Investigadores del Instituto Fraunhofer de Mecánica de Materiales IWM han desarrollado un nuevo proceso que puede doblar hojas de vidrio para producir esquinas angulares. A diferencia de los procesos convencionales, esto no perjudica las propiedades ópticas del vidrio. El vidrio curvado parece destinado a desempeñar un papel clave en el diseño de edificios futuros, y también existen aplicaciones potenciales en los campos de la tecnología médica y el diseño industrial.

Generalmente hablando, el vidrio de la ventana es plano. Al construir las paredes de un edificio, Por lo tanto, se dejan aberturas para que las ventanas se inserten posteriormente. De vez en cuando, sin embargo, Los bloques de oficinas inteligentes y los edificios de apartamentos cuentan con ventanas que envuelven las esquinas de la estructura. Lograr esto, los fabricantes de ventanas unen dos paneles de vidrio en ángulo, utilizando un perfil de metal o una unión adhesiva. Ahora, sin embargo, investigadores del Instituto Fraunhofer de Mecánica de Materiales IWM en Friburgo han desarrollado una forma espectacular de doblar láminas de vidrio, en ángulos de 90 °, por ejemplo, de modo que la esquina así producida sea afilada y angular. En otras palabras, han hecho de la esquina una parte integral de una sola hoja de vidrio. "Ya hemos recibido muchos comentarios positivos de los arquitectos, "dice Tobias Rist, un especialista en conformado de vidrio en Fraunhofer IWM y jefe del grupo de conformado y mecanizado de vidrio. "Muchos de ellos ahora están ansiosos por saber cuándo estará disponible este vidrio de esquina. Pero nuestro sistema de laboratorio solo procesa láminas de vidrio de un metro cuadrado de tamaño , por lo que solo podemos producir prototipos ". Por lo tanto, el equipo de investigación está ansioso por unir fuerzas con socios y ampliar el proceso para producir formatos más grandes.

Vidrio con una esquina angular de 90 °

Por supuesto, ya existe maquinaria para doblar vidrio. Tecnología actual, sin embargo, es incapaz de producir curvaturas estrechas o una curva de bordes limpios de 90 °. Y lo que es más, Los procesos convencionales a menudo perjudican las propiedades ópticas del vidrio. Para doblar una hoja de vidrio, se coloca en un molde de metal y luego se recalienta. Esto hace que el vidrio sea suave y maleable, para que se le pueda dar forma de acuerdo con los contornos del molde. Esto puede provocar que el vidrio se deforme en los puntos de contacto con el soporte. Entonces, una vez que el vidrio se haya enfriado, quedan huellas débiles que son visibles cuando se inspeccionan a corta distancia. Es más, el proceso de moldeo hace que se formen ondulaciones en la superficie del vidrio, con el resultado de que la luz ya no se refleja de manera uniforme. Cuando los transeúntes miran las partes curvas de la fachada de vidrio de un edificio, por tanto, los reflejos de objetos como árboles o señales de tráfico aparecen distorsionados. Similar, los objetos que se ven desde el interior del edificio se ven extrañamente sesgados.

Horno especial desarrollado internamente

El equipo de Fraunhofer IWM ha superado este problema desarrollando su propio horno. En lugar de calentar toda la hoja de vidrio hasta que se ablande, sólo se calienta hasta ese punto el área del vidrio donde se va a realizar la curvatura real. Esto se hace por medio de un láser y espejos, que guían el potente rayo a lo largo de la línea de curvatura. El horno se calienta a unos 500 ° Celsius, justo por debajo de la llamada temperatura de transición vítrea, momento en el que el vidrio se ablanda. "Y luego el láser solo tiene que calentar el vidrio en el área relevante unos pocos grados más hasta que alcanza la temperatura de transición vítrea, y podemos doblarlo, "Rist explica. En este caso, la flexión se logra por medio de la gravedad. En el horno la hoja de vidrio descansa sobre un soporte que sólo se extiende hasta la línea de la futura curva. Una vez que el láser ha calentado el vidrio a lo largo de esta línea, la hoja de vidrio se vuelve blanda y se dobla simplemente por la fuerza de la gravedad. Dado que solo la línea de la curva se calienta hasta que se ablanda, en lugar de toda la hoja, no se crean huellas donde la hoja descansa sobre el soporte. En otras palabras, el vidrio permanece perfectamente liso excepto donde se ha doblado.

Radios de curvatura graduados para estructuras sándwich

Al desarrollar el proceso, los investigadores primero construyeron sofisticados modelos informáticos del proceso de plegado. Esto les mostró lo rápido que tiene que viajar el láser para garantizar que el vidrio se ablande de la manera requerida y de la manera más uniforme posible. Dado que el vidrio es un mal conductor térmico, También era importante calcular la rapidez con la que el calor del láser penetra desde la superficie hasta el interior del vidrio y la medida en que el calor del láser se propaga lateralmente desde el punto del láser a la hoja de vidrio. Armados con el conocimiento adquirido en el proceso de modelado, los investigadores luego se pusieron a experimentar. "Ahora sabemos cómo controlar el láser para doblar vidrio del grosor requerido para lograr el ángulo exacto (o radio de curvatura) que queremos, ", dice Rist." Somos los primeros en ser capaces de producir una curva de 90 ° como esta. Los arquitectos que han visto los resultados están realmente entusiasmados ". Además, El proceso también se puede utilizar para doblar una serie de láminas de vidrio a niveles específicos, radios graduados para producir estructuras sándwich y láminas de laminado, vidrio de seguridad y aislante.

Según Rist, Existen aplicaciones potenciales en muchas otras áreas además de la arquitectura, incluido el diseño industrial. Por ejemplo, esta técnica podría usarse para cubrir electrodomésticos con una vaina continua de vidrio, en lugar de la combinación habitual de plástico y láminas de metal. Esta piel de vidrio se extendería desde la parte superior hasta el frente en ángulo del aparato, sin huecos ni juntas, y cubrir un panel de control con pantalla táctil. Un diseño de este tipo no solo sería muy atractivo sino también fácil de limpiar debido a la superficie libre de huecos.

Por razones de higiene, El vidrio también es un material ideal para la fabricación de equipos médicos. Acero, por el contrario, es relativamente fácil de rayar. Luego se requieren altas temperaturas o desinfectantes fuertes para erradicar los gérmenes que pueden acumularse en la superficie marcada. Los equipos con superficie de vidrio son mucho más fáciles de limpiar, sobre todo porque el vidrio es muy resistente a los arañazos y puede soportar agentes de limpieza agresivos. "Utilizando nuestro proceso, sería posible producir una sola funda de vidrio para cubrir la parte superior y los lados de dicho equipo, "dice Rist." Y esto también evitaría bordes o juntas donde los gérmenes podrían acumularse ". De hecho, hay una gran cantidad de aplicaciones en las que este nuevo vidrio resultaría beneficioso, incluidos los accesorios de la tienda, como vitrinas y mostradores refrigerados. Por tanto, Rist y su equipo están dispuestos a trabajar con fabricantes de una amplia variedad de sectores.