeken te produceren. In tegenstelling tot conventionele processen, dit doet geen afbreuk aan de optische eigenschappen van het glas. Gebogen glas lijkt voorbestemd om een ​​sleutelrol te spelen in toekomstig gebouwontwerp, en er zijn ook potentiële toepassingen op het gebied van medische technologie en industrieel ontwerp.

In het algemeen, vensterglas is vlak. Bij het bouwen van de muren van een gebouw, openingen worden daarom overgelaten voor ramen om later in te voegen. Zo nu en dan, echter, slimme kantoorgebouwen en appartementsgebouwen hebben ramen die zich om de hoeken van de structuur wikkelen. Om dit te behalen, raamfabrikanten verbinden twee ruiten onder een hoek, met behulp van een metalen profiel of een lijmverbinding. Nutsvoorzieningen, echter, onderzoekers van het Fraunhofer Institute for Mechanics of Materials IWM in Freiburg hebben een spectaculaire manier ontwikkeld om glasplaten te buigen tot hoeken van 90°, bijvoorbeeld - zodat de daardoor geproduceerde hoek scherp en hoekig is. Met andere woorden, ze hebben de hoek tot een integraal onderdeel van een enkele glasplaat gemaakt. "We hebben al veel positieve feedback gekregen van architecten, " zegt Tobias Rist, specialist in glasvormen bij Fraunhofer IWM en hoofd van de Glass Forming and Machining-groep." Velen van hen willen nu graag weten wanneer dit hoekglas beschikbaar zal zijn. Maar ons laboratoriumsysteem verwerkt slechts glasplaten van één vierkante meter groot , dus we kunnen alleen prototypes maken." Het onderzoeksteam wil daarom graag de krachten bundelen met partners en het proces opschalen om grotere formaten te produceren.

Glas met een hoek van 90°

Machines voor het buigen van glas bestaan ​​natuurlijk al. huidige technologie, echter, is niet in staat om smalle krommingen of een scherpe bocht van 90° te produceren. Bovendien, conventionele processen tasten vaak de optische eigenschappen van het glas aan. Om een ​​glasplaat te buigen, het wordt in een metalen mal geplaatst en vervolgens opnieuw verwarmd. Dit maakt het glas zacht en kneedbaar, zodat het kan worden gevormd volgens de contouren van de mal. Hierdoor kan het glas vervormen op de contactpunten met de steun. Dus als het glas is afgekoeld, er blijven vage afdrukken achter die zichtbaar zijn bij inspectie van dichtbij. Bovendien, het vormproces veroorzaakt ribbels op het oppervlak van het glas, met als gevolg dat licht niet meer gelijkmatig wordt gereflecteerd. Als voorbijgangers kijken naar de gebogen delen van de glazen gevel van een gebouw, de reflecties van objecten zoals bomen of straatnaamborden lijken daardoor vervormd. evenzo, objecten die vanuit het gebouw worden bekeken, zien er vreemd scheef uit.

Speciale oven in eigen huis ontwikkeld

Het team van Fraunhofer IWM heeft dit probleem omzeild door een eigen oven te ontwikkelen. In plaats van de hele glasplaat te verwarmen totdat deze zacht wordt, alleen het gebied van het glas waar het eigenlijke buigen moet plaatsvinden, wordt tot dat punt verwarmd. Dit gebeurt door middel van een laser en spiegels, die de krachtige straal langs de buiglijn geleiden. De oven wordt verwarmd tot ongeveer 500° Celsius, net onder de zogenaamde glasovergangstemperatuur, op welk punt glas zacht wordt. "En dan hoeft de laser het glas op het betreffende gebied nog maar een paar graden te verwarmen totdat het de glasovergangstemperatuur bereikt, en we kunnen het buigen, " legt Rist uit. In dit geval, buigen wordt bereikt door middel van zwaartekracht. In de oven, de glasplaat rust op een steun die niet verder reikt dan de lijn van de toekomstige bocht. Zodra de laser het glas langs deze lijn heeft verwarmd, de glasplaat wordt zacht en buigt puur door de zwaartekracht. Omdat alleen de lijn van de bocht wordt verwarmd tot ze zacht is, in plaats van het hele blad, er ontstaan ​​geen afdrukken waar het vel op de drager rust. Met andere woorden, het glas blijft perfect glad, behalve waar het is gebogen.

Gegradueerde buigradii voor sandwichconstructies

Bij het ontwikkelen van het proces de onderzoekers construeerden eerst geavanceerde computermodellen van het buigproces. Hieruit bleek hoe snel de laser moet reizen om het glas op de gewenste manier en zo gelijkmatig mogelijk zacht te maken. Omdat glas een slechte warmtegeleider is, het was ook belangrijk om te berekenen hoe snel de warmte van de laser doordringt van het oppervlak tot in het glas en in welke mate de warmte van de laser zich zijdelings van de laserpunt in de glasplaat verspreidt. Gewapend met de kennis die is opgedaan tijdens het modelleringsproces, vervolgens gingen de onderzoekers experimenteren. "We weten nu hoe we de laser moeten besturen om glas van de vereiste dikte te buigen om de exacte hoek of buigradius te bereiken die we willen, " zegt Rist. "We zijn de eersten die zo'n 90° bocht kunnen maken. Architecten die de resultaten hebben gezien, zijn erg enthousiast." het proces kan ook worden gebruikt om een ​​reeks glasplaten te buigen naar specifieke, gegradueerde radii om sandwichstructuren en platen van gelamineerd, veiligheids- en isolatieglas.

Volgens Ris, er zijn ook potentiële toepassingen op veel andere gebieden dan architectuur, inclusief industrieel ontwerp. Bijvoorbeeld, deze techniek zou kunnen worden gebruikt om huishoudelijke apparaten te bedekken met een doorlopende glasmantel, in plaats van de gebruikelijke combinatie van kunststof en metalen platen. Deze glazen huid zou zich vanaf de bovenkant naar de schuine voorkant van het apparaat uitstrekken, zonder gaten of voegen, en bedek een touchscreen-bedieningspaneel. Een dergelijk ontwerp zou niet alleen zeer aantrekkelijk zijn, maar ook eenvoudig te reinigen vanwege het spleetvrije oppervlak.

Om hygiënische redenen, glas is ook een ideaal materiaal voor de vervaardiging van medische apparatuur. Staal, daarentegen, is relatief gemakkelijk te krabben. Er zijn dan hoge temperaturen of sterke ontsmettingsmiddelen nodig om de ziektekiemen die zich in het gekerfde oppervlak kunnen ophopen, uit te roeien. Apparatuur met een glazen oppervlak is veel gemakkelijker schoon te maken, niet in de laatste plaats omdat glas zeer goed bestand is tegen krassen en tegen agressieve reinigingsmiddelen. "Met behulp van ons proces, het zou mogelijk zijn om een ​​enkele glazen omhulsel te produceren om de boven- en zijkanten van dergelijke apparatuur te bedekken, "zegt Rist. "En dit zou ook randen of voegen vermijden waar ziektekiemen zich zouden kunnen ophopen." er is een hele reeks toepassingen waar dit nieuwe glas nuttig zou zijn, inclusief winkelinrichting zoals vitrines en koeltoonbanken. Rist en zijn team werken dan ook graag samen met fabrikanten uit de meest uiteenlopende sectoren.