Sådan bukker du fladt glas perfekt rundt om hjørner

Forskere fra Fraunhofer Institute for Mechanics of Materials IWM har udviklet en ny proces, der kan bøje glasplader for at producere kantede hjørner. I modsætning til konventionelle processer, dette forringer ikke glassets optiske egenskaber. Bøjet glas ser ud til at spille en nøglerolle i fremtidens bygningsdesign, og der er også potentielle anvendelser inden for medicinsk teknologi og industrielt design.

Generelt sagt, vinduesglas er fladt. Når man bygger væggene i en bygning, åbninger efterlades derfor til vinduer, der senere kan indsættes. Lejlighedsvis, imidlertid, smarte kontorblokke og lejlighedsbygninger har vinduer, der omslutter hjørnerne af strukturen. For at opnå dette, vinduesproducenter samler to ruder på skrå, ved hjælp af enten en metalprofil eller en klæbende binding. Nu, imidlertid, forskere fra Fraunhofer Institute for Mechanics of Materials IWM i Freiburg har udviklet en spektakulær måde at bøje glasplader på - til vinkler på 90°, for eksempel - så det derved frembragte hjørne er skarpt og kantet. Med andre ord, de har gjort hjørnet til en integreret del af en enkelt glasplade. "Vi har allerede fået mange positive tilbagemeldinger fra arkitekter, siger Tobias Rist, en specialist i glasformning hos Fraunhofer IWM og leder af Glass Forming and Machining-gruppen." Mange af dem er nu ivrige efter at vide, hvornår dette hjørneglas vil være tilgængeligt. Men vores laboratoriesystem behandler kun glasplader på en kvadratmeter i størrelse , så vi er kun i stand til at producere prototyper." Forskerholdet er derfor ivrige efter at gå sammen med partnere og opskalere processen til at producere større formater.

Glas med et vinklet hjørne på 90°

Maskiner til bukning af glas findes naturligvis allerede. Nuværende teknologi, imidlertid, er ude af stand til at producere smalle krumninger eller en ren kantet bøjning på 90 °. Hvad mere er, konventionelle processer forringer ofte glassets optiske egenskaber. For at bøje et glasplade, den lægges i en metalform og opvarmes derefter. Dette gør glasset blødt og formbart, så den kan formes i henhold til formens konturer. Dette kan forårsage, at glasset deformeres ved kontaktpunkterne med støtten. Så når glasset er kølet af, Der er svage aftryk tilbage, som er synlige, når de inspiceres på tæt hold. I øvrigt, støbeprocessen forårsager bølgedannelse på overfladen af ​​glasset, med det resultat, at lyset ikke længere reflekteres ensartet. Når forbipasserende ser på de buede dele af en bygnings glasfacade, refleksioner af objekter som træer eller gadeskilte virker derfor forvrænget. Tilsvarende genstande set inde fra bygningen ser mærkeligt skæve ud.

Specialovn udviklet internt

Holdet fra Fraunhofer IWM har omgået dette problem ved at udvikle deres egen ovn. I stedet for at varme hele glaspladen op, indtil den bliver blød, kun det område af glasset, hvor selve bøjningen skal finde sted, opvarmes til det punkt. Dette gøres ved hjælp af en laser og spejle, som leder den kraftige stråle langs bøjningslinjen. Ovnen opvarmes til omkring 500° Celsius, lige under den såkaldte glasovergangstemperatur, hvorefter glasset bliver blødt. "Og så skal laseren kun opvarme glasset i det relevante område med et par grader mere, indtil det når glasovergangstemperaturen, og vi er i stand til at bøje det, " forklarer Rist. I dette tilfælde, bøjning udføres ved hjælp af tyngdekraften. I ovnen, glaspladen hviler på en understøtning, der kun strækker sig så langt som til linjen i den fremtidige bøjning. Når laseren har opvarmet glasset langs denne linje, glaspladen bliver blød og bøjer rent gennem tyngdekraften. Da kun linjen i bøjningen opvarmes, indtil den er blød, i stedet for hele arket, der er ingen aftryk skabt, hvor arket hviler på støtten. Med andre ord, glasset forbliver perfekt glat, undtagen hvor det er blevet bøjet.

Graderede bøjningsradier til sandwichkonstruktioner

Ved udvikling af processen, forskerne konstruerede først sofistikerede computermodeller af bøjningsprocessen. Dette viste dem, hvor hurtigt laseren skal bevæge sig for at sikre, at glasset bliver blødt på den ønskede måde og så ensartet som muligt. Da glas er en dårlig varmeleder, det var også vigtigt at beregne, hvor hurtigt varmen fra laseren trænger ind fra overfladen til glasset, og i hvor høj grad varmen fra laseren spredes sideværts fra laserpunktet ind i glasset. Bevæbnet med den viden opnået fra modelleringsprocessen, så gik forskerne i gang med at eksperimentere. "Vi ved nu, hvordan man styrer laseren for at bøje glas med den nødvendige tykkelse for at opnå den nøjagtige vinkel - eller bøjningsradius - vi ønsker, " siger Rist. "Vi er de første til at kunne producere en 90° bøjning som denne. Arkitekter, der har set resultaterne, er virkelig begejstrede." Desuden, processen kan også bruges til at bukke en række glasplader til specifikke, graduerede radier for at producere sandwichkonstruktioner og plader af lamineret, sikkerheds- og isoleringsglas.

Ifølge Rist, der er potentielle anvendelsesmuligheder inden for mange andre områder bortset fra arkitektur også - herunder industrielt design. For eksempel, denne teknik kunne bruges til at dække husholdningsapparater med en gennemgående kappe af glas, i stedet for den sædvanlige kombination af plast- og metalplader. Denne glashud ville strække sig ned fra toppen til den vinklede front af apparatet, uden mellemrum eller samlinger, og dække et touchscreen kontrolpanel. Et sådant design ville ikke kun være meget attraktivt, men også let at rengøre på grund af den mellemrumsfrie overflade.

Af hygiejnehensyn, glas er også et ideelt materiale til fremstilling af medicinsk udstyr. Stål, derimod, er relativt let at ridse. Der kræves derefter høj varme eller stærke desinfektionsmidler for at udrydde de bakterier, der kan samle sig i den ridsede overflade. Udstyr med glasoverflade er meget nemmere at rengøre, ikke mindst fordi glas er meget modstandsdygtigt over for ridser og er i stand til at modstå aggressive rengøringsmidler. "Ved at bruge vores proces, det ville være muligt at fremstille en enkelt glaskappe til at dække toppen og siderne af sådant udstyr, " siger Rist. "Og dette ville også undgå kanter eller samlinger, hvor der kunne opbygges bakterier." Faktisk, der er en lang række applikationer, hvor dette nye glas ville vise sig gavnligt, herunder butiksinventar som vitrineskabe og kølediske. Rist og hans team er derfor ivrige efter at arbejde med producenter fra en bred vifte af sektorer.