Glass Competence Center
  • Masterarbeit

    Wind and snow loads are usually taken into account for the dimensioning of roof windows. However, hail-storms are not uncommon in spring and fall. The hailstones can reach the size of tennis balls and severely damage or even break through the roof windows. In extensive hail tests, in which defined ice balls are thrown at the glass panes, it can be tested whether the glass structure can withstand a hailstorm. Roof windows are usually made of insulating glass, with laminated glass also being used. Accordingly, many different window configurations are conceivable. With insulating glass, the coupling effect must also be taken into account, so that the hail damage does not necessarily occur on the impact side.

    Betreuer/in: Miriam Schuster , M.Sc.

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  • Masterarbeit

    Issues regarding ecological, economic and social sustainability are pervasive topics in society and are also increasingly affecting the construction industry. In structural glass engineering, the increased use of thin glass represents a decisive development trend with the purpose of reducing glass thickness and thus material usage and weight. Here, the use of thin glass in insulating glazing units (IGU) in window and facade construction offers a promising approach. In this context, the exposure to wind and snow has to be considered in order to ensure that possible products meet the safety requirements in the building sector. Within the scope of the work, these influences are to be investigated in order to determine the required minimum thickness of the glass, depending on different IGU formats. Based on these insights, the CO2 savings potential is of interest and needs to be calculated.

    Betreuer/innen: Jonas Muth , M.Sc., Miriam Schuster , M.Sc.

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  • Bachelorarbeit, Masterarbeit

    Ziel eines aktuellen Forschungsprojektes ist es, komplexe Rissfortschritte während des Glasbruchvorgangs, sowie die resultierenden Bruchstückgeometrie- und -größe zu prognostizieren. Dazu wird am ISM+D unter anderem eine Datenbasis aus experimentellen Untersuchungen erstellt in denen Gläser mit unterschiedlich hohen thermischen Vorspanngraden gezielt gebrochen werden. Die beim Anschlag entstehende Wellenausbreitung im Glaskörper wird mit speziellen Sensoren erfasst. Die Analyse des Bruchbildes erfolgt mittels digitaler Bildbearbeitung.

    Mögliche Themen für eine Abschlussarbeit (Bachelor oder Master):

    - Numerische Charakterisierung von Bruchmorphologien bei thermisch vorgespannten Gläsern

    - Stochastische Modellierung von Bruchmorphologien bei thermisch vorgespannten Gläsern

    Betreuer/in: Miriam Schuster , M.Sc.

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  • Bachelorarbeit, Masterarbeit

    Einscheiben-Sicherheitsglas (ESG) ist ein thermisch vorgespanntes Glas mit, im Vergleich zum thermisch entspanntem Glas, erhöhter Biegezugfestigkeit. Zudem entstehen im Falle des Glasbruches viele kleine Bruchstücke mit stumpfen Kanten, die das Verletzungsrisiko verringern. Die Prüfungen zur Sicherstellung der Biegezugfestigkeit und der Bruchstruktur haben sich seit der Erstveröffentlichung (1996) der relevanten europäischen Produktnorm EN 12150 nicht verändert. Vorgeschrieben ist, täglich zerstörende Prüfungen an begleitend produzierten Glaselementen durchzuführen. Es ist bekannt, dass die Bruchstruktur von der Glasdicke und dem Vorspanngrad abhängt: Bei gleicher Glasdicke führt ein hoher Vorspanngrad zu deutlich kleineren Bruchstücken als ein niedriger Vorspanngrad. Unterschiedliche Vorspanngrade erzeugen unterschiedlich hohe Oberflächendruckspannungen und Kantenmembranspannungen die zerstörungsfrei mittels Spannungsoptik ermittelt werden können.

    Betreuer/innen: Miriam Schuster , M.Sc., Kerstin Thiele , M.Eng.

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  • Bachelorarbeit, Masterarbeit

    Um dem Wunsch nach transparenten Fassaden nachzugehen, sollen durch Glas 3D Druck neuartige Verbindungen für Anwendungen in der Fassade entstehen. Bild 1 zeigt den Bauraum des Glas 3D Druckers der TU Darmstadt, der geschmolzenes Glas auf eine erhitzte Basisplatte aus Glas drucken soll.

    Um den Prozess des Glas 3D Druckens zu verstehen, soll das Aufheizen der Basisplatte mittels Heizplatte und Gasbrenner sowie das anschließende Abkühlen untersucht werden. Um das Bruchrisiko während des Druckens zu kennen und reduzieren zu können, sollen Temperaturen und Spannungen während des Drucks untersucht werden. Dafür steht eine Thermografiekamera zur Temperaturmessung der Glasoberfläche zur Verfügung, siehe Bild 2b. Numerische Simulationen sind möglich, um Spannungen während des Aufheizens zu berechnen. Nach dem Abkühlen können Eigenspannungen im Glas verbleiben, die die optische und mechanische Qualität des Bauteils beeinflussen. Die Eigenspannungen können nach dem Druck mittels Spannungsoptik untersucht werden, siehe Bild 2a. In einer Abschlussarbeit können Versuche zum Aufheizen und Abkühlen der Basisplatte am Glas 3D Drucker durchgeführt werden.

    Betreuer/in: Kerstin Thiele , M.Eng.

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  • Bruchverhalten von Automobil-Frontscheiben im Fußgängerschutz

    Externe Masterthesis bei Volkswagen aus dem Bereich Festigkeit von Gläsern

    25.01.2022

    Masterarbeit

    Die Fahrzeugsicherheit hat die Aufgabe Fahrzeuge so zu entwickeln, dass Unfälle vermieden oder Unfallfolgen möglichst stark verringert werden. Im Bereich des Fußgängerschutzes werden sog. Impaktoren verwendet, um Teile des menschlichen Körpers (Kopf, Hüfte und Bein) abzubilden und die Verletzungsgefahr beim Anprall mit dem Fahrzeug zu bewerten. Die Kriterien und Grenzwerte zur Bewertung der Impaktorlastfälle werden durch die Gesetzgebung (UN R 127) und Verbraucherschutzorganisationen (Euro NCAP) definiert und stetig weiterent-wickelt. So wird beispielsweise der Bereich der Frontscheibe neu in das gesetzliche Aufschlag-gebiet aufgenommen und für den Verbraucherschutztest Euro NCAP über das bisherige Maß erweitert.

    Weitere Informationen, Bewerbungsvoraussetzungen und einzureichende Unterlagen usw. finden Sie auf der Website von Volkswagen:Mehr erfahren

    Betreuer/in: Miriam Schuster , M.Sc.

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  • Bachelorarbeit, Masterarbeit

    Verbundglas besteht aus mindestens zwei Glasscheiben, die durch eine polymere Zwischenschicht verbunden werden. Im Falle des Glasbruches entsteht ein Resttragverhalten bei dem durch Biegung hervorgerufene Zugspannungen über die polymere Zwischenschicht abgetragen werden. Die numerische Abbildung des Materialverhaltens der Zwischenschicht bei großen Verformungen, wie sie im Falle des Versagens einer oder mehrerer Glasscheiben auftreten, ist zurzeit nicht möglich. Das Materialverhalten ist hier sowohl von der Temperatur und Belastungsdauer als auch von der Höhe der Belastung abhängig, sodass nichtlinear viskoelastische Materialmodelle notwendig werden.

    Betreuer/innen: Miriam Schuster , M.Sc., Kerstin Thiele , M.Eng.

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  • 13.01.2022

    Bachelorarbeit, Masterarbeit

    Die Bauindustrie verlangt nach nachhaltigen, energieeinsparenden Lösungen. Insbesondere transparente Fassaden sind für Energieverluste in Gebäuden verantwortlich, weshalb insbesondere energetisch optimierte Fenster- und Fassadensysteme benötigt werden. Um dem Ziel einer nachhaltigen und anpassungsfähigen Gestaltung gerecht zu werden, sollten Systeme, die energetisch optimierte Neubauten und die Erneuerung von Glaskomponenten in bestehenden Gebäuden ermöglichen, jedoch nicht an Materialverbrauch und schlanken Aufbauten einbüßen. Eine Technologie, die die vorgenannten Anforderungen erfüllt, ist die Vakuum- Isolierverglasung (VIG). Durch die Erzeugung eines Vakuums zwischen zwei Glasscheiben, die am Rand hermetisch abgedichtet sind, wird eine hohe thermische Performance bei gleichzeitig sehr dünnem Fensteraufbau möglich, da der Scheibenzwischenraum im Gegensatz zu herkömmlichen Isolierglaseinheiten drastisch reduziert werden kann (von 10-15 mm auf etwa 0,2 mm).

    Um dem atmosphärischen Druck standzuhalten, der durch das erzeugte Vakuum zwischen den Scheiben entsteht, wird winzige Abstandhalter innerhalb des Vakuumspalts positioniert, die verhindern, dass sich die Glasflächen berühren. Eine typische VIG-Anordnung ist in Abbildung 1 dargestellt. Wie man sich vorstellen kann, verhält sich ein solches System nicht wie eine monolithische Glasscheibe gleicher Dicke, sondern eher wie ein Verbundsystem.

    Betreuer/in: Isabell Schulz, M.Sc.

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  • Vakuumisolierglas – Technologie für eine energieoptimierte Gebäudehülle

    Vacuum insulated glazing – A technology for an energetically optimized transparent building envelope

    13.01.2022

    Bachelorarbeit, Masterarbeit

    Bei Vakuumisoliergläsern (VIGs) handelt es sich um eine innovative Fenstertechnologie, die das Potenzial hat, energieeffiziente Gebäude zu revolutionieren. Fenster und transparente Fassaden- elemente sind für einen großen Teil des Wärmeverlustes in Gebäuden und damit für einen großen Kohlenstoff-Fußabdruck verantwortlich. Vakuumisoliergläser (VIGs) bestehen aus Glasscheiben, zwischen denen ein Vakuumzwischenraum erzeugt wird. So können thermische Effekte minimiert und damit die Energiebilanz der transparenten Bereiche von Gebäudehüllen optimiert werden. Damit die Einzelgläser des VIGs der hohen Belastung des Drucks der Atmosphäre über mehrere Jahrzehnte standhalten können, werden wie in untenstehender Abbildung zu sehen kleine Ab- standhalter in den vakuumierten Scheibenzwischenraum eingesetzt. Diese sind sehr klein und ha- ben neben dem Randverbund, welcher das VIG hermetisch versiegelt, einen entscheidenden Ein- fluss auf das mechanische und thermomechanische Verhalten von Vakuumisoliergläsern. Spannend ist nun diesen Einfluss zu untersuchen und Implikationen für die normativ geregelte Verwendung der innovativen Vakuumisoliergläser zu erarbeiten, um einen entscheidenden Beitrag in der Etablierung der energieoptimierten Fenster- und Fassadensysteme in Deutschland und Eu- ropa zu leisten.

    Betreuer/innen: Isabell Schulz, M.Sc., Franz Paschke, M.Sc.

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  • Entwicklung einer Methode zur Qualitätskontrolle bei Vakuumisoliergläsern

    Development of a method for quality control of vacuum insulated glazing

    09.01.2022

    Bachelorarbeit, Masterarbeit

    In dieser Thesis geht es um die Optimierung des Herstellprozesses von Vakuumisoliergläsern (VIG) – innovativen Gläsern, die in energieeffizienten Fenster- und Fassadensystemen zum Einsatz kommen. Aufgrund einer Hauptkomponente des VIG-Systems, den sogenannten Spacern können an der Glasoberfläche eines VIGs während der Produktion Vorschädigungen entstehen, die einen negativen Einfluss auf die Lebensdauer des Systems haben können. Um bereits während der Produktion entsprechende Schädigungen detektieren und den Grad der Schädigung bewerten zu können, ist es Ziel dieser Arbeit eine Methode zur Qualitätskontrolle von Vakuumisoliergläsern zu entwickeln.

    Betreuer/innen: Henrik Riedel, M.Sc., Isabell Schulz, M.Sc.

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  • Bruchzähigkeit bei steifen Klebern: Auslegung und Dimensionierung von Experimenten an Glaskörpern

    Fracture toughness in stiff adhesives: Design and dimensioning of experiments on glass specimen

    21.12.2021

    Masterarbeit

    Das innovative und schaltbare Glasprodukt Eyrise, welches mit Flüssigkristallen gefüllt ist, kann innerhalb weniger Sekunden seine Transparenz und Farbe verändern. Im Randbereich sind die Glasscheiben des Produktes umlaufend mit einem steifen Klebstoff verklebt. Diese sehr dünne Klebschichten sind schubsteif und führen lokal zu hohen Verbundwirkungen zwischen den Einzelscheiben. Aufgrund der Fügegeometrie und den Erfordernissen einer effizienten numeri-schen Simulation des Gesamtbauteils sind zwei Versuchsaufbauten zu dimensionieren, mit denen die Bruchzähigkeit für die Rissöffnungsmoden I und II ermittelt werden können.

    Betreuer/in: Florian Rheinschmidt, M.Sc.

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  • Folienkissen aus Dünnglas

    Thin glass foil cusions

    09.12.2021

    Bachelorarbeit, Masterarbeit

    Unter zweiachsiger Krümmung können in dünnem Glas, ähnlich wie bei Textilmembranen, Membranspannungen einen erheblichen Teil der Lastabtragung übernehmen. Ziel der Arbeit ist die Untersuchung der Umsetzbarkeit von Glasluftkissen in Fassaden und Dächern.

    Betreuer/in: Timon Peters , M.Sc.

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  • Numerische Untersuchungen zum thermisch induzierten Glasbruch beim Doppelringbiegeversuch bei hohen Temperaturen

    Numerical investigations on thermally induced glass fracture in the coaxial bending test at high temperatures

    29.03.2021

    Masterarbeit

    Kalk-Natronsilicatglas und Borosilicatglas stellen als transparente Werkstoffe die Basis für verschiedene baupraktisch relevante und architektonisch ansprechende Konstruktionen dar. Durch die spröde Beschaffenheit von Glas bricht dieses an der Stelle der größten Schädigung. Schädigungen können durch den Herstellungsprozess des Glases selbst oder z.B. auch durch das Einbringen von Bohrungen entstehen. Im Rahmen eines Forschungsprojekts wurden Doppelringbiegeversuche bei hohen Temperaturen (bis zu 550 °C) an Glasproben mit zentrischer Bohrung durchgeführt. Die Festigkeitsprüfung dieser Geometrie zeigte, dass die Proben nicht nur durch die mechanische Belastung infolge Biegung brechen, sondern auch durch thermische Belastungen von der Bohrungskante aus brechen können. Im Rahmen einer Masterthesis soll untersucht werden, bei welcher Temperatur, zu welchem Zeitpunkt die Glasproben gebrochen sind. Es soll unter zudem herausgearbeitet werden, welche Aufheizrate nicht überschritten werden darf, sodass es gerade nicht zum thermisch induzierten Glasbruch kommt.

    Betreuer/in: Gregor Schwind , M.Sc.

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  • Numerische Simulation der thermisch induzierten Spannungen von Fassadenverglasungen

    Numerical simulation of the thermally induced stresses of facade glazing

    29.03.2021

    Bachelorarbeit, Masterarbeit

    Fassadenverglasungen werden durch verschiedene Belastungen, wie etwa Eigengewicht, Wind, Stoßbeanspruchungen beansprucht. Zusätzlich ist jedoch auch die Belastung durch Temperatur zu beachten. Diese thermische Belastung setzt sich in der Regel aus zwei Komponenten zusammen, und zwar aus der Sonneneinstrahlung auf die Glasoberfläche und die Umgebungstemperatur. Immer wieder kommt es bedingt durch die jeweilige Einbausituation, Verschattung, Orientierung (Himmelsrichtung), etc. zu thermisch induzierten Glasbrüchen, die in der Baupraxis bereits ein bekanntes Problem darstellen. In der Regel sind die Verglasungen (z.B. Isolierglas), bei denen es zum thermischen Bruch kommt, diejenigen, welche mit nicht thermisch vorgespanntem Glas (annealed glass) zusammengesetzt sind. Der thermische Bruch stellt sich überlicherweise von der Glaskante aus ein, da diese den größten Grad der Schädigung (größte Kerben) enthält und zugleich dort die maximalen Beanspruchungen aus der thermischen Belastung resultieren. Im Rahmen einer Bachelor- oder Masterthesis soll eine Isolierglaseinheit thermischmechanisch mit Hilfe einer Berechnugssoftware z.B. Ansys numerisch simuliert und dabei verschiedene Parameter analysiert werden.

    Betreuer/in: Gregor Schwind , M.Sc.

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