Die Abbildung der TU Darmstadt zeigt beispielhaft , wie sich die Glasmontage durch den Einsatz von Glasdruck- Verfahren in Zukunft verändern könnte. (Foto: © Robert Akerboom & Matthias Seel, Technische Universität)
November 2020
Unternehmen, Institute und Universitäten forschen an den Möglichkeiten, Glas zu drucken. Am häufigsten wird mit Kieselglas oder Borosilikatglas gearbeitet, seltener mit Kalk-Natron-Silikatgläsern.
Gedrucktes Glas lässt sich an vielen Stellen einsetzen, daher lohnt es sich, Zeit und Geld in die Forschung zu investieren.
In der Gebäudearchitektur wird Glas als Baustoff immer beliebter. Glas gilt als schick und modern. Der wachsende Bedarf an großen und individuell gestalteten Glasfassaden, die Funktionen übernehmen können, spornt die Konstrukteure an. Die Gläser dürfen nicht nur ästhetisch ansprechend, sondern müssen sicher fixiert und lange haltbar sein sowie dauerhaft der enormen Last standhalten können.
Sichtbare Verbindungen und Lastaufnahmepunkte stören jedoch das Bild einer homogenen, transparenten Fassade. Um die Scheiben zu befestigen, werden in der Regel Löcher in die einzelnen Elemente gebohrt. Hierbei besteht die Gefahr, das Glas zu beschädigen und damit die Festigkeit zu reduzieren.
Eine weitere Möglichkeit ist es, die Bauteile zu verkleben, mit dem Nachteil, dass Klebstoff durch UV-Bestrahlung schneller als die Fügepartner altern kann. Bei den gebohrten als auch bei den geklebten Verbindungen werden zudem Fügepartner mit unterschiedlichen mechanischen und thermischen Eigenschaften benutzt.
Verwendet man Glas aus dem 3-D-Drucker als Verbindungsmaterial, beispielsweise als Punkthalter, so verbinden sich zwei identische Materialien mit den gleichen Eigenschaften, erläutert das Forum Glastechnik im Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA). Damit vermeide man die unterschiedliche Wärmeausdehnung der Materialien. Außerdem entfielen die beiden Risiken Bohrloch und Klebstoff.
Das Glass Competence Center (ISM+D und MPA-IfW) der Technischen Universität Darmstadt forscht daran, wie man eine stoff schlüssige Verbindung auf Floatglas mittels additiver Fertigung (3D-Druck) herstellen und dessen Steifigkeit gleichzeitig erhöhen kann. Die Wissenschaftler testen unter anderem das Fused Deposition Modelling Verfahren.
Die Glaspaneele sollen zukünftig bis zu 3,25 x 20 Meter groß sein können. Zwei wichtige Faktoren sind die Prozesstemperatur und die Viskosität des Glases. Um eine Verbindung zwischen einer Scheibe und einer Glasstruktur zu erzeugen, muss die Scheibe an der Fügestelle deutlich über die Transformationstemperatur des Glases erhitzt werden. Ist sie zu kalt, verbinden sich die Strukturen nicht, ist sie zu heiß, treten ungewollte Verformungen des Glases auf.
Wenn Eigenspannungen in der Verbindung entstehen, reduzieren sie deren Festigkeit und Fähigkeit, Lasten aufzunehmen. Sprödes Materialverhalten sowie einzelne Prozess- und Materialparameter in Kombination können das Ergebnis ebenfalls stark beeinflussen.
Eine homogene Verbindung in einer Wunschgeometrie mit einer ansprechenden transparenten Optik herstellen zu können, ist mit 3-D Druck auf jeden Fall möglich. Beantworten wollen die Wissenschaftler der TU Darmstadt auch die Frage, wie sich das Verfahren in einen automatisierten Prozess umwandeln lässt.
Freuen dürfen sich die Besucher der glass technology live auf der glasstec 2021 (15. -18. Juni) auf ein weiteres Forschungsprojekt. Die Wissenschaftler planen, eine Glastreppe mit Glaskonsolen aus dem 3D-Druck als Halterung auszustellen.
Weitere Informationen: glass.vdma.org
Den bebilderten Fachartikel als PDF-Datei herunterladen: Glas drucken – und es geht doch!
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