Schadensanalysen an sprödbrechenden Werkstoffen

© Foto Fraunhofer IWM

Schadensanalyse

Das Fraunhofer IWM hat auf Grundlage jahrelanger Erfahrung mit Schadensfällen Konzepte für die Charakterisierung und Analyse von Schäden an sprödbrechenden Werkstoffen wie Glas und Silizium entwickelt. Diese Konzepte wurden vielfach an Glasbauteilen für den Einsatz im Automobil und in der Architektur sowie an Solarmodulen und Solarzellen zur Aufklärung von Schadensursachen angewendet. Durchgeführt werden Untersuchungen an Einzelscheiben, Wirtschaftsglas, Solar-Wafern und Solarzellen sowie an ganzen Baugruppen wie Fenstern, komplexen Verglasungen oder Solar-modulen, die im Einsatz oder schon während der Produktion geschädigt wurden oder gebrochen sind. Die Untersuchungen liefern Aussagen zu Bruchmechanismus, Schadensursachen, Anfangsschädigungen und Bruchverlauf. Die Identifizierung der Schadensursachen geben dem Kunden wertvolle Hinweise zur Entwicklung von schädigungsarmen Fertigungsprozessen und zur Verbesserung der mechanischen
Beständigkeit der Produkte im Betrieb.

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Absplitterung an einer Wafer-Kante als Folge eines Handlingfehlers

Festigkeitsuntersuchungen

In Festigkeitsuntersuchungen nach einzelnen Fertigungsschritten wird der Eintrag von rissartigen Schädigungen in das spröde Material und die Vergrößerung von Vorschädigungen durch die jeweiligen Fertigungsschritte quantifiziert. Durch systematische Untersuchungen werden kritische Fertigungsschritte identifiziert. Das Wissen um die kritischen Fertigungsschritte ermöglicht zielführende Modifikationen von Fertigungsabläufen zur Verbesserung der Produkte und deren Zuverlässigkeit und Lebensdauer.

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Prozessanalysen

In Prozessanalysen werden Auswirkungen von einzelnen Prozessschritten der Fertigung auf mechanische Eigenschaften und Festigkeit ermittelt. Die Analysen beinhalten je nach Anwendungsfall experimentelle Messungen z.B. von Temperaturen und Spannungen, Untersuchungen und Tests am Produktionsstandort sowie numerische Simulationen zur Darstellung von auftretenden Belastungen und zum Eintrag von Eigenspannungen und Schädigungen. Sie liefern unseren Kunden fundierte Daten zur Bewertung von Produktionsschritten und für die Prozessoptimierung. Zur Früherkennung vorgeschädigter Teile, auch zur Aussonderung bereits in Zwischenschritten im Fertigungsprozess, werden spezifische Prüfverfahren entwickelt. Die erforderlichen quantitativen Kriterien für eine Einordnung als »gute« oder »schlechte« Teile werden aus bruchmechanischen Analysen gewonnen.

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Anwendungsbeispiele

Mit jahrzehntelanger Erfahrung in der Aufklärung von Schadensfällen an sprödbrechenden Werkstoffen wie Glas und Silizium arbeiten wir eng und vertrauensvoll mit unseren Kunden zusammen. Unser methodisches Vorgehen in der Aufklärung von Schäden führte vielfach zu Verbesserungen, Weiterentwicklungen und erhöhte die Sicherheit der Produkte.


Werkstoffe 

Floatglas

VSG, ESG, TVG

Technische Gläser

Quarzglas

Wirtschaftsglas

Glaskeramik
 

Verfahren

Bearbeitungsprozesse (Sägen, Schleifen, Polieren)

Ätzen, Beschichten

Löten, Laminieren

Bedrucken, Sintern

Handling
 

Bauteile

Automobilverglasungen (ESG und VSG, z.B. Dachfenster, Front- und Heckscheiben)

Bedruckte und veredelte Glasteile (z.B. Glastrennwände im Bauwesen)

Optische Linsen (z.B. IR-Linsen)

Silizium-Wafer, Solarzellen, Solarmodule

Mikrosystemtechnik- und Präzisionsbauteile

 

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