Glass4Flex

Es ist so dünn wie menschliches Haar und wird oftmals als Wunderwerkstoff für Anwendungen in Optik, Biotechnologie oder Halbleiterindustrie bezeichnet: Ultradünnglas. Mit Dicken von weniger als 0,2 mm erscheint die Produktion herausfordernd. Deshalb kümmert sich das Fraunhofer FEP im Verbundprojekt „Glass4Flex“ nun um die Entwicklung einer komplett abgestimmten Prozesskette vom Hersteller bis zur Funktionalisierung.

Sheet-to-Sheet-Verfahren für Formate von 1,2×0,6 Metern

Ultradünnglas ist so dünn wie eine Folie, verfügt dabei über herausragende Oberflächeneigenschaften im Vergleich zu flexiblen Kunststoff- und Metallfolien und weist eine besonders geringe Rauheit, Kratzfestigkeit sowie hohe Transparenz auf. Dieses Eigenschaftsprofil macht den Werkstoff besonders in der Konsumenten-Elektronik und auch in der Automobilindustrie für smarte Touch-Oberflächen und Anzeigen interessant. Denn die Massenfertigung optischer Komponenten erfordert Materialien, die als Basis für die einzelnen Bauteile dienen können. Daneben müssen solche empfindlichen, optischen Systeme gegenüber Umwelteinflüsse verkapselt werden können. Das macht Ultradünnglas für diese Zwecke bestens geeignet. Doch der Trend zu immer dünneren und leistungsfähigeren Anwendungen führt zunehmend zu einer Verschiebung der in Massenvolumen abgesetzten Glasdicken, die sogar deutlich unter 0,2 mm liegen.

Aktuell ist die Herstellung von Gläsern in diesem künftig relevanten Dickenbereich von weniger als 0,1 mm zwar möglich, jedoch nicht immer in den geforderten Spezifikationen realisierbar. Die Herausforderung liegt außerdem in der gesamten Prozesskette seiner Verarbeitung. Neben der eigentlichen Glasherstellung ist die Reinigung und Handhabung sowie die Feststellung von Defekten im Glas von großer Bedeutung für die spätere Verwendbarkeit. Eine Anlagentechnologie, mit der sämtliche Prozessschritte umgesetzt werden können, existiert aktuell noch nicht.

Hier setzt das am 1. April 2019 gestartete, BMBF-geförderte Gemeinschaftsprojekt Glass4Flex an. Im Verbundvorhaben sollen neue Prozesstechnologien als Wegbereiter für flexible Glasanwendungen in optischen Systemen der nächsten Generation entwickelt werden. Im Zentrum des Konsortiums steht die SCHOTT AG als Entwickler und Hersteller des ultradünnen Glases. Die Projektpartner umspannen die gesamte Prozesskette – angefangen bei der Schmid Group, die sich mit der Entwicklung von Reinigungsverfahren sowie der zugehörigen Prozesstechnik für das Dünnglas in in-Line-Reinigungsanlagen beschäftigen wird. Anschließend übernimmt die Gesellschaft für Bild- und Signalverarbeitung (GBS) mbH die Erforschung und Entwicklung der Analyse der 3D-Oberflächeneigenschaften inklusive der 3D-Sensorik und des Prüfautomaten.

Das Projekt adressiert die Handhabung von einzelnen großflächigen flexiblen Dünngläsern mit maximaler Größe von 1,2×0,6 m. Mit den Transfertechnologien für das Dünnglas zwischen den einzelnen Prozessschritten vor und nach der Vakuumbeschichtung beschäftigt sich die Adenso Industrial Services GmbH. Das Fraunhofer FEP wird innerhalb des Projekts an optischen und elektrischen Funktionsbeschichtungen für das Dünnglas im Sheet-to-Sheet-Verfahren auf Basis der bis dahin entwickelten Prozessergebnisse forschen. Im Ergebnis sollen bis 2022 erste großflächig beschichtete Dünngläser mit farbneutralem Kratzschutz und transparenter Elektrode von einer vollständig aufgebauten Prozesskette vorgestellt werden können. Daneben ist es Hauptziel, eine vorwettbewerbliche Infrastruktur aufzubauen, die es Systemherstellern aus allen genannten Gebieten ermöglicht, optische Komponenten auf der Grundlage beschichteter Ultradünngläser herzustellen.

www.fep.fraunhofer.de