Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Laser statt Gasbrenner

27.03.2008
Der Einsatz von Lasern beim Fügen von Glas und Metall ermöglicht eine automatisierte Fertigung mit höherer Prozessstabilität. Herausragende Ergebnisse vor allem bei hitzeempfindlichen Floatgläsern.

Kombinationen von Glas mit Metall finden weite Verbreitung z.B. bei Glühlampen, Solarkollektoren oder Röntgenröhren. Das Fügen dieser stofflich so unterschiedlichen Bestandteile ist in der Glasverarbeitung häufig noch Handarbeit. Dadurch unterliegt der Prozess Schwankungen in Qualität und Quantität. Zudem droht der Verlust von Prozesskenntnissen beim Ausscheiden von Mitarbeitern mit langjährig erworbenen Erfahrungen.

Dieser Problematik hatte sich das AiF-Projekt GLAME unter der Leitung des Laser Zentrums Hannover gewidmet. Dabei wurde ein laserbasiertes Verfahren entwickelt, das das Fügen von Metall und Glas ohne Zusatzwerkstoffe sowohl mit erhöhter Prozessstabilität als auch effizienter gestaltet. Der jüngst veröffentlichte Abschlussbericht zeigt die Vorteile durch den Einsatz verschiedener Laser in den Bereichen Flachglas und Rohrglas gegenüber dem bisher üblichen Gasbrenner.

Gezielter Energieeintrag per Laser

... mehr zu:
»Laser

Aufgrund der direkten Korrelation der Temperatur mit der Viskosität des Glases, sind die Kontrolle und Beherrschung der Temperatur Hauptthemen im Fügeprozess. Hier zeigen Laser gegenüber dem herkömmlichen Gasbrenner Vorteile, da sie einen gezielten und gut steuerbaren Energieeintrag ermöglichen. Insbesondere CO2- Laserstrahlquellen eignen sich aufgrund ihrer emittierten Wellenlänge von 10,6 µm für eine effiziente thermische Bearbeitung des Werkstoffs Glas.

Dabei bestimmen das Ausgangsmaterial und die gewünschte Geometrie den Lasertyp. So z.B. wurde ein CO2-Slab-Laser mit einer Ausgangsleistung von 300W und einem bauartbedingt kleinen Laserkopf eingesetzt, wenn ungünstige lange Strahlwege vermieden werden sollten. Ist Applikationsbedingt ein größerer Energiebedarf gefragt ist, hat sich ein gleichstromangeregter, axial schnellgeströmter CO2-Laser (3 KW) als zweckmäßig erwiesen. Zur Erwärmung des Metalls können auch Laser im nahinfraroten Bereich eingesetzt werden. Dabei wird das Metall durch das Glas hindurch, unter Nutzung der starken Transmission von Glas bei 1030nm, bestrahlt, die Energie direkt in die angestrebte Fügezone ohne Zeitverzug durch Wärmeleitung eingetragen.

Die Strahlung wird z. B. durch einem Scheibenlaser (Yb:YAG) bereitgestellt. Sein Vorteil ist die nahezu homogene Flächenerwärmung, der sehr schnellen Leistungsanstieg sowie eine gute Leistungsstabilität. Diese Methode kommt bei der Verbindung von Floatglas und Metall zum Einsatz. Hier konnte eine hochqualitative Glas-Metall-Verbindung unter industrienahen Bedingungen realisiert werden.

Bei der Fertigung rotationssymmetrischer Verbindungen am Beispiel von Solarreceiverkappen mittels CO2-Laserstrahlung konnte eine erhebliche Zeitersparnis von bis zu 50% gegenüber der Fertigung mit Gasbrennern erreicht werden. Im Vergleich zur Flamme war der Eintrag von Kondenswasser in die Fügezone ausgeschlossen.

Glasspezialisten überrascht vom Ergebnis

Dieter Wagner, Mitglied der Geschäftsleitung des Glasbearbeiters EuropTec GmbH, stand dem Projekt im begleitenden Ausschuss mit Rat und Tat zur Seite. Auf seine Anregung hin waren im Verlauf des Projektes die Untersuchungen auch auf den Bereich Floatglas ausgedehnt worden. "Glas liefert eigentlich denkbar schlechte Voraussetzungen für eine Verbindung mit Metall. Insbesondere Floatglas, vielfach als Fensterglas verwendet, ist ein extrem schwieriger Werkstoff, da es sehr hitzeempfindlich ist. Ich bin von diesem sehr guten Ergebnis wirklich beeindruckt!"

Denn für die kostengünstigen Floatgläser konnten wesentliche Verbesserungen bei der flexiblen und präzisen Gestaltung der Verbindungsnaht erreicht werden: Der Laser ermöglicht hier Punktkombinationen bis zu Linien, ähnlich Schweißverbindungen mit Vorschüben bis zu v=300 mmomin-1. Somit werden vielfältigste Geometrien und Applikation für zukünftige Bauteile und Produkte denkbar. Kombiniert mit einer Bilderkennung und Online-Positionierungen erlaubt das neue Verfahren eine vollautomatische Fertigung von Glas-Metallverbindungen mit beachtlicher Festigkeit. Dies gilt insbesondere für Bauteile, die eine lokal begrenzte Temperaturbelastung und hohe Formstabilität erfordern.

Dieter Wagner ist überzeugt, dass die Technologie interessante Chancen am Markt bietet. Mit dem Laserverfahren wird eine grundlegend neue Technologie zur Verfügung gestellt, die auch ganz innovative Produkte ermöglicht. Eine aktuelle industrielle Nutzung bietet sich z.B. im Bereich Solarthermischer Kraftwerke oder für vakuumtaugliche Flachglasverbünde an.

Seit einigen Jahren arbeitet das Goslarer Unternehmen EuropTec nun schon mit dem Laser Zentrum Hannover in verschiedenen Projekten sehr erfolgreich zusammen. Intensiviert wurde diese Verbindung durch die gemeinsame Partnerschaft im PhotonicNet, dem niedersächsischen Kompetenznetz Optische Technologien. Für die Zeit nach GLAME hat man bereits neue Projekte gestartet. Eines wird sich zum Beispiel mit der Verbesserung des Gesamtprozesses beim Bohren von Flachgläsern befassen.

Kontakt Projektverantwortlicher:

Dipl.-Ing. Lars Richter
Laser Zentrum Hannover e.V.
Hollerithallee 8
30419 Hannover
Tel.: +49 511 2788-287
E-Mail: L.Richter@lzh.de
GLAME wurde unterstützt durch die AiF Mitgliedsvereinigung Forschungsgemeinschaft Technik und Glas e.V. Bronnbach. Weitere Projektpartner: Schott Duran, MGlas AG, Europtec AG, Bohle AG, Glasbläserei Paris, Flabeg GmbH, Dt. Glastechnische Gesellschaft (DGG& HVG).

Anja Nieselt-Achilles | idw
Weitere Informationen:
http://www.laser-zentrum-hannover.de/de/kompetenzen/glasbearbeitung/index.php

Weitere Berichte zu: Laser

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Schnelles und umweltschonendes Laserstrukturieren von Werkzeugen zur Folienherstellung
28.06.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

nachricht Zeolith-Katalysatoren ebnen den Weg für dezentrale chemische Prozesse: Biosprit aus Abfällen
28.06.2017 | Technische Universität München

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Schnelles und umweltschonendes Laserstrukturieren von Werkzeugen zur Folienherstellung

Kosteneffizienz und hohe Produktivität ohne dabei die Umwelt zu belasten: Im EU-Projekt »PoLaRoll« entwickelt das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen gemeinsam mit dem Oberhausener Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheit- und Energietechnik UMSICHT und sechs Industriepartnern ein Modul zur direkten Laser-Mikrostrukturierung in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren. Ziel ist es, mit Hilfe dieses Systems eine siebartige Metallfolie als Demonstrator zu fertigen, die zum Sonnenschutz von Glasfassaden verwendet wird: Durch ihre besondere Geometrie wird die Sonneneinstrahlung reduziert, woraus sich ein verminderter Energieaufwand für Kühlung und Belüftung ergibt.

Das Fraunhofer IPT ist im Projekt »PoLaRoll« für die Prozessentwicklung der Laserstrukturierung sowie für die Mess- und Systemtechnik zuständig. Von den...

Im Focus: Das Auto lernt vorauszudenken

Ein neues Christian Doppler Labor an der TU Wien beschäftigt sich mit der Regelung und Überwachung von Antriebssystemen – mit Unterstützung des Wissenschaftsministeriums und von AVL List.

Wer ein Auto fährt, trifft ständig Entscheidungen: Man gibt Gas, bremst und dreht am Lenkrad. Doch zusätzlich muss auch das Fahrzeug selbst ununterbrochen...

Im Focus: Vorbild Delfinhaut: Elastisches Material vermindert Reibungswiderstand bei Schiffen

Für eine elegante und ökonomische Fortbewegung im Wasser geben Delfine den Wissenschaftlern ein exzellentes Vorbild. Die flinken Säuger erzielen erstaunliche Schwimmleistungen, deren Ursachen einerseits in der Körperform und andererseits in den elastischen Eigenschaften ihrer Haut zu finden sind. Letzteres Phänomen ist bereits seit Mitte des vorigen Jahrhunderts bekannt, konnte aber bislang nicht erfolgreich auf technische Anwendungen übertragen werden. Experten des Fraunhofer IFAM und der HSVA GmbH haben nun gemeinsam mit zwei weiteren Forschungspartnern eine Oberflächenbeschichtung entwickelt, die ähnlich wie die Delfinhaut den Strömungswiderstand im Wasser messbar verringert.

Delfine haben eine glatte Haut mit einer darunter liegenden dicken, nachgiebigen Speckschicht. Diese speziellen Hauteigenschaften führen zu einer signifikanten...

Im Focus: Kaltes Wasser: Und es bewegt sich doch!

Bei minus 150 Grad Celsius flüssiges Wasser beobachten, das beherrschen Chemiker der Universität Innsbruck. Nun haben sie gemeinsam mit Forschern in Schweden und Deutschland experimentell nachgewiesen, dass zwei unterschiedliche Formen von Wasser existieren, die sich in Struktur und Dichte stark unterscheiden.

Die Wissenschaft sucht seit langem nach dem Grund, warum ausgerechnet Wasser das Molekül des Lebens ist. Mit ausgefeilten Techniken gelingt es Forschern am...

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Marine Pilze – hervorragende Quellen für neue marine Wirkstoffe?

28.06.2017 | Veranstaltungen

Willkommen an Bord!

28.06.2017 | Veranstaltungen

Internationale Fachkonferenz IEEE ICDCM - Lokale Gleichstromnetze bereichern die Energieversorgung

27.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

EUROSTARS-Projekt gestartet - mHealth-Lösung: time4you Forschungs- und Entwicklungspartner bei IMPACHS

28.06.2017 | Unternehmensmeldung

Proteine entdecken, zählen, katalogisieren

28.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Neue Scheinwerfer-Dimension: Volladaptive Lichtverteilung in Echtzeit

28.06.2017 | Automotive