Perfekt um die Ecke gebracht
Eine Metallschiene als Verbindung beziehungsweise geklebte Flächen für eckige Glasfronten waren gestern: Das scharfkantig gebogene Glas des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik IWM bietet neue Möglichkeiten in Architektur, Medizintechnik und Industriedesign. Das Biegeverfahren hinterlässt weder Abdrücke noch Wellen im Glas.
Ein Forscher-Team des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik IWM biegt mit einem neuen Verfahren Glasscheiben „scharf” um die Ecke. Anders als bei herkömmlichen Biegeverfahren leidet die optische Qualität des Glases dabei nicht. Das Glas mit der Ecke könnte künftig in der Architektur ungewöhnliche Akzente setzen, aber auch in der Medizintechnik eingesetzt werden. Auch dem Industriedesign eröffnen eckige Glasfronten neue Möglichkeiten.
Fensterglas kennt man für gewöhnlich als flache Scheibe. Normalerweise wird beim Bau eine Öffnung in der Hauswand ausgespart, in die später das Fenster eingesetzt wird. Außergewöhnlich sind da Fenster, die um die Ecke gehen – etwa um an den Fronten von Bürogebäuden oder Appartementhäusern Akzente zu setzen. Zu diesem Zweck verbinden Fensterhersteller bislang zwei Fensterscheiben über Eck mit einer Metallschiene oder verkleben diese.
Forscher vom Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM in Freiburg haben jetzt eine neue 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.
Lasergestütztes Verfahren
Im Moment noch verarbeitet die Laboranlage nur Glasscheiben von der Größe eines Quadratmeters – so entstehen die Prototypen. Das Freiburger Team hat aber großes Interesse daran, mit Partnern das Glas auf große Formate zu skalieren.
Wir haben inzwischen viele positive Rückmeldungen von Architekten bekommen. Viele fragen, wann es die Eckfenster zu kaufen gibt.
Tobias Rist, am Fraunhofer IWM Experte für Glasformgebung und Leiter der Gruppe Glasformgebung und -bearbeitung
Das neue lasergestützte Glasbiegeverfahren ermöglicht exakt definierte, kleinste Biege-Radien, mit denen sogar Verbundsicherheitsglas „um die Ecke” hergestellt werden kann. Die Glasscheiben im Bild sind drei Millimeter dick.
Neu: 90-Grad-Knick
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. Zudem büßt das Glas bei üblichen Biegeverfahren oftmals an optischer Qualität ein.
Denn um eine Glasscheibe zu biegen, muss eine fertige Glasscheibe erneut erhitzt und dadurch weich gemacht werden. Da die Scheibe dabei in Metallformen in der Maschine liegt, kann sich das Glas an den Auflagepunkten verformen. Im erkalteten Glas bleiben dann schwache Abdrücke sichtbar, die später auffallen, wenn man nah am Fenster steht. Hinzu kommt, dass sich an der Glasoberfläche durch den Umformprozess Wellen bilden. Dadurch passiert es, dass die Scheibe später an planen Flächen Licht unterschiedlich reflektiert. Die Reflektionen von Gegenständen wie Schildern oder Bäumen erscheinen dann auf der Glasfassade in den gebogenen Bereichen verzerrt, genauso wie die Sicht von innen nach außen störend verzerrt wirkt.
Spezialofen mit Spiegeln
Das IWM-Team umgeht diese Probleme 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.
Der Ofen wird auf rund 500 Grad vorgeheizt und bleibt 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, Leiter der Gruppe Glasformgebung und -bearbeitung am IWM.
Das Biegen funktioniert dann 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.
Verbundglas möglich
Es ist auch möglich, mehrere Scheiben mit aufeinander abgestimmten Biegeradien zu erzeugen, um diese dann zu Sandwichstrukturen, zu Verbund-, Sicherheits- und Isolierglasscheiben zusammenzusetzen.
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 aus durchgängigem 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.
Hygienisch
Für die Medizintechnik wären Glasoberflächen in Sachen Hygiene von Vorteil. Geräte aus Stahl können zerkratzen. Keime, die in den Kratzern sitzen, lassen sich häufig nur mit großer Hitze oder aggressiven Reinigungsmitteln abtöten. Geräte mit einer Glasoberfläche hingegen, ließen sich sehr viel leichter reinigen, da Glas kaum zerkratzt und auch sehr scharfe Reinigungsmittel erträgt.
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.
Text: Linda Benkö
Fotos: Fraunhofer IWM, Gettyimages
