Flachglas lässt sich heute gezielt biegen oder senken, ohne seine ebenen Eigenschaften zu verlieren. Möglich macht das ein neues Laserverfahren, das präzise lokale Strukturen erzeugt und Biegeradien bis zum 1,5-fachen der Glasdicke realisiert. Diese Technologie eröffnet neue Potenziale für Design, Statik und nachhaltiges Bauen.
Herr Rist, Sie entwickeln am Fraunhofer IWM ein laserbasiertes Verfahren, mit dem Flachglas gezielt in Form gebracht werden kann. Können Sie kurz erklären, wie dieses Verfahren grundsätzlich funktioniert und was der Laser im Glas genau bewirkt?
Tobias Rist: Unser Verfahren spielt seine Stärken im Besonderen dort aus, wo in der Bauteilgeometrie noch plane Flächen erhalten bleiben. Das Glas wird in einem Ofen erwärmt und der Laser bringt gezielt an den Stellen zusätzliche Wärme ein, wo die Formgebung stattfinden soll. Durch den Laser kann das örtlich sehr präzise und begrenzt sein, so dass sehr kleine Radien in der Größenordnung der 1,5-fachen Glasdicke realisierbar sind. Das restliche Glas drumherum bleibt so kühl, dass es die hervorragenden Eigenschaften des ursprünglichen Flachglases behält, gleichzeitig so warm, dass es keinen Glasbruch aufgrund von Thermospannungen gibt.
Wenn Sie von konstruktiver Versteifung sprechen, was bedeutet das konkret für Glas? Welche Arten von Knicken, Faltungen oder lokal gekrümmten Geometrien können Sie mit dem Laser erzeugen und wie verändert sich das Tragverhalten einer Scheibe im Vergleich zu ebenem Glas?
Tobias Rist: Wir unterscheiden bei der Laserformgebung zwischen zwei unterschiedlichen Formgebungsverfahren: Erstens, dem klassischen Biegen von Flachglas, bei dem das Flachglas über eine gesamte Länge des Zuschnitts gebogen wird. Es zeichnet sich dadurch aus, dass die Glasdicke im Biegebereich nahezu gleich der Glasdicke verbleibt. Das Glas wird nur in eine andere Richtung umgelenkt. Beim zweiten Prozess, sprechen wir von Senken. Hierbei wird eine Teilfläche innerhalb des Glaszuschnitts in die Tiefe gesenkt. Dabei dünnt das Glas im Übergangsbereich von Außen- zu Innenfläche aus. Der Verbindungsbereich hat folglich eine dünnere Wandstärke. Da wir mit Laser arbeiten sind freie Formen darstellbar. Der Senkprozess ist formfrei, denn das Außenglas hält alles zusammen, nur dieses muss fixiert werden. Die Innenfläche kann frei gestaltet werden. Die Senktiefe wird durch den Übergangsbereich, dessen Breite und die Glasdicke, limitiert. Absenkungen bis zur 2- oder 3-fachen Glasdicke sind gut darstellbar.
Wo sehen Sie in den nächsten Jahren die wichtigsten Anwendungen für lasergeformtes, konstruktiv versteiftes Glas in Architektur und Industrie. Und welche Vorteile erwarten Sie gegenüber konventionell gebogenem Glas, etwa bei Designfreiheit, Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit?
Tobias Rist: Zum einen kann ich mir sehr gut Ganzglas-Eckverglasungen, beispielsweise in Wohnhäusern vorstellen. Stellen Sie sich vor, Sie stehen in Ihrer Küche und sehen beim Salatwaschen in die schöne Natur, auch über die Ecke. Neben der einzigartigen Transparenz bietet diese Eckverglasung den Vorteil, dass Sie keine Wärme-/Kältebrücken im Eckbereich haben und damit das Problem von Kondenswasser und Schimmelbildung los sind. Die lokalen Senkungen aus der Fläche wiederum bieten sich an, Strukturen ins Glas zu bringen, welche optisch als Design genutzt werden können und zum anderen die Scheibe gegen Biegung versteifen. Durch die erzeugten Strukturen wird die Tragfähigkeit erhöht, da die Biegesteifigkeit proportional zum Flächenträgheitsmoment ist, welches über die Tiefe der Form vergrößert wird. Dieser Effekt führt zur strukturellen Versteifung. Das ist vergleichbar mit Wellblech oder Sicken in Autodächern bei Kleintransportern. Dünneres Glas mit gleicher Performance spart Materialressourcen und Energie in der Herstellung und zahlt auf nachhaltiges Bauen ein.
