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Glas wird immer smarter

13.08.2018

In manchen Science-Fiction-Filmen ist Smart Glass bereits Realität. Morgens nach dem Aufstehen werden auf den Badezimmerspiegel die wichtigsten Nachrichten projiziert. Glasfassaden von Gebäuden werden zu Trägern von Nachrichten und Werbebotschaften. Im Büro erfolgt der Zutritt per in die Scheibe integriertem Scanner. Vieles davon ist noch Fiktion. Doch diverse Aussteller auf der glasstec 2018 beschäftigen sich mit dem Thema intelligente Gläser und zeigen interessante Entwicklungen.

OLEDs sind Flächenlichtquellen. Ihr Licht ist in etwa mit dem des Himmels vergleichbar.
Bei Glastrennwänden auf Büroetagen ist es oft schon möglich, zwischen Transparenz und Blickdichtigkeit zu wechseln.

Fakt ist, dass das Thema Smart Glass gerade in der Gebäudearchitektur aktuell noch sehr stiefmütterlich behandelt wird, obwohl bereits heute technisch vieles möglich wäre. 

Verschiedene Varianten von Smart Glass kennt man beispielsweise vom Smartphone. In einem Beitrag der Huffington Post aus dem Jahr 2014 prognostiziert der Autor, dass dank der Glastechnologie bei Smartphones und Tablets schon bald die Möglichkeit bestehen könnte, diese komplett transparent herzustellen. Dies hätte beispielsweise den Vorteil, dass man statt Google Maps zu nutzen, um ein Restaurant auszuwählen, einfach nur durch das Smartphone hindurchschaut und alle Straßen um sich herum scannt. Die Software verrät einem dann, wo sich passende Restaurants in der Nähe befinden. 

Auf intelligentes Glas trifft man heute bereits in vielen Autos der gehobenen Mittel- und Oberklasse. Hier werden beispielsweise interaktiv Informationen von Messsensoren und den ins Fahrzeug integrierten Kameras auf die Front- oder Seitenscheiben gebracht. Die Vernetzung mit den Smartphones und Tablets der Insassen ist selbstverständlich möglich. Auch die Lichtdurchlässigkeit des Fahrzeugglases lässt sich unter Einfluss von Sonnenlicht (photochromes Glas), Hitze (thermochromes Glas) oder elektrischer Spannung (elektrochromes Glas) verändern. Natürlich ist das alles auch im Gebäudesektor denkbar. Doch in Bezug auf intelligentes Glas im Gebäude ist heute oft nur die Möglichkeit gemeint, bei Trennwänden zwischen Transparenz und Transluzenz umswitchen zu können. Vor allem in der Büroarchitektur, wo hauptsächlich in teuren Metropolen auf relativ kleinen Flächen durch mobile Trennwände immer wieder neue Räume entstehen können, werden Gläser mit diesen Eigenschaften zunehmend zu wichtigen Gestaltungsmitteln. Per Wandschalter oder Fernbedienung können die Nutzer zwischen durchsichtig oder nicht durchsichtig wählen. Dieser Effekt lässt sich bei durch Flüssigkristalle in einer leitenden Schicht beliebig oft wiederholen. Je nach Wunsch sind so auf Knopfdruck ungestörte oder offene Konferenzsituationen, Kundengespräche oder Arbeitsgruppensitzungen möglich. Nach dem Ausschalten der Stromversorgung ordnen sich die Kristalle neu und das Glas erhält wieder seine opake Glasfläche. 

Flächiges Glas wird zum Leuchtmittel 

Ein anderes Thema ist die Beleuchtung. Eine gute und effiziente Beleuchtung erleichtert unseren Alltag. Dies gilt nicht nur für Flure und Treppenhäuser, sondern für den Objektbau als Ganzes. Mit OLED (organische Licht emittierende Dioden) findet zunehmend eine neue Lichttechnik Einzug ins Gebäude. OLEDs geben im Gegensatz zu herkömmlichen LEDs und allen anderen Lichtquellen ihr Licht über die gesamte Fläche ab. Sie sind somit die ersten echten Flächenlichtquellen – was völlig neue Gestaltungsmöglichkeiten erlaubt. Ihr Licht ist in etwa mit dem des Himmels vergleichbar, während jenes herkömmlicher Lichtquellen eher dem Sonnenlicht gleicht. Und das Licht ist blendfrei.

OLEDs sind sehr dünn und haben meist eine „Dicke“ zwischen nur 0,7 und 1,8 Millimeter. Da sie nur gut 30 Grad warm werden, ist eine Kühlung nicht nötig. Damit ermöglichen OLEDs auch Anwendungen mit Materialien, die bislang in Verbindung mit Licht nicht genutzt werden konnten. Und sie ermöglichen Licht an Stellen, die bislang nicht unbedingt mit Beleuchtung in Verbindung gebracht wurden. So lässt sich beispielsweise in Zukunft die Fensterscheibe im Bürogebäude „einschalten“, wenn angenehmes Umgebungslicht gewünscht wird. Auch eine Rundumbeleuchtung in der heimischen Glasdusche ist denkbar, wenn dort OLEDs integriert sind. OLEDs können auch in 3-D-Form hergestellt werden, beispielsweise in Form eines Trinkglases. Stellt der Nutzer dieses dann auf eine Theke, beginnt es mittels einer dort installierten Induktionsfläche zu leuchten. 

Das O in OLED steht für „Organisch“. Tatsächlich verwenden alle Hersteller aber weder tierische noch pflanzliche Komponenten. OLEDs bestehen aus zwei Glasscheiben. Auf die Glasscheiben werden während der Produktion sehr dünne Schichten aus Kohlenwasserstoff basierten Chemikalien aufgedampft. Kohlenwasserstoff zählt zu den organischen Chemikalien, daher erklärt sich der Name. Die Produktion ist Hightech. Die zahlreichen Schichten, die das Licht erzeugen, sind dünner als ein menschliches Haar, das 1.000 Mal der Länge nach geteilt wurde. Tatsächlich werden in der Produktion einzelne Atome aufeinandergestapelt, um später das natürliche Licht zu erzeugen. 

Normalerweise wird eine Schicht Aluminium als Kathode verwendet, weshalb die OLED im ausgeschalteten Zustand wie ein Schminkspiegel aussieht. Ersetzt man das Aluminium durch Silber, das nach dem Verdampfen nicht so stark reflektiert, erscheint die OLED transparent. Diese Möglichkeit, Licht aus einem scheinbaren durchsichtigen Glas zu erzeugen, ohne dass die Lichtquelle im ausgeschalteten Zustand sichtbar ist, lässt sich nur mit dieser Technik erreichen. In die Fassade integriert, ist intelligentes Glas in der Lage, Energiekosten zu senken, denn Sonnenlicht kann je nach Bedarf entweder geblockt oder durchgelassen werden. Zudem kann solch ein Glas gerade in Gebäuden mit großen Glasfassaden – Bürokomplexe oder Wolkenkratzer – eine echte Alternative zu mechanischen Jalousien sein. Und wenn die hierzu nötige Technologie aus dem Gehäuse direkt in das Glas wandert, spart man sogar Platz, der sich so für andere Dinge nutzen lässt. 

Gearbeitet wird auch an speziellen Beschichtungen, das Glas entspiegelt und selbstreinigend macht. Diese Beschichtungen könnten beispielsweise die Leistungsfähigkeit von Solarzellen erhöhen und so die Gewinnung von Sonnenenergie deutlich steigern. Leider sind viele dieser Entwicklungen noch nicht über das Prototypenstadium hinausgekommen und haben Marktreife erlangt. Und häufig sind die Material- und Installationskosten zu hoch und die Lebensdauer noch zu kurz. Einige Aussteller auf der glasstec in Düsseldorf greifen das Thema Smart Glass auf und präsentieren den Besuchern intelligente Lösungsansätze.

Interview

Hat die Branche vielleicht eine Entwicklung verschlafen? Das wollten wir von Professor Dr. Ulrich Knaack von der TU Darmstadt (D) wissen. 

Herr Professor Knaack, was kann Ihrer Meinung nach in zehn Jahren eine intelligente Glasfassade leisten? 
Ulrich Knaack: Es werden viele interessante Dinge entwickelt, und Themen wie Display und OLED gehören dazu. Und ja, wenn wir diese Dinge in die Hülle des Gebäudes einbringen, werden Fassaden aktiver und können mehr zur Funktion des Gebäudes beitragen. Denkbar ist beispielsweise, dass nicht nur Trennwände, sondern die Fassade selbst gesteuert wird, ein Display ist und damit Teil eines Büros. Also der Arbeitsfläche, auf der die Menschen tätig sind. Und dies nicht nur als Bildschirm für Kommunikation und Information, sondern als Arbeitsfläche. 

Woran liegt es, dass die Entwicklung dieser Technologien nur so verhalten voranschreitet? 
Verhalten – na ja. Wir haben es mit Bauwerken zu tun, nicht mit Konsumgütern. Bauwerke haben einen hohen Kostenaufwand, müssen über einen langen Zeitraum funktionieren und haben aufgrund der Größe und der möglichen Schadensfolgen einen hohen Sicherheitsanspruch. Entsprechend komplex sind die Entwicklung und die Herstellung. Betrachtet man den Werkstoff Glas als solches, lässt sich feststellen, dass in den letzten 30 Jahren enorme Schübe in der Materialentwicklung, Integration in die Energiegewinnung und Steuerung sowie in gestalterischer Hinsicht erfolgt sind. Das transparente Haus ist heute möglich! Und dies innerhalb einer Generation von Wissenschaftlern, Ingenieuren und Gestaltern. Kaum ein anderer Werkstoff kann das von sich behaupten. Aber dennoch ist das Ende der Entwicklung nicht erreicht und neue Themen sind erkennbar. Neben den technischen Aspekten gilt es auch die Funktion an sich zu entwickeln. Was wollen wir, was werden wir wirklich nutzen und welche Kosten sind wir bereit, für diese Funktion zu tragen? Das sind die spannendsten Fragen der Entwicklung.

GLASSTEC

23. bis  26. Oktober 2018 in Düsseldorf 
International Trade Fair for glass – Production, Processing, Products 

Vom 23. bis 26. Oktober findet in der Messe Düsseldorf mit der glasstec 2018 die Weltleitmesse rund um den Werkstoff Glas statt. Der Schwerpunkt der diesjährigen glasstec liegt auf interaktivem Glas. 
Die letzte glasstec 2016 zählte 40.105 Besucher aus 121 Ländern, denen 1.237 Aussteller aus 52 Ländern ihre neuesten Produkte, Maschinen, Entwicklungen und Visionen präsentierten. 
Die Sonderschau glass technology live in Halle 11, in der innovative Lösungen und zukunftsgerichtete Technologien vorgestellt werden, widmet sich diesmal den Schwerpunktthemen Interaktive Fassaden/Display Glas, Energie und Performance, Konstruktives Glas (massives Glas/Dünnglas). In Halle 10 verbinden die unter der Dachmarke glasstec conference zusammengefassten Konferenzen die Theorie mit der Praxis.
Nähere Informationen: www.glasstec.de

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