28 november 2019

Primeur in Transparante Glasverbindingen

‘Ik weet nog niet wat, maar hier kun je iets moois mee!’ Dit is een veelgehoorde reactie op mijn afstudeeronderzoek naar gelast glas. In dit onderzoek heb ik een basale glasbewerking, zo oud als de uitvinding van glas zelf, toegepast en opgeschaald naar een wereldprimeur.

Versmolten glasverbindingen

Glas is een fascinerend materiaal. Door de transparantie wordt het al eeuwen in gebouwen toegepast. In de laatste decennia is dit van opvulmateriaal naar constructief materiaal ontwikkeld. Helaas zijn de constructieve verbindingen nog vaak stalen, ondoorzichtige, in het oog springende onderdelen. Ik heb een verbindingsmethode onderzocht die hier een oplossing voor kan bieden: versmolten glasverbindingen.

Glas en warmte

Glasblazen is een eeuwenoude techniek waarbij het gesmolten glas een nieuwe vorm krijgt. Staal bewerken we al decennia door het aan elkaar te lassen. Toch is deze voor de hand liggende techniek nooit toegepast om glazen constructieonderdelen te verbinden. Waarom niet? Glas en warmte zijn geen vrienden. Als glas opwarmt, zet het uit en dit veroorzaakt thermische spanningen in het glas. Er zijn enkele toepassingen van gelast glas bekend maar die zijn uitgevoerd met speciaal hittebestendig en veel dunner glas. In mijn onderzoek heb ik gebruik gemaakt van een veelgebruikte en goedkope glassoort, natriumkalkglas. Daarbij heb ik platen met een dikte van 10 mm gekozen; een veel gekozen dikte voor constructief glas.

Eindige elementen model

Hoe kan thermische breuk worden voorkomen tijdens het lassen van glas? Om deze vraag te beantwoorden heb ik een eindige elementen model gemaakt van het lasproces. Hierbij is het de uitdaging om goed om te gaan met de fase van het glas. In vloeibaar glas zit geen spanning, wat gunstig is. Het smeltpunt van glas is nu net wat glas uniek maakt. Het heeft namelijk geen smeltpunt, maar een bandbreedte aan temperatuur waarin het materiaal overgaat van vloeibaar naar vast. Voor mijn model heb ik deze bandbreedte bepaald en materiaaleigenschappen als stijfheid en thermische uitzetting hierop aangepast. De conclusie van dit onderzoek is dat het glas moet worden voorverwarmd, dat tijdens het lassen de warmte op de gehele las moet worden geïntroduceerd en dat het warmteverlies door straling naar de omgeving moet worden beperkt.

Samenwerking

Vervolgens heb ik de samenwerking opgezocht met Frans Folst en Tom Jansen, docenten van de glasblaasopleiding van de Leidse Instrumentmakersschool. Dankzij de diepgaande vakkennis van deze behulpzame professionals, ontstond er een productieproces voor gelaste T-stukken. Het glas wordt voorverwarmd en vervolgens wordt er een kleine opening in de oven gemaakt, om het warmteverlies door straling te beperken. Dan wordt een lijnbrander gebruikt om het glas gelijkmatig langs de gehele las te verhitten. Daarna wordt het glas op elkaar gedrukt. De oven wordt gesloten en het glas koelt langzaam af. Zo zijn er drie gelaste T-stukken gemaakt. Deze proefstukken zijn destructief getest. Ter vergelijking zijn gelijmde T-stukken beproefd. Het aantal proefstukken is te klein voor harde conclusies over capaciteit. De capaciteit van alle proefstukken vielen in dezelfde ordegrootte. De las had niet de hoogst gemeten capaciteit, maar wel de kleinste spreiding in de resultaten. Dit zou kunnen betekenen dat de sterkte consistent is. De scheuren in de gelaste proefstukken liepen niet langs het verbindingsvlak van de las. Sommige scheuren leken ongehinderd van lijf naar flens te zijn gelopen. De las is dus niet per definitie de zwakste schakel in het object.

Conclusie

De conclusie van mijn onderzoek is dat het mogelijk is om 10 mm dik natriumkalkglas te lassen. Dit is een wereldprimeur met veelbelovende toepassingen voor de bouw. Het concept glaslassen grijpt aandacht en intrigeert. Dit onderzoek is een eerste verkenning, maar voor het in een gebouw kan worden toegepast, is er nog veel onderzoek nodig. Om dit onderzoek te lanceren, willen we ook het concept verder ontwikkelen. Waar gaan we het toepassen? In welk ontwerp komt de las tot zijn recht zonder te compromitteren op veiligheid? Hoe formuleren we een gezond ondernemingsplan? Dit onderzoek toont wederom dat technisch alles mogelijk is. Ik wil iedereen uitnodigen om mee te denken. We weten allemaal: ‘Hier kun je iets moois mee!’ Maar wat?

Afbeelding: 20180702_141128 (1)

Reacties (1)

30-03-2020 08:51:02 Uw naam kenny martens
Beste,

Ik heb misschien wel een goede toepassing om het verlassen van glas toe te passen en uit te testen naar de praktijk toe. Tijdens mijn doctoraat heb ik het één en ander ontwikkeld met transparante verbindingen, én dit zou een mooie aanvulling zijn. Daarbij wordt een ontwikkeingsmandaat ingediend om hier verder te velden te gaan verkennen én verlassen van glas zat daar ook bij.
Vanuit vitroplena zijn we dus zeker bereid mee op zoek te gaan om dit verder te gaan ontwikkelen en toepassingen te creëren.

Gelieve mij te contacteren op
kenny.martens@vitroplena.be

Bedankt!

Uw reactie

Deel dit bericht