Technologiefelder
Glas ist ein vielseitiger Werkstoff. Seine optischen Eigenschaften sowie Beständigkeit werden in der Architektur geschätzt und machen Glas zu einem unverzichtbaren Werkstoff in der Chemie, Biologie, Medizin und Optik. Glas bietet Möglichkeiten für Produkte in allen Größenordnungen. Für den Fassadenbau werden bspw. bis zu 20 m große Glasscheiben hergestellt. Im Bereich der Laboranwendungen werden als Kontrast dazu Produkte benötigt, die Details im einstelligen Mikrometerbereich aufweisen. Für die Herstellung in unterschiedlichsten Skalen sind daher verschiedene Fertigungsverfahren erforderlich.
Innovative Glasdruckverfahren
Je nach Größenordnung kommen derzeit unterschiedlichste Verfahren zur Herstellung von Glasprodukten zum Einsatz. Kleinmaßstäbliche Produkte im Millimeter- oder Mikrometerbereich werden meistens durch Glasbläserei oder subtraktive Ätzverfahren hergestellt. Im Flachglasbereich (Fassadenglas, Fensterglas, Autoglas, etc.) werden heute etwa 95 % aller Produkte im sogenannten Floatglasverfahren produziert. Im Bereich der additiven Fertigung haben sich besonders das Schmelzschichtverfahren/Fused Deposition Modeling (FDM) sowie das Selektive Laserätzen/Selective Laser Etching (SLE) als geeignet Verfahren für den Glasdruck herauskristallisiert. Trotz der Vielzahl an Möglichkeiten, existiert derzeit kein stabiler Prozess, welcher die akkurate Bearbeitung von Glas mit besonderen Ansprüchen oder Geometrien ermöglicht. Insbesondere aufgrund der hohen erforderlichen Temperaturen zur Glasverarbeitung sind zusätzliche Arbeitsschritte oder aufwändige und teure manuelle Verfahren notwendig. Durch die Entwicklung innovativer Glasdruckverfahren im Netzwerk, soll erstmals ein gezieltes Aufbringen von Glas auf bspw. weiteren Glashalbzeugen und somit die Fertigung von Glasprodukten mit besonderen Ansprüchen und Geometrien ermöglicht werden. Durch den präzisen Einsatz der Temperaturquellen soll die Prozessstabilität garantiert werden, sodass Glasprodukte zukünftig schneller und somit auch wirtschaftlicher sowie auf industriellem Qualitätsstandard hergestellt werden können.
Freiform-Glasprodukte in ungeahnter Größe
Der ansteigende Trend individuell gefertigter Bauteile erfordert nicht nur stabile Prozesse mit hoher Gestaltungsfreiheit, sondern insbesondere auch die Möglichkeit zur Größenvariation bei den Produkten. Glasprodukte kommen in einer Vielzahl von Anwendungsgebieten zum Einsatz. Dies reicht von tragenden Glasfassaden im konstruktiven Glasbau bis zum Mikroliter-Probenträger in der Bioanalytik. Aufgrund der hohen Anforderungen bei der Verarbeitung (sehr hohe Temperaturen) sowie mangelnden stabilen additiven Fertigungsverfahren, die eine hohe Gestaltungsfreiheit bieten, ist die Realisierung von individuell geformten Glasprodukten in allen Größenordnungen eine enorme Herausforderung. Die Netzwerkpartner haben sich daher das Ziel gesetzt, durch die Kopplung unterschiedlicher Glasfertigungsverfahren die jeweiligen Vorteile gezielt zu nutzen, um Freiform-Glasprodukte in ungeahnter Größe fertigen zu können. Dadurch können Glasprodukte deutlich präziser für verschiedenste Anwendungen hergestellt und die Anwendungsgebiete deutlich erweitert werden. Durch die gezielte Kombination der Vorteile der einzelnen Prozesse, wird weiterhin in wirtschaftlicher Hinsicht ein enormer Fortschritt bei der Fertigung individueller Glasprodukte erzielt.
Neuartige Glaskonstruktionen
Moderne Architektur ist ohne den Werkstoff Glas kaum noch denkbar. Ob großflächige Glasfassaden und Fensterfronten oder gar Treppen aus Glas, der Werkstoff Glas überzeugt oftmals durch seine Ästhetik und ermöglicht aufgrund der Transparenz lichtdurchflutete Gebäude. Allerdings ist zur Befestigung der Glaskonstruktionen immer ein weiteres Material, wie bspw. Metall, notwendig, da es bei Glas bislang nicht möglich ist, Verstärkungsstrukturen stoffschlüssig aufzubringen. Dies hat nicht nur den Nachteil, dass durch den Kontakt mit anderen Materialien z.B. bei Sonneneinstrahlung aufgrund unterschiedlicher Eigenschaften ungewollte Kräfte auf das Glas übertragen werden und dieses brechen kann, sondern diese Halterungen stören auch die Ästhetik. Das Ziel der Netzwerkpartner ist es daher unter Berücksichtigung wichtiger Aspekte wie der Materialkennwerte und dem Tragverhalten, neuartige Konstruktionen aus Glas zu entwickeln, welche andere Materialien wie Metall ersetzen können. Der Einsatz solcher Glaskonstruktionen wird nicht nur neue Möglichkeiten in der modernen Architektur eröffnen, sondern insbesondere auch Glasschäden aufgrund ungewollter Kraftübertragung verhindern.
