Experten sprechen mit Schülern

Fachmann von Saint Gobain Glass im Unterricht

Ob sommerliche Hitze oder winterliche Kälte — die Bauteile Fenster und Glas sind für Gebäudenutzer von großer Relevanz. Daher müssen die Auszubildenden im Metallbau qualifiziert werden, um neben Fertigungs- und Montagearbeiten auch Beratung für die Auswahl von Funktionsgläsern leisten zu können. Jürgen Künsting als Mitglied der Glascommunity und Fachberater zu transformiertem Floatglas von Saint Gobain Glass kam an die David-Roentgen-Schule nach Neuwied. Auf das Fachgespräch freuten sich die Schüler des dritten Ausbildungsjahres zum Metallbauer und Produktdesigner.

Vorab kann betont werden, dass es den Nachwuchskräften als Gesprächspartner im Unterricht gelungen ist, ihren grundlegenden Sachverstand unter Beweis zu stellen und auch auszubauen. Doch lesen Sie selbst …

Ein Lernjob zur Vertiefung

Zu Beginn des Unterrichts erhielten die Schüler einen auf die Präsentation bezogenen Lernjob, der neben den Aufgaben auch als fachliche Orientierung für den Vortrag des Experten Jürgen Künsting fungierte:

Mehrere Einfamilienhäuser einer Siedlungsgesellschaft sollen energetisch modernisiert und infolgedessen die Fenster erneuert werden. Sie sind Teammitglied im Vertrieb eines überregional agierenden Metallbauunternehmens. Machen Sie sich für den Auftrag fit, indem Sie im Team nachfolgende Aufgaben bearbeiten!

Bereits zu Beginn des Vortrags sorgte Referent Künsting für Erstaunen im Plenum, als er beim historischen Rückblick von Saint Gobain berichtete, dass Ludwig XIV, bekannt als französischer „Sonnenkönig“, im Jahre 1684 Arbeiten von diesem Glashersteller im berühmten Spiegelsaal des Schlosses Versailles verrichten ließ.

Künsting benannte zunächst die zur Herstellung von Glas notwendigen Bestandteile und ging anschließend auf farbigen Glaswerkstoff ein. Die Farbgebung der Glasmasse werde durch Zugabe von Metalloxiden erreicht, so der Experte. Es lassen sich Grün-, Blau- oder Gelbtöne erzielen. Eine Schülerin wollte wissen, wie rotes Glas entsteht. Sie erfuhr, dass dies durch Verwendung des Edelmetalls Gold in der Glasmasse erzeugt werden kann. Damit waren Grundlagen für die Bauglasfertigung gelegt — das folgende Thema.

Wie wird Bauglas hergestellt?

Eine Filmeinspielung zur Bauglasproduktion erleichterte das technische Verständnis für die Erläuterungen des Experten und zur Bearbeitung der Aufgaben des Lernjobs. Beeindruckt von der Länge der Produktionsanlage von etwa 160 m folgten die Schüler aufmerksam den Ausführungen Künstings. Hauptsächlich über die Fließgeschwindigkeit, die im Bereich zwischen 1,2 und 30 m/min liegen kann, wird die Glasdicke gesteuert. Die Unterseite (Badseite) des Glases hat zwar eine hohe Ebenheit, kann aber — im Gegensatz zur beheizten, höherwertigen Feuerseite — Zinnpartikel enthalten. Für die Transformation des Floatglases zu Funktionsglas wird die chemisch reinere Feuerseite verwendet, indem diese durch Beschichtungen veredelt wird. Auf der Badseite hingegen befindet sich die spätere Bruchkante.

Schüler Lukas Peschel wusste, weshalb das Schneiden des Glases schräg erfolgt: „Da sich das Glas mit einer bestimmten Vorschubgeschwindigkeit bewegt, muss das Trennen in einem bestimmten Winkel erfolgen, um letztlich eine gerade Schnittkante zu erhalten.“

Um im Sinne der Lernförderung einige in der Bearbeitung unterschiedliche Glasprodukte augenscheinlich werden zu lassen, reichte der Experte weiße und grüne Materialproben in die Lerngruppe. In Bezug zu einem von Saint Gobain Glass hergestellten 4 mm dicken Bauglas mit den Maßen von 3,21 m x gigantischen 18 m berechneten die Schüler eine Masse von etwa 580 kg. Diese zeigten sich erstaunt über die unternehmerischen Fertigungsmöglichkeiten und -qualitäten beim Werkstoff „Glas“. Bei einem solch empfindlichen Monolith aus Glas erschlossen die Nachwuchskräfte nach den Erläuterungen des Experten selbständig, welch große Herausforderung für die Arbeitskräfte der Transport des Glasgiganten zur Baustelle, zur Montagestelle sowie die Montage selbst darstellt.

Beschichtungen beim MIG

Das produzierte Floatglas kann als Basisglas nach dem Zuschnitt auf Band- oder Festmaß ohne weitere Bearbeitung als Bauglas für Fenster- oder Fassadenverglasungen verwendet werden. Für den Einsatz als Funktionsglas allerdings bedarf es des Aufbringens einer Beschichtung, sodass dann das transformierte Floatglas als Bauglas in den Handel gebracht und seinen Einsatz im Mehrscheibenisolierglas (MIG) für Fenster und Fassaden finden kann. Der Lernjob dazu beinhaltete auszugsweise folgende Aufgaben:

Welche Forderungen ergeben sich aus dem Klimawandel und der Notwendigkeit zur Energieeinsparung für das Fensterglas?

Welche Verfahren werden zum Aufbringen der Beschichtung unterschieden?

Beschreiben Sie den Aufbau eines Mehrscheiben-Wärmeisolierglases!

Erläutern Sie den „Isolierglaseffekt“ (Klimalast) und die Bedeutung des Randverbundes!

Beschreiben Sie die Entwicklung der Ug-Werte unter Angabe der technischen Erreichbarkeit!

Wie funktioniert Sonnenschutzglas und wie ist es infolgedessen gegenüber Wärmeisolierglas zu beurteilen?

An welcher Position ist die Beschichtung zum Schallschutz aufgebracht?

Zur Bearbeitung der Aufgaben stellten die Schüler Thesen auf, sicherten das im vorbereitenden Unterricht erarbeitete Fachwissen ab oder formulierten Fragen zum jeweilig präsentierten Inhalt. Zur deutlich wahrnembaren Lebendigkeit des Unterrichts trug maßgeblich der schülerorientierte Arbeitsstil Künstings in der Lerngruppe bei.

MIG als Wärmeisolierglas

Von der Betrachtung des einzelnen Glases leitete Experte Künsting über zur Baugruppe Mehrscheibenisolierglas (MIG). Es zeigte sich ganz deutlich, wie zuvor auch, dass den Lernenden ohne den vorbereiteten Unterricht kaum eine Anschlussmöglichkeit an die vorgestellten Fachinhalte und die verwendete Fachsprache gelungen wäre.

Künsting stieg mit der Frage ein, weshalb der Randverbund des MIG dicht sein muss und fasste die Schüleraussagen wie folgt zusammen: „Es muss also verhindert werden, dass Fremdstoffe eindringen können, die Gasfüllung austreten und vor allem dass durch das eingezogene Wasser das Glas undurchsichtig werden kann.“ Schüler Dennis Heilmann wußte ergänzend, dass „das Trockungsmittel im Abstandshalter das Kondensat aufgrund der Luftfeuchtigkeit an der Innenseite des Glases (aufnimmt).“

Mit Blick auf den geographischen Höhenunterschied des Herstellungs- und des Montageorts des Fenster-/Fassadenglases ist den entstehenden Klimalasten entgegen zu wirken. „Der vorhande Luftdruck ist die wichtigste Größe“, so Künsting, „für den Pumpeffekt der beim MIG als Ausdruck der herrschenden Klimalasten identifiziert wird.“ Abhilfe soll ein dauerelastischer Randverbund schaffen, der die Lastspiele abfängt. Inspiriert durch den geschilderten konstruktiven Aufbau aktueller MIG berichtete Schüler Arvid Link von einem auf der Baustelle gesehenen „verbogenen Brandschutzglas“ bei einem schräg gelagerten Glaselement. Er wollte dazu die Ursache wissen und stellte die Frage, ob dies mit dem Aufbau des Glases zu hätte? Künsting plädierte aus seiner Erfahrung heraus eher für die Auswirkungen eines Biegemoments aufgrund der Lagerposition des Glases.

Die Leistungsfähigkeit des MIG stand mit der Betrachtung der Beschichtungen, der Gasfüllung im SZR und der bauphysikalischen Grundlagen mit den jeweils beeinflussenden Größen im Fokus. So wird die Wärmeleitfähigkeit der Gasfüllung durch die entsprechende Eigenschaft des eingefüllten Gases beeinflusst oder die Konvektion im SZR wird durch die Dichte des darin befindlichen Gases bestimmt. Keinen Einfluss auf den Ug-Wert habe laut Künsting allerdings die Beschichtungspostion. Des Weiteren gebe es auch keine Norm, die festlegt, an welcher Postion die Wärmeschutzbeschichtung aufgebracht werden müsse. Bei einem Zweifach-Isolierglas befindet sich diese üblicherweise auf Position 3.

Bemerkenswert ist die deutliche Reduzierung des bedeutenden Gesamtenergiedurchlassgrades g (Selektivität) des MIG auf etwa 0,7  W/(m2 x K)  über den Effekt der Low-E-Schichten hin-aus, wenn in der Gebäudehülle Dreifach-Isogläser eingesetzt werden, deren SZR mit dem hochwertigen und kostenintensiven Krypton gefüllt sind. „Der g-Wert ist die aus energetischer Sicht entscheidende bauphysikalische Größe zur Beurteilung des Funktionsglases,“ betont der Saint-Gobain-Fachmann.

Hinsichtlich der gegensätzlichen Anforderungen an dieses Bauteil, die sich einerseits aus der Verhinderung der Raumüberhitzung bei starker Sonneneinstrahlung ergeben und die andererseits aus dem Wunsch nach „solaren Wärmegewinnen“ in der sonneneintragsschwachen Jahreszeit formuliert werden, schlug Künsting den Einsatz eines Isolierglases mit Zusatzfunktionen als Multifunktionsglas vor.

Auch die als „warm egde“ bezeichneten Abstandshalter steuern zu einer Verbesserung des Uw-Wertes im Bereich von 0,1 bis 0,3 W/(m2 x K) bei und steigern damit die energetische Performance der Glasfassade. Weiterhin sorgt dieses Bauteil durch eine Erhöhung der Oberflächentemperatur aufgrund geringerer Wärmeleitung im Randverbund zu einer Verminderung der Tauwasserbildung im Bereich des Flügelrahmens. Schüler Dennis Heilmann meldete sich zu Wort und berichtete von einer solchen Kundenreklamation. „Wir tauschten dann das Glas aus und setzten besseres ein, so wie gerade besprochen. Der Kunde war dann zufrieden, weil der Rahmen und der untere Glasbereich trocken blieb“, so Heilmann weiter. Für Schüler Jonathan Frorath, der nach seiner Ausbildung den Vater im elterlichen Fensterbaubetrieb als Metallbauer unterstützen will, „waren die praktisch relevanten Erkenntnisse durch die vielen Fachgespräche über Gläser sehr wichtig“.

ESG oder VSG als Sicherheitsgläser

Im weiteren Verlauf ging es um Sicherheits- und Schallschutzgläser, bei denen die Einlage einer Folie als technische Gemeinsamkeit gilt. Damit traten vor allem die Auszubildenden auf den Plan, deren Metier Glasanbauten und Absturzsicherungen sind. Diese wußten, dass ESG bei Glasausfachungen im Treppen- und Geländerbau oder das TVG als VSG bei Vordächern eingesetzt wird. Dazu erläuterte Künsting das Bruchverhalten dieser unterschiedlichen Gläser, die jeweils vor ihrer Weiterverarbeitung einer spezifischen Wärmebehandlung unterzogen werden. Hier hatten die Nachwuchskräfte Gelegenheit, in wechelseitigen Fachgesprächen ihren Kenntnisstand für die Aufgabenbearbeitung des Lernjobs zu akualisieren.

Insbesondere im Hinblick auf die praktische Umsetzung des erarbeiteten Wissens hob Schüler Arvid Link im Feedback zum Expertengespräch hervor, dass er „die erlangten Kenntnisse zu TVG schon in der Folgewoche im Betrieb beim fachlichen Gespräch mit dem Arbeitskollegen am Rande der Herstellung eines Vordachs anwenden kann“.

Weiterführend war die vom Experten vorgetragene Bezeichnung im Baurecht für die in der Praxis sogenannten Sicherheitsgläser als „Glas mit Sicherheitseigenschaften“. Zu den auch nach Kundenwunsch einfärbbaren Folien für die Fertigung von VSG fragte Schüler Lukas Rittershaus, ob „es nicht günstiger ist, die Folie statt das Glas einzufärben?“ Künsting antwortete, dass „das schon günstiger und flexibler ist. Eingefärbtes Glas hat allerdings eine eigne Optik, die der Kunde eventuell wünscht. Es ist aber im Fassadenbereich ein Sonderfall“. Modelle dazu unterstützten das fachliche Verständnis der Lernenden.

Glasinnovationen

Abschließend informierte Künsting über Innovationen wie schaltbares Glas als Sonnenschutz, über RFID-Technik im SZR, über beheizbares Glas und über LC-Technik (Flüssigkristall). In diesem Zusammenhang war es für Schüler Lorenz Riedel naheliegend zu fragen, wie der Touch-Screen bei den Handys funktioniert. Der Fachmann klärte auf, dass die Signalweitergabe durch den Fingerdruck „von einer hochgradig mit Mikroelektronik bestückten Folie ausgeht, indem diese eine leitende Metallbeschichtung des Glases berührt und eine elektrische Spannung für die gewünschte Funktion erzeugt wird“. Mit diesen interessanten Informationen zur alltäglich genutzten Technik von Glas schloss das lebendige Expertengespräch.

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