Projekt 16766/01

Entwicklung von retroreflektierenden Oberflächenkonturen für Licht lenkende Fassadenbauteile und Entwicklung zugeordneter Herstellungsverfahren

Projektdurchführung

Köster Lichtplanung Integraldesign für Tageslicht und Kunstlicht
Karl-Bieber Höhe 15
60437 Frankfurt

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Anlass des Vorhabens ist die Entwicklung von Jalousielamellen mit lichtlenkenden Oberflächenstrukturen zur verbesserten Raumausleuchtung und zur Erzielung eines besseren Wärmeschutzes im Dach- und Fassadenbereich.
Das Vorhaben hat sich zum Ziel gesetzt, ein Auftrags- und Beschichtungsverfahren zu entwickeln, das einerseits die erforderliche Präzisierung der Lichtlenkung ermöglicht und andererseits zukünftig in einem industriellen Prozess kontinuierlich herstellbar ist. Weiteres Vorhabensziel ist die genaue Berechnung der fresnel´schen Oberflächenstrukturen für die verschiedenen Erfordernisse lichttechnischer und energetischer Art sowie unter Berücksichtigung der Herstellung.
Weiterer Anlass des Vorhabens waren ökologische Zielsetzungen, z.B. Einsparung von Aluminium-Material und Kunststoffen bei der Lamellenherstellung.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIn einem ersten Arbeitsschritt wurden die Oberflächenkonturen (Mikroprismenstrukturierung und Lamellenkonturen) entwickelt.
In einem zweiten Arbeitsschritt wurde nach Möglichkeiten einer geeignete Sol-Gel-Beschichtung gesucht und der Werkzeugherstellung gesucht.
In einem weiteren Arbeitsschritt wurden Herstellungsverfahren und Werkzeuge für die Mikrostrukturierung in dünnem Bandmaterial und der Beschichtungsmöglichkeiten untersucht.
In einem letzten Arbeitsschritt wurden Versuch zur Mikrostrukturierung mit verschiedenen Aluminium-Materialien und Ausformungsdrücken im Walzprozess untersucht.


Ergebnisse und Diskussion

Unter ökologischer Zielsetzung wurde eine neue Lamelle entwickelt, die etwa den halben Aluminiumverbrauch hat wie das Skybright-Material der Firma Alcan-Singen, dass zur Zeit eingesetzt wird.
Während ursprünglich die Hoffnung bestand, auf einer glatten Aluminiumlamelle eine verspiegelte Mikrostruktur durch eine Kunststoffbeschichtung aufzubringen, wurde nunmehr der Weg gewählt, eine glasklare Kunststoffschicht auf einen mikrostrukturierten Spiegel aufzubringen. Hierdurch entstehen neben der Lichtlenkung am Mikrostruktur-Spiegel zusätzliche Prismeneffekte im Lack, die jedoch auf Grund der besonderen Lamellengeometrie beherrschbar sind.
Aus der Sicht des Nutzers hat dieses Verfahren den Vorteil, dass sich eine glatte Lamellenoberseite ergibt und weniger schmutzanfällig ist, während eine mikrostrukturierte Lamellenoberseite bei allen potenzielle Nutzern immer wieder die Frage auslöste, wie die Mikrostruktur dauerhaft zu reinigen sei. Durch den nunmehr beschrittenen Weg ergibt sich eine glatte Lackoberfläche mit hohem Glanzgrad, der unabhängig von dem Mikrostrukturspiegel selbst bereits eine sehr gute Lichtumlenkung insbesondere für flach auftreffende Sonneneinfallswinkel ermöglicht.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Im Rahmen sehr vieler Veröffentlichungen wird immer wieder auf die mikrostrukturierten Lamellenhingewiesen (Markenname Retro-Flex). Hierdurch soll der Markt für diese neue Jalousietechnologieangeregt werden.
So wurde die Idee der mikrostrukturierten Lamelle inzwischen auf drei Messen vorgestellt (Light+Building Frankfurt, PlanCom Berlin, belektro, Berlin). Es sind eine Reihe von Veröffentlichungen in deutschen und österreichischen Fachzeitschriften publiziert. Vom Autor wird im Februar 2004 ein Buch unter dem Thema Tageslichtdynamische Architektur im Birkhäuser Verlag erscheinen, in dem auf ca. 30 Seiten die mikrostrukturierte Lamelle bezüglich ihres optischen, ihres thermischen und ihres bau-physikalischen Verhaltens untersucht wird.
Die einzelnen Forschungsergebnisse dieses vorliegenden Forschungsvorhabens wurden jedoch nicht veröffentlicht, da es vorrangig nur darum geht, die Architekten mit der Idee einer mikrostrukturierten Lichtlenklamelle vertraut zu machen, jedoch weniger mit dem Herstellungsverfahren. Die Verbreitung des Herstellungsverfahren wird dann erfolgen, wenn dieses serienmäßig umgesetzt wird und Anlagen zur Herstellung der Lamellen verfügbar gemacht worden sind.


Fazit

Die Resultate dieses durchgeführten Forschungsvorhabens sind greifbar in Form von bestehenden Versuchseinrichtungen und Werkzeugen einerseits und Lamellenmaterial andererseits. In der Essenz des F+E Vorhabens stellt das erzielte Resultat eine Ausgangsbasis für eine Serienfertigung und anschließend für eine Vermarktung der Mikrostrukturlamellen dar.
Im Endergebnis lässt sich nach Abschluss aller Arbeitsschritte (die auf Grund der zeitlichen Befristung des Forschungsvorhabens noch nicht alle durchgeführt worden sind) eine Lamelle erwarten, die den eigentlichen Zweck des F+E-Vorhabens erfüllt:
Der Zweck des Forschungsvorhabens war, eine neue Tageslichtlamelle zu entwickeln, die von Deutschland aus weltweit vermarktet werden kann. Die mikrostrukturierte Lamelle kann nämlich auf Grund ihrer Materialstärke weitgehend konventionell weiter verarbeitet werden, so dass jeder größere Jalousiebaubetrieb in die Lage versetzt werden kann, mit überschaubarem, weiteren Investitionsaufwand in kleinere Rollen- und Stanzwerkzeuge die Tageslichtlenkjalousien herzustellen. das Lamellenmaterial soll in Form von Lamellencoils vertrieben werden.
Diese Erwartung richtet sich an die Zukunft, zu deren Erfüllung noch viele weitere Arbeitsschritte erforderlich sind.
- Herausfinden geeigneter Legierungen unter dem Gesichtspunkt von Reflexionsfähigkeit einerseits und Materialhärte andererseits,
- Entwicklung eines Richtapparates für das gewalzte Lamellenmaterial,
- Umsetzung der Versuchsanlagen in industrielle Serien-Maschinen und Prozesse.