Warum ein neues Biegeverfahren? Gebogene Gläser werden in der Regel auf einer Biegeform aus Stahl im Biegeofen in Form gebracht. Dieses Verfahren ist aufwendig, da für jede Scheibenform eine eigene Biegeform aus Stahl gefertigt werden muss. Dies ist zeitaufwendig und erfordert viel Handarbeit.
Im Rahmen des Projekts „Flexibles Flachglasbiegen FFB“ (FKZ: 02PU2295) wurde ein neues Biegeverfahren (inklusive eines neuen Biegeofens)entwickelt, um Flachglas automatisiert zu biegen, mit dem Ziel, individuell gebogene Gläser wirtschaftlich herzustellen. Dabei sollten zudem komplexe Konturen auch bei kleinen und mittleren Stückzahlen frei einstellbar gefertigt werden können.
Der neue Ansatz verfolgte die Strategie, das Glas im Biegeprozess auf einer flexiblen, dasheißt auf einer während des Prozesses veränderbaren Form zu biegen. Bei diesem Prozess wird die Scheibe auf eine verstellbare Biegeform aufgelegt und in den Ofen gefahren, wo sie auf Temperaturen unterhalb der Glasübergangstemperatur Tg (Erweichungstemperatur) liegend erhitzt wird. Dabei wird im Prozess eine an die Biegegeometrie angepasste Temperaturverteilung in das Glas eingebracht und durch lokales Zusatzerhitzen (in den Biegebereichen) unterstützt. Sobald die gewünschte Temperatur erreicht ist, werden die Formstangen über einen Klappmechanismus von der ebenen Startposition in die gekrümmte Endposition bewegt und die Scheibe wird gebogen. Die Scheiben werden beim Biegeprozess von einer ganzen Reihe von Auflagepunkten (Formstangen) getragen. Dies trägt dazu bei, Abdrücke auf dem Glas zu reduzieren, da die Auflagelast besser verteilt wird.
Die Biegeform sowie alle für diesen Prozess erforderlichen Parameter lassen sich individuell einstellen. Alle Prozessinformationen können hierzu auch aus einer Datenbank gewählt werden. Dies ermöglicht gleichbleibende Randbedingungen und reproduzierbare Fertigungsschritte.
Geprüft und getestet
Die neuen Verfahrensprozesse wurden mit einer industrietauglichen Versuchsanlage entwickelt, getestet und optimiert. Aktuell können Formate bis zu 1 x 0,8m mit unterschiedlichen Glasdicken gebogen werden.
Ein wesentlicher Schwerpunkt des Forschungsprojekts war die Entwicklung und Integration eines durchgängigen Steuerungssystems sowohl für die Einzelfunktionen als auch den Gesamtprozess. Unterstützt wurde die Prozessentwicklung durch computergestützte Simulationsrechnungen. Dies reduzierte die Anzahl der Fehlversuche. Auf die Anlagentechnik blickend war die größte Herausforderung die Kombination aus flexibler Biegeform und Zusatzerwärmung in der Biegezone.
Die bisherigen Versuchsergebnisse legen die Basis für einen ressourcenschonenden, flexiblen Biegeprozess mit zugehöriger Biegeofentechnologie und flächiger Temperaturmessung der Glasscheibe im Prozess.
Dies ist aber erst der Anfang. Im nächsten Schritt soll jetzt die Umsetzung in die Praxisreife folgen. So muss die Anlage deutlich größere Glasformate verarbeiten können, um der Marktnachfrage gerecht zu werden. Aus heutiger Sicht sind hierbei gebogene Scheibenformate von mindestens 2,5 x 3,5 m erforderlich. —
Tipp der Redaktion: Am 24.10.2012 wird das Anlagenkonzept beim glasstec-Technologiesymposium in Düsseldorf näher beleuchtet.
Die Projektbeteiligten
An dem vom Bundesforschungsministerium geförderten Forschungsprojekt „Flexibles Flachglasbiegen FFB“ (FKZ: 02PU2295) waren beteiligt:
- das Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM
- das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC
- die Elino Industrie-Ofenbau
- die Eckelmann AG (Maschinenautomation)
Verbundkoordinator war Siegfried Glaser, Glaser FMB. Weitere Informationen zum Projekt finden Interessierte im Abschlussbericht. Dazu auf der nachfolgenden Website im Suchfeld „Flachglas“ oder „FFB“ eingeben.