Un élément d'angle à double vitrage réalisé avec le nouveau procédé de bombage du verre. Crédit :Fraunhofer IWM
Des chercheurs de l'Institut Fraunhofer de mécanique des matériaux IWM ont mis au point un nouveau procédé qui permet de plier des feuilles de verre pour produire des coins anguleux. Contrairement aux procédés conventionnels, cela n'altère pas les propriétés optiques du verre. Le verre bombé semble destiné à jouer un rôle clé dans la conception future des bâtiments, et il existe également des applications potentielles dans les domaines de la technologie médicale et du design industriel.
En général, la vitre est plate. Lors de la construction des murs d'un bâtiment, des ouvertures sont donc laissées pour que les fenêtres soient insérées plus tard. Parfois, cependant, les immeubles de bureaux et les immeubles d'habitation intelligents sont dotés de fenêtres qui s'enroulent autour des coins de la structure. Pour y parvenir, les fabricants de fenêtres joignent deux vitres en biais, soit à l'aide d'un profilé métallique soit d'un adhésif. Maintenant, cependant, des chercheurs de l'Institut Fraunhofer de mécanique des matériaux IWM à Fribourg ont développé une manière spectaculaire de plier des feuilles de verre à des angles de 90°, par exemple - de sorte que le coin ainsi réalisé soit net et anguleux. En d'autres termes, ils ont fait du coin une partie intégrante d'une seule feuille de verre. "Nous avons déjà eu beaucoup de retours positifs des architectes, " dit Tobias Rist, spécialiste du formage du verre chez Fraunhofer IWM et responsable du groupe Glass Forming and Machining. » Beaucoup d'entre eux souhaitent désormais savoir quand ce verre d'angle sera disponible. Mais notre système de laboratoire ne traite que des feuilles de verre d'un mètre carré. , nous ne pouvons donc produire que des prototypes. » L'équipe de recherche est donc désireuse de s'associer à des partenaires et d'intensifier le processus pour produire des formats plus grands.
Verre avec un angle angulaire de 90°
Bien entendu, des machines pour bomber le verre existent déjà. Technologie actuelle, cependant, est incapable de produire des courbures étroites ou un coude net de 90°. Quoi de plus, les procédés conventionnels altèrent souvent les propriétés optiques du verre. Pour plier une feuille de verre, il est placé dans un moule métallique puis réchauffé. Cela rend le verre souple et malléable, de sorte qu'il puisse être façonné selon les contours du moule. Cela peut entraîner une déformation du verre aux points de contact avec le support. Donc une fois le verre refroidi, de faibles empreintes restent visibles lorsqu'elles sont inspectées de près. De plus, le processus de moulage provoque la formation d'ondes à la surface du verre, avec pour résultat que la lumière n'est plus réfléchie uniformément. Lorsque les passants regardent les parties courbes de la façade vitrée d'un bâtiment, les reflets d'objets tels que des arbres ou des panneaux de signalisation apparaissent donc déformés. De la même manière, les objets vus de l'intérieur du bâtiment semblent étrangement faussés.
En utilisant le nouveau procédé de bombage du verre au laser, il est possible d'obtenir des rayons de courbure définis avec précision et extrêmement petits, de sorte que même le verre de sécurité feuilleté peut être plié dans un coin. Les feuilles de verre de l'image ont une épaisseur de trois millimètres. Crédit :Fraunhofer IWM
Four spécial développé en interne
L'équipe de Fraunhofer IWM a contourné ce problème en développant son propre four. Au lieu de chauffer toute la feuille de verre jusqu'à ce qu'elle devienne molle, seule la zone du verre où le bombage réel doit avoir lieu est chauffée à ce point. Cela se fait au moyen d'un laser et de miroirs, qui guident le faisceau puissant le long de la ligne de pliage. Le four est chauffé à environ 500° Celsius, juste en dessous de la température dite de transition vitreuse, à quel point le verre devient mou. "Et ensuite, le laser n'a plus qu'à chauffer le verre au niveau de la zone concernée de quelques degrés supplémentaires jusqu'à ce qu'il atteigne la température de transition vitreuse, et nous sommes capables de le plier, " explique Rist. Dans ce cas, le pliage s'effectue par gravité. Dans le four, la feuille de verre repose sur un support qui ne s'étend que jusqu'à la ligne du futur virage. Une fois que le laser a chauffé le verre le long de cette ligne, la feuille de verre devient molle et se plie uniquement par la force de gravité. Étant donné que seule la ligne du coude est chauffée jusqu'à ce qu'elle soit molle, plutôt que la feuille entière, il n'y a pas d'empreintes créées là où la feuille repose sur le support. En d'autres termes, le verre reste parfaitement lisse sauf là où il a été bombé.
Rayons de courbure gradués pour structures sandwich
En développant le processus, les chercheurs ont d'abord construit des modèles informatiques sophistiqués du processus de pliage. Cela leur a montré à quelle vitesse le laser doit se déplacer afin de s'assurer que le verre devient doux de la manière requise et aussi uniformément que possible. Le verre étant un mauvais conducteur thermique, il était également important de calculer à quelle vitesse la chaleur du laser pénètre de la surface à l'intérieur du verre et dans quelle mesure la chaleur du laser se propage latéralement du point laser dans la feuille de verre. Fort des connaissances acquises lors du processus de modélisation, les chercheurs se sont alors lancés dans l'expérimentation. « Nous savons maintenant comment contrôler le laser afin de plier le verre de l'épaisseur requise pour obtenir l'angle exact - ou le rayon de pliage - que nous voulons, " dit Rist. "Nous sommes les premiers à pouvoir produire un coude à 90° comme celui-ci. Les architectes qui ont vu les résultats sont vraiment excités. le procédé peut également être utilisé pour plier une série de feuilles de verre à des fins spécifiques, rayons gradués de manière à réaliser des structures sandwich et des feuilles de stratifié, verre de sécurité et isolant.
Selon Rist, il existe des applications potentielles dans de nombreux autres domaines en dehors de l'architecture, y compris le design industriel. Par exemple, cette technique pourrait être utilisée pour recouvrir les appareils électroménagers d'une gaine continue de verre, au lieu de la combinaison habituelle de plastique et de tôles. Cette peau de verre s'étendrait du haut vers l'avant incliné de l'appareil, sans lacunes ni joints, et couvrir un panneau de commande à écran tactile. Une telle conception serait non seulement très attrayante mais également simple à nettoyer en raison de la surface sans espace.
Pour des raisons d'hygiène, le verre est également un matériau idéal pour la fabrication d'équipements médicaux. Acier, par contre, est relativement facile à gratter. Une chaleur élevée ou des désinfectants puissants sont alors nécessaires pour éradiquer les germes qui peuvent s'accumuler dans la surface rayée. L'équipement avec une surface en verre est beaucoup plus facile à nettoyer, notamment parce que le verre est très résistant aux rayures et est capable de résister aux produits de nettoyage agressifs. "En utilisant notre processus, il serait possible de réaliser une seule gaine de verre pour recouvrir le dessus et les côtés d'un tel équipement, " dit Rist. " Et cela éviterait également les bords ou les joints où les germes pourraient s'accumuler. " En fait, il existe une multitude d'applications où ce nouveau verre s'avérerait bénéfique, y compris les aménagements de magasins tels que les vitrines et les comptoirs réfrigérés. Rist et son équipe sont donc désireux de travailler avec des fabricants de secteurs très variés.
