Tiefziehen von Dünnglas eröffnet neue Anwendungsfelder

Form aus dem Vakuum

Tiefziehen von Dünnglas eröffnet neue Anwendungsfelder

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Die Struktur wird bereits vor dem Umformprozess in das Glas eingebracht. Foto: Fraunhofer IPT
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Abgerundete Displays für Smartphones oder Tablets, dreidimensionale Design- und Beleuchtungselemente im Automobil oder auch neue Instrumente für die Medizintechnik lassen sich mit dem vakuumunterstützten Tiefziehen bald deutlich kostengünstiger und umweltschonender als bisher herstellen: Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen untersucht das neue Verfahren, das gegenüber der herkömmlichen Umformung von Dünnglas engere Biegeradien, höhere Aspektverhältnisse und eine bessere Formgenauigkeit verspricht.

Durch das Vakuumtiefziehen lässt sich Dünnglas in komplexe 3D-Geometrien umformen. Dafür wird das flache Glas soweit erhitzt, dass es durch äußere Kräfte verformt werden kann. Ein Vakuum, das zwischen Werkzeug und Glasscheibe erzeugt wird, zieht das Glas dann in die entsprechende Form, die nach der Abkühlung des Glases stabil bleibt. Das vakuumuntertützte Tiefziehen kann so zum Entstehen gänzlich neuer Produkte beitragen, aber auch in der Herstellung bestehender Produkte Kosten sparen.

Vorstrukturiertes Glas erspart aufwändige Beschichtungen

Großes Potenzial für Einsparungen bietet das Verfahren etwa durch die Verwendung vorstrukturierter Flachgläser. Im vakuumunterstützten Umformvorgang bleiben diese Strukturen erhalten und können dem Endprodukt besondere optische und haptische Effekte verleihen, beispielsweise diffraktive Eigenschaften oder Rutschfestigkeit.

Bisher waren solche Strukturierungen nur durch Beschichtungen oder die gezielte Laserbearbeitung jedes einzelnen umgeformten Bauteils möglich. Der Vorteil beim vakuumunterstützten Tiefziehen ist daher, dass selbst sehr dünnes und strukturiertes Glas unterschiedlichster Art schnell und kostengünstig umgeformt werden kann und kostspielige Nachbearbeitungsschritte entfallen. Der Verzicht auf Beschichtungen hat außerdem ökologische Vorteile, da das Recycling erleichtert wird.

Ein zusätzlich angelegter Überdruck kann die Formgebung sogar noch weiter verbessern: Das Vakuum auf der einen und der Überdruck auf der anderen Seite des Glases erlauben im Gegensatz zum herkömmlichen Biegen durch Schwerkraft noch größere Aspektverhältnisse und kleinere Biegeradien bei niedrigeren Umformtemperaturen.

Forschungspartner für die Prozessentwicklung bis hin zum industriellen Einsatz

Das Fraunhofer IPT untersucht die gesamte Prozesskette des vakuumunterstützen Tiefziehens von Dünnglas und sucht nun interessierte Unternehmen für eine Zusammenarbeit in Forschungs- und Entwicklungsprojekten. Der Ansatz des Fraunhofer IPT, Strukturen bereits während des Umformprozesses in das Glas einzubringen und damit weitere Prozessschritte einzusparen, ist bislang weltweit einzigartig und bietet enormes Potenzial für neue Produktentwicklungen. Das Fraunhofer IPT optimiert dafür die gesamte Prozesskette von der Auslegung, dem Design und der Herstellung der Formwerkzeuge über die Simulation der Prozesse mit unterschiedlichen Parametern und die Durchführung systematischer Versuchsreihen bis hin zum industriellen Einsatz des Verfahrens.

www.ipt.fraunhofer.de

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