Large scale architectural glass slumping process - challenges and limitations

• Autorzy: Malewski A. , Kozłowski M. , Sumelka W. , Połedniok M.

Identyfikatory

DOI

10.24425/ace.2020.135233

Warianty tytułu

PL

Produkcja wielkowymiarowego giętego wielopłaszczyznowo szkła architektonicznego - wyzwania i ograniczenia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper focuses on the development of knowledge about the hot bending of curved architectural glass produced by the slumping process and the challenges as well as the limitations thereof. Due to the complexity of the process, many factors influence the final quality of the glass and the main objective was to better understand the procedure itself in order to improve the control and quality of the slumping process. As a result of the growing interest in this type of glass for architectural applications, the glass processing market is increasingly investing in the required technology. For the moment, this growing niche does not have a large number of direct explanations of the glass behaviour in the furnace in the available literature, which in turn encourages cooperation between the scientific community and manufacturers. This paper presents the conducted experiments that have led to a better understanding of the furnace's work and the impact of specific factors on its operation. Based on the 3D numerical model, a large sample of glass was produced, which was then scanned with a 3D laser using a method developed for the experiment. The results suggested that a more accurate test with usage of a full-size furnace is required. Based on this, the experiment was carried out using a large number of glass samples of different thicknesses. The results of the experiment helped to better understand and demonstrate the need for further research of this technology in order to optimize the quality of the process.

PL

W artykule skupiono się na rozwoju wiedzy na temat wielopłaszyznowego gięcia na gorąco szkła architektonicznego produkowanego w procesie opadania oraz na wyzwaniach i ograniczeniach samego procesu. Ze względu na złożoność procesu, wiele czynników wpływa na końcową jakość szkła, a głównym celem było lepsze zrozumienie samej procedury w celu poprawy kontroli i jakości procesu produkcji tego typu szkła. W związku z rosnącym zainteresowaniem tego rodzaju szkłem do zastosowań architektonicznych, rynek przetwórstwa szkła coraz częściej inwestuje w wymagane technologie. W chwili obecnej ta rosnąca nisza nie ma w dostępnej literaturze wielu bezpośrednich wyjaśnień na temat zachowania się szkła w piecu, co z kolei zachęca do współpracy pomiędzy środowiskiem naukowym a producentami. W niniejszym artykule przedstawiono przeprowadzone doświadczenia, które doprowadziły do lepszego zrozumienia pracy pieca oraz wpływu poszczególnych czynników na jego funkcjonowanie. W oparciu o trójwymiarowy model numeryczny wyprodukowano dużą próbkę szkła, która następnie została zeskanowana laserem 3D metodą opracowaną na potrzeby eksperymentu. Wyniki sugerowały, że konieczny jest dokładniejszy test z wykorzystaniem pełnowymiarowego pieca. Na tej podstawie eksperyment został przeprowadzony z wykorzystaniem dużej liczby próbek szkła o różnej grubości. Wyniki eksperymentu pozwoliły lepiej zrozumieć i wykazać potrzebę dalszych badań tej technologii w celu optymalizacji jakości procesu.

Słowa kluczowe

EN

architectural glass; large scale glass; glass formation; curved glass; modern architecture; glass production; laser scanning; glass behaviour; slumping process

PL

szkło architektoniczne; szkło wielkoformatowe; formowanie szkła; szkło gięte; architektura nowoczesna; produkcja szkła; skanowanie laserowe; proces opadania; zachowanie się szkła

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 66, nr 4
• Strony: 485--505
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Malewski A.

• Poznan University of Technology, Institute of Structural Analysis, Poznan, Poland

autor

Kozłowski M.

• Silesian University of Technology, Department of Structural Engineering, Gliwice, Poland

autor

Sumelka W.

• PUT, Poznan University of Technology, Institute of Structural Analysis, Poznan, Poland

autor

Połedniok M.

• Press Glass S.A., Tychy, Poland

Bibliografia

• [1] L. Corbusier, P. Stirton and T. Benton, "Glass, the Fundamental Material of Modern Architecture," West 86th: A Journal of Decorative Arts, Design History, and Material Culture, 2012.
• [2] F. Oikonomopoulou, T. Bristogianni, L. Barou, F. Veer and R. Nijsse, "The potential of cast glass in structural applications. Lessons learned from large-scale castings and state-of-the art load-bearing cast glass in architecture," Journal of Building Engineering, 2018.
• [3] Y. Chen, Thermal Forming Process for Precision Freeform Optical Mirrors and Micro Glass Optics, 2010.
• [4] B. Ananthasayanam, Computional Modeling Of Precision Molding Of Aspheric Glass Optics, Clemson University, 2008.
• [5] J. H. Nielsen, Tempered Glass: Bolted Connections and Related Problems, Technical University of Denmark (DTU), 2009.
• [6] J. Neugebauer, "Applications for Curved Glass," in COST Action TU0905, Mid-term Conference on Structural Glass, 2013.
• [7] T. Fildhuth and J. Knippers, "Considerations Using Curved, Heat or Cold Bent Glass for Assembling Full Glass Shells," engineered transparency. International Conference at glasstec, 2012.
• [8] T. Kosic, I. Svetel and Z. Cekic, "Complexity of Curved Glass Structures," in IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2017.
• [9] O. Englhardt, "Advanced building skins," in Proceedings of the International Conference on Building Envelope Design and Technology, Graz, 2015.
• [10] J. Bijster, C. Noteboom and M. Eekhout, "Glass Entrance Van Gogh Museum Amsterdam," Glass Structures & Engineering, 2016.
• [11] P. Block, J. Knippers, N. J. Mitra and W. Wang, Advances in Architectural Geometry 2014, Springer Publishing Company, Incorporated, 2014.
• [12] C. Gengnagel, O. Baverel, J. Burry, M. R. Thomsen and S. Weinzierl, Impact: Design With All Senses, Springer International Publishing, 2020.
• [13] H. Pottmann, A. Schiftner, P. Bo, H. Schmiedhofer, W. Wang, N. Baldassini and J. Wallner, "Freeform surfaces from single curved panels," ACM SIGGRAPH 2008 papers on - SIGGRAPH '08, 2008.
• [14] D. R. Shelden, Digital Surface Representation and the Constructibility of Gehry' s Architecture, MIT, 2002.
• [15] M. Stavric, M. Manahl and A. Wiltsche, "Discretization of double curved surface," in Challenging Glass 4 & COST Action TU0905 Final Conference, 2014.
• [16] U. Knaack, T. Klein, M. Bilow and H. Techen, Performance driven envelopes, Rotterdam: 010 Publishers, 2011.
• [17] M. Eigensatz, M. Deuss, A. Schiftner, M. Kilian, N. J. Mitra, H. Pottmann and M. Pauly, "4. Case Studies in Cost-Optimized Paneling of Architectural Freeform Surfaces," Advances in Architectural Geometry , 2016.
• [18] F. Ensslen, J. Schneider and S. Schula, "Produktion, Eigenschaften und Tragverhalten von thermisch gebogenen Floatglaesern fuer das Bauwesen - Erstpruefung und werkseigene Produktionskontrolle im Rahmen des Zulassungsverfahrens," Stahlbau, 2010.
• [19] Y. Chen and A. Y. Yi, "Design and fabrication of freeform glass concentrating mirrors using a high volume thermal slumping process," Solar Energy Materials and Solar Cells, 2011.
• [20] S.-J. Liu, C.-S. Chen, L.-B. Huang and R.-J. Yang, "Method For Manufacturing Curved Glass Sheet And Mold Employed In The Same". Patent US8448470B2, 2013.
• [21] M. Feijen, I. Vrouwe and P. Thun, "Cold-bent single curved glass; opportunities and challenges in freeform facades," in Challenging Glass 3: Conference on Architectural and Structural Applications of Glass, 2012.
• [22] I. Basis Software, "SurphExpress," 2019. [Online]. Available: http://www.surphaser.com/.
• [23] CloudCompare, "CloudCompare (version 2.10.2)," 2019. [Online]. Available: http://www.cloudcompare.org/.
• [24] N. Pfeifer, P. Dorninger, A. Haring and H. Fan, "Investigating terrestrial laser scanning intensity data: quality and functional relations," in 8th Conference on Optical 3-D Measurement Techniques, 2007.
• [25] Press Glass SA, Press Glass - Company Standard, Press Glass SA, 2016.