Laser statt Gasbrenner


Kombinationen von Glas mit Metall finden weite Verbreitung zum Beispiel 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.

Jetzt wurde von Wissenschaftlern 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.

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 Werkstoffes Glas.

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 zum Beispiel durch einen Scheibenlaser bereitgestellt. 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 Prozent gegenüber der Fertigung mit Gasbrennern erreicht werden. Im Vergleich zur Flamme war der Eintrag von Kondenswasser in die Fügezone ausgeschlossen.

COMPAMED.de; Quelle: Laser Zentrum Hannover e.V.