de.wedoany.com-Bericht: Forschern des Laser Zentrums Hannover (LZH) ist es erfolgreich gelungen, mithilfe der Laserschweißtechnik Glasbehälter für die sichere Lagerung gefährlicher Abfälle herzustellen. Mit der zunehmenden Verbreitung von Elektrofahrzeugen steigt der Bedarf an der Entsorgung von Batteriematerialien. Solche Behälter müssen auf Deponien der Klasse IV strenge Anforderungen an Umweltschutz, Betriebssicherheit und Langzeitstabilität erfüllen.
Glas ist aufgrund seiner ausgeprägten chemischen Trägheit und seiner Eignung als dickwandiges Material für die Lagerung gefährlicher Substanzen eine vielversprechende Option. Die gelagerten Rückstände reagieren nicht mit dem Behältermaterial, können leicht entnommen und recycelt werden, was besonders für zukünftige neue Recyclingmethoden wichtig ist. Herkömmliche Glasbehälter werden jedoch hauptsächlich mit Heißgasverfahren hergestellt, die Nachteile wie unkontrollierten Wärmeeintrag, hohe innere Spannungen und einen begrenzten Automatisierungsgrad aufweisen. Im Vergleich dazu bietet das Laserschweißen eine hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit und ein hervorragendes Automatisierungspotenzial.
Die Forscher verwendeten einen CO2-Laser als primäre Laserquelle mit einer Wellenlänge von 10,6 Mikrometern und einer optischen Eindringtiefe von nur wenigen Mikrometern. In Kombination mit der geringen Wärmeleitfähigkeit von Silikatglas kann dieser Laser Glaskomponenten normalerweise nur schwer durchschweißen. Die Forscher zeigten jedoch, dass mit einer einzigen CO2-Laserquelle beide Schweißpartner gleichzeitig erhitzt werden können, um einen geschlossenen Glasbehälter herzustellen. Sie erzielten durchgehende Schweißnähte ohne Mikrorisse oder Hohlräume auf der gesamten 5 mm dicken Flachglasplatte. Spannungstests nach einer zweiwöchigen Lagerung zeigten, dass die mechanische Festigkeit trotz der Wärme des Laserstrahls erhalten blieb.
Das Besondere an diesem Verfahren ist, dass der Behälterdeckel während der Bearbeitung durch die Schwerkraft automatisch in die richtige Position fällt, wodurch komplexe Handhabungssysteme oder Spannvorrichtungen überflüssig werden. Die Forscher optimieren derzeit die Kantengeometrie des Flachglases weiter, mit dem Ziel, die Reibung während des Schweißprozesses zu verringern und die Bildung von Erhebungen und Vertiefungen an der Verbindungsstelle zu minimieren. Das Projekt mit dem Titel „Neuartige Fertigungstechnologie zur Herstellung lasergeschweißter Glashohlkörper für die Rückstandslagerung“ (LasGLaReLa) wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) unter dem Förderkennzeichen VN-KK5111715 unterstützt. Kooperationspartner sind die TU Bergakademie Freiberg und die Firma Glasbiegerei Pfaltz e.K.
