Flachglas mit Laser biegen
Glasverformung (Foto Felizitas Gemetz / Fraunhofer IWM)
Laser und Schwerkraft verformen das Glas
In einem Ofen wird vier Millimeter dickes Flachglas durch einen Laser verformt. Die Grundtemperatur im Ofeninneren liegt minimal unter der Schmelztemperatur von Glas. Die Stellen, die durch den Laser zusätzlich erhitzt werden, werden formbar. Durch die Schwerkraft fließt das zähflüssige Material so lange nach unten bis die gewünschte Verformung erreicht ist. Das Glas lässt sich so punktuell verformen und Muster, Kreise oder Wellen entstehen. Möglich wird dieses Verfahren durch die besondere physikalische Eigenschaft von Glas, sich nicht sofort an einem Schmelzpunkt zu verflüssigen, sondern zunächst in einem bestimmten Temperaturbereich weich und formbar zu bleiben. Einer der Vorteile der neuen Technik ist es, dass die die Glasverformung ganz ohne eine Biegeform auskommt. Während es bei bisherigen Biegevorgängen also auch an den geraden Flächen zu Verzerrungen kam oder an den Rändern Abdrücke enstanden, ermöglicht es die Lasertechnik, einzelne Stellen zu formen oder biegen, ohne das restliche Flachglas zu verändern. Das lasergestützte Verfahren schafft dadurch in der Architektur, aber auch im Industrie-Design komplexe Formen, die bisher nicht oder nur mit großem Aufwand realisierbar waren. Software und Spiegel steuern den Laserstrahl
Zum Einstellen der gewünschten Form, die gelasert werden soll, wird zunächst ein Verfahrensablauf programmiert und das Steuerprogramm für den Laserstrahl auf Basis der Geometriedaten eingestellt. Die Gruppe »Bearbeitungsverfahren, Glasformgebung« des Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM nutzt ein leistungsstarkes CO2-Laser-Modell. Solche Laser werden in der Industrie häufig für die Materialbearbeitung eingesetzt. Der Laserstrahl trifft nicht direkt auf das Werkstück, sondern wird über bewegliche Spiegel in das Innere des Ofens gelenkt. So lässt sich der Laserstrahl schnell und einfach positionieren, da nicht die gesamte Apparatur bewegt werden muss. Der gesamte Vorgang vom Einbringen des Glases in den Ofen bis zum Abkühlen dauert etwa eine halbe Stunde. Der Laser selbst benötigt je nach gewünschter Form nur ein paar Minuten. Im Rahmen der Forschungsaufträge zum Flachglasbiegen können momentan Gläser bis zu einer Kantenlänge von 100 Zentimeter zu bearbeitet und auch Formen zu beiden Seiten der Glasscheibe eingebracht werden. Im nächsten Schritt experimentieren die Forscher mit verschiedenen Glassorten und erproben weitere Varianten in der Fertigung, um die Formenvielfalt zu vergrößern.
In einem Ofen wird vier Millimeter dickes Flachglas durch einen Laser verformt. Die Grundtemperatur im Ofeninneren liegt minimal unter der Schmelztemperatur von Glas. Die Stellen, die durch den Laser zusätzlich erhitzt werden, werden formbar. Durch die Schwerkraft fließt das zähflüssige Material so lange nach unten bis die gewünschte Verformung erreicht ist. Das Glas lässt sich so punktuell verformen und Muster, Kreise oder Wellen entstehen. Möglich wird dieses Verfahren durch die besondere physikalische Eigenschaft von Glas, sich nicht sofort an einem Schmelzpunkt zu verflüssigen, sondern zunächst in einem bestimmten Temperaturbereich weich und formbar zu bleiben. Einer der Vorteile der neuen Technik ist es, dass die die Glasverformung ganz ohne eine Biegeform auskommt. Während es bei bisherigen Biegevorgängen also auch an den geraden Flächen zu Verzerrungen kam oder an den Rändern Abdrücke enstanden, ermöglicht es die Lasertechnik, einzelne Stellen zu formen oder biegen, ohne das restliche Flachglas zu verändern. Das lasergestützte Verfahren schafft dadurch in der Architektur, aber auch im Industrie-Design komplexe Formen, die bisher nicht oder nur mit großem Aufwand realisierbar waren. Software und Spiegel steuern den Laserstrahl
Zum Einstellen der gewünschten Form, die gelasert werden soll, wird zunächst ein Verfahrensablauf programmiert und das Steuerprogramm für den Laserstrahl auf Basis der Geometriedaten eingestellt. Die Gruppe »Bearbeitungsverfahren, Glasformgebung« des Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM nutzt ein leistungsstarkes CO2-Laser-Modell. Solche Laser werden in der Industrie häufig für die Materialbearbeitung eingesetzt. Der Laserstrahl trifft nicht direkt auf das Werkstück, sondern wird über bewegliche Spiegel in das Innere des Ofens gelenkt. So lässt sich der Laserstrahl schnell und einfach positionieren, da nicht die gesamte Apparatur bewegt werden muss. Der gesamte Vorgang vom Einbringen des Glases in den Ofen bis zum Abkühlen dauert etwa eine halbe Stunde. Der Laser selbst benötigt je nach gewünschter Form nur ein paar Minuten. Im Rahmen der Forschungsaufträge zum Flachglasbiegen können momentan Gläser bis zu einer Kantenlänge von 100 Zentimeter zu bearbeitet und auch Formen zu beiden Seiten der Glasscheibe eingebracht werden. Im nächsten Schritt experimentieren die Forscher mit verschiedenen Glassorten und erproben weitere Varianten in der Fertigung, um die Formenvielfalt zu vergrößern.
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