Werkstoffe

Für die Röhrenkollektor- (oben) und Parabolrinnentechnik (rechts) will SCHOTT-Rohrglas u.a. verbesserte Antireflex-Schichten entwickeln, die zu höherer Energieausbeute führen.
Klaus Jopp, Journalist, Hamburg

Gezielter Forschen im Verbund

Seit 5000 bis 6000 Jahren nutzt der Mensch den Werkstoff Glas – und doch steckt in dem erstaunlichen Material immer noch ein Innovationspotenzial, das bislang erst ansatzweise ausgelotet ist.

Im Rahmen einer High-Tech-Offensive (HTO) des Bundeslandes Bayern wollen vier Firmen, die ganz unterschiedliche Produkte aus Glas herstellen, zumindest einen Teil der zusätzlichen Möglichkeiten erforschen, die noch in dieser besonderen Zustandsform der Materie verborgen sind. „Werkstoffverbunde und oberflächenveredelte Produkte aus Glas“ – kurz WOPAG – heißt das Projekt, an dem die Wiegand & Söhne GmbH & Co. KG, die Behälterglas für Getränkeflaschen und Verpackungen herstellt, und die Flabeg GmbH, die Flachglas für verschiedenste Anwendungen fertigt, beteiligt sind. Außerdem gehören zum Quartett die Nachtmann GmbH, die sich auf Hauswirtschaftsglas, insbesondere auf Bleikristallglas für Trinkgläser und Geschenkartikel, spezialisiert hat, und die SCHOTT-Rohrglas GmbH in Mitterteich, die vor allem Röhren, Kapillaren und Stäbe aus Spezialglas für Pharmazie, Chemie, Concentrated Solar Power und technische Anwendungen produziert.

Kooperation Industrie und Wissenschaft

Auch in der Architektur könnten Spezialglasrohre interessante Gestaltungsmöglichkeiten bieten, insbesondere dann, wenn sie – wie geplant – mit beispielsweise schmutzabweisenden Beschichtungen versehen werden.
Als wissenschaftlicher Partner wurde die Fakultät für Angewandte Naturwissenschaften der Universität Bayreuth gewonnen, die mit insgesamt sieben Lehrstühlen beteiligt ist“, erläutert Dr. Fritz-Dieter Doenitz, Leiter Entwicklung bei SCHOTT-Rohrglas. Das Vorhaben, das zunächst auf fünf Jahre angelegt ist, verfolgt ehrgeizige Ziele: Zum einen sollen Werkstoffverbunde zwischen Glas und anderen Werkstoffen wie Keramik, Metall und Kunststoff entwickelt werden, die durch ihr Eigenschaftsspektrum völlig neue Anwendungen erschließen. Zum anderen wollen die Beteiligten funktionale Schichten auf Glas erzeugen, die zur Verbesserung der mechanischen, optischen, korrosiven oder elektrischen Merkmale führen. „Voraussetzung für derartige Fortschritte ist die Beherrschung grundlegender materialwissenschaftlicher Phänomene, die einen bedeutenden Praxisbezug haben wie Alterung, Haftung oder Grenzflächen. Gerade hier versprechen wir uns eine intensive Zusammenarbeit mit den Bayreuther Forschern“, so Doenitz. Im Ergebnis sollen kostengünstige und umweltverträgliche Lösungen für die Serienfertigung erreicht werden.

Strenger Kriterienkatalog

WOPAG hat ein finanzielles Volumen von 10 Millionen Euro. SCHOTT ist dabei größter Einzahler mit Eigenmitteln in Höhe von rund 4,35 Millionen Euro. Die Auswahl der Projekte orientierte sich an einem strengen Kriterienkatalog. Als Eckpunkte wurden die forschungs- und technologiepolitische Bedeutung, der Netzwerkgedanke auf Länderebene, die Arbeitsplatzrelevanz und das Kosten- Nutzen-Verhältnis festgezurrt. „Diese Anforderungen erfüllt WOPAG in hervorragender Weise“, betont Hans Spitzner, Staatssekretär im Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft, Verkehr und Technologie. „Glas und Keramik sind trotz ihrer langen Geschichte keine Werkstoffe von vorgestern, sondern Materialien von morgen.“

Schwerpunkt Sonnenenergie

Ein Entwicklungsschwerpunkt von SCHOTT zielt auf die Nutzung der umweltfreundlichen Sonnenenergie. „Wir arbeiten an Komponenten für Röhrenkollektoren und die Parabolrinnentechnik, Schlüsselbauteile für solare Heizkraftwerke“, erklärt Dr. Stephan Tratzky, WOPAG-Projektleiter bei SCHOTT. Bislang reflektieren die Umhüllungen der Kollektoren aus Borosilikatglas rund acht Prozent des Lichtes, eine Antireflexbeschichtung soll diesen Wert halbieren und so die Energieausbeute erhöhen. Zudem soll eine Fügetechnik durch Anschmelzen entwickelt werden, durch die Glas- und Stahlrohre thermisch und mechanisch stabil miteinander verbunden werden können. Ein weiterer Punkt, die Kraft der Sonne intensiver zu „tanken“, sind Absorptionsschichten, die noch bei hohen thermischen Belastungen von 300°C stabil sind.

Interessante Ideen für Glas im Bau

Ganz neue Einsatzgebiete soll Glas auch im Bauwesen erobern. Moderne Sicherheits-Glasrohre mit erhöhter Schlag- und Druckfestigkeit in Form eines Glas-Glas-Verbundes, begehbare Elemente aus Glasscheiben mit zwischenliegenden Rohrsegmenten in Sandwich-Bauweise und leichte, druckfeste Verbundwerkstoffe aus keramischen und silikatischen Materialien mit einer Glasrohrinnenverstärkung könnten in absehbarer Zeit die Phantasie von Architekten anregen. „Wir planen auch die Entwicklung von schmutzabweisenden bzw. selbstreinigenden Außenbeschichtungen von Glasrohren und -stäben für repräsentative Gebäudefassaden“, so Tratzky.