Vlakglas buigen met laser

Een nieuwe techniek maakt het mogelijk vlakglas met behulp van een laserstraal in complexe of ongewone vormen te buigen. Aldus kunnen in de toekomst nieuwe soorten producten ontstaan voor architectuur en design.

De laserstraal beweegt met een voorgeprogrammeerde maar onzichtbare baan over het glasoppervlak. Het 4 mm dikke vlakglas ligt in een oven die is voorverwarmd tot net onder het temperatuurbereik waarbij het glas begint te vloeien.

Op de plaatsen die door de laser zijn verhit, wordt het glas zacht. Door de zwaartekracht zakken de verhitte delen als taai vloeibare honing naar onderen. Wanneer de gewenste vervorming is bereikt, wordt de laser uitgeschakeld en stolt het glas. Er is een vorm ontstaan met buigingen in kleine radiussen, golven en kringvormige uitstulpingen.

De techniek is ontwikkeld door het Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik (IWM) in Freiburg. De door een laser ondersteunde methode maakt in de architectuur en het industrieel ontwerp complexe vormen mogelijk, die tot nu toe niet of alleen met grote inspanning realiseerbaar waren.

Het vlakglas wordt gevormd zonder dat een buigvorm druk uitoefent. Er blijven dus geen zichtbare afdrukken achter: het glas blijft aan zijn rechte vlakken optisch onaangetast. Met de techniek kunnen fabrikanten individuele glasobjecten in kleine aantallen of zelfs enkelstuks economisch produceren.

Software stuurt laserstraal

Voor het instellen van de gewenste vorm van het product wordt eerst een baanverloop geprogrammeerd. Op basis van geometrische data worden de duur en de tijdelijke en lokale opvolging van de verwarming vastgelegd en het stuurprogramma voor de laserstraal opgesteld. De laser kan tussendoor pauzeren, bepaalde gedeelten meermalen verhitten of het vermogen veranderen.

Het totale proces van het inbrengen van het glas in de oven tot en met het afkoelen duurt ongeveer een half uur. De laser zelf heeft, afhankelijk van de gewenste vorm, maar een paar minuten nodig. Na de bewerking koelt het glas buiten de oven af en maakt aldus plaats voor het volgende werkstuk zonder dat de oven hoeft te worden afgekoeld. Dat is energetisch duidelijk efficiënter dan conventionele methoden. De laser vergt weliswaar de nodige energie, maar de korte bewerkingstijden besparen weer stroom.

Bewegende spiegels

De onderzoekers gebruiken een krachtig model CO₂-laser die in de industrie vaak voor materiaalbewerking wordt gebruikt. De laserstraal treft het werkstuk niet direct, maar wordt via een bewegende spiegel in het inwendige van de oven geleid. Op deze manier kan men de laserstraal snel en eenvoudig positioneren aangezien men niet de totale laseropstelling hoeft te bewegen.

Momenteel kunnende onderzoekers glas tot een kantlengte van 100 cm bewerken en ook vorm aan beide zijden van de glasschijf aanbrengen. In de volgende stap experimenteren de onderzoekers met verschillende glassoorten en beproeven meer varianten in de productie om de veelheid aan productvormen te vergroten.