Image: Intelligentes Glas im AutomobilbauGlas ist als Werkstoff im und am Auto nicht mehr wegzudenken. | cosmin4000
NewsGlas macht mobil

Intel­li­gentes Glas im Auto­mo­bilbau

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Windschutz­scheibe, durchgehendes Panorama­dach, Sensorik, Touchscreens oder Displays für Augmented Reality – Glas in modernen Fahrzeugen ist nicht nur einfach Glas, sondern ein Hightech-Material. Hart wie Stahl, intelligent und interaktiv gestaltet der Werkstoff die Mobilität von morgen.

04. Juni 2019

Glas ist für uns etwas völlig Alltägli­ches. Wir leben hinter Glasfassaden, trinken aus Gläsern und starren ständig durch gläserne Scheiben aufs Smartphone-Display oder aus dem Auto. Historische Funde belegen, dass Menschen um circa 2.000 v. Chr. erstmals Gegenstände aus Glas erzeugt haben. Über die Jahrhunderte wurden verschie­denste Herstellungs­ver­fahren entwickelt und neue Einsatzge­biete erschlossen.

Von dreieinhalb auf sechs Quadratmeter

Auch die Anfänge des Automobils sind von der gläsernen Evolution geprägt. Zu Zeiten der offenen Motorkut­sche gab es noch keine Scheiben. Schutzbrillen schützten vor Käfer, Staub und Regen. Anfang des 20. Jahrhunderts trugen die ersten Autos Frontscheiben aus herkömmli­chem Glas, das damals nur als Sonderaus­stat­tung zu haben war. Die Windschutz­scheibe des ersten Modells T von Ford aus dem Jahre 1908 sah aus wie ein runder Badspiegel. Mit dem Beginn der geschlos­senen Karosserie­formen wurde Glas zu einem der wichtigsten Werkstoffe im Automobilbau. Waren Fahrzeugen in den 1980er-Jahren durchschnitt­lich mit einer Glasfläche von rund dreieinhalb Quadratme­tern unterwegs, so komme gegenwärtig Modelle auf viereinhalb bis sechs Quadratmeter. Und schaut man sich die Showcars der vergangenen Automobil- und Technolo­gie­messen an, geht der Trend zur Vollvergla­sung.

Tausendsassa Glas

Gerade für autonom fahrende Autos sind großzügige Glasflächen mit komplexeren Formen gefragt, um ein neues Raumgefühl zu bieten. Um die Sicherheit braucht sich der Autofahrer dabei keine Sorgen zu machen. Die heute eingesetzten und gesetzlich festgeschrie­benen Verbundgläser aus zwei Schichten Glas mit einer Kunststoff-Folie in der Mitte sind bei einem Unfall genau so sicher wie ein Stahldach. Ford hat 2015 eine Kleinserie des GT mit dem mehrschich­tigem „Gorilla-Glass“ des Herstellers Corning ausgestattet, das nicht nur dünner und bis zu 30 Prozent leichter ist, sondern wesentlich robuster sein soll. AGP eGlass entwickelt für Marken wie Tesla, Lotus und Faraday Future Panorama­scheiben mit Maßen von bis zu viereinhalb Quadratme­tern. Dies ermöglicht eine bislang nie erreichte Weitsicht bei gleichzei­tiger Gewichts­ein­spa­rung von etwa 35 Prozent gegenüber herkömmli­chen Scheiben. Wissenschaftler der TH Mittelhessen forschen bis Ende 2019, ob das übliche Glas durch Acrylglas ersetzt werden kann. Eine Gewichts­er­sparnis von bis zu 50 Prozent wird dadurch erwartet. Integrierter Schutz vor Regen, UV-Strahlung und Lärm aus dem Motorraum und Windgeräu­sche sind zudem heute in vielen Fahrzeugen Standard oder als Extra zu haben. Ein weiteres Thema: Die Scheiben­ent­ei­sung. Volkswagen verzichtet in seinen Frontscheiben auf filigrane Heizdrähte – und macht dennoch das Kratzen unnötig. Der Clou: Eine elektrisch leitfähige Silberschicht im Glas sorgt durch Umwandlung von Strom für die nötige Wärme. Doch das ist längst nicht alles.

Digitale Opazität statt analoge Jalousie

Was einst dem Maybach oder einem Bentley vorenthalten war, kommt jetzt auch für die Serie zum Einsatz: Scheiben, deren optische Eigenschaften sich elektrisch regeln lassen. Auf diese Weise können Autofahrer während der Fahrt das Glas dimmen. Unterschied­liche Technolo­gien wie die Suspended Particle Device, Polymer Dispersed Liquid Crystal, Liquid Crystal oder Elektrochromie stecken dahinter. Diese nutzen die Fähigkeiten von Molekülen und Kristallen, um die optischen Eigenschaften von Glas elektrisch zu regeln. Elektrochromes Glas besteht aus zwei Flachglas­scheiben, in der Mitte liegt ein unsichtbarer, mikrosko­pisch dünner Flüssigkeits­film. Die Stimulation durch eine elektrische Ladung verändert die Lichtdurch­läs­sig­keit. Die Spannung kann manuell oder automatisch angelegt werden. Mit der „Intelligent Glass Control“ von Continental lässt sich technolo­gie­über­grei­fend Smart Glass in Front-, Heck- und Seitenscheiben ansteuern. So kann entweder per Knopfdruck oder automatisch der Grad der Lichtdurch­läs­sig­keit verändern werden. Das System passt sich beispiels­weise unterschied­li­chen Wettersi­tua­tionen dynamisch an. Lichtsen­soren dunkeln das Glas automatisch dort ab, wo die Sonne gerade draufscheint. Ist das Fahrzeug geparkt wird so beispiels­weise das Aufheizen verhindert und der Blick ins Fahrzeugin­nere stark eingeschränkt. Außerdem hat Continental die Steuerung mit seinem schlüssel­losen Zugangssystem gekoppelt. Wenn man sich dem Fahrzeug mit Schlüssel oder Smartphone nähert, wechselt das Glas zu seinem Ursprungs­zu­stand zurück.

Alles Gute kommt von oben

Die elektrische Spannung für schaltbares Glas können Fahrzeuge auch autark produzieren. In Zusammen­ar­beit mit dem chinesischen Photovol­ta­ik­her­steller Hanergy hat Audi 2017 den Prototypen für ein Panorama­glas­dach entwickelt, das mittels integrierter Solarzellen Energie für das Bordnetz generiert. Die Zellen soll künftig in den neuen Elektrofahr­zeugen der Marke eingesetzt werden, um Klimatisie­rung und Entertain­ment­sys­teme mit Strom zu versorgen. Perspekti­visch soll darüber gewonnener Strom auch direkt in die Traktions­bat­terie gespeist werden, um die Reichweite zu erhöhen. Das Dach des aktuellen Toyota Prius Plug-in Hybrid wird bereits optional mit Photovol­ta­ik­zellen von Panasonic ausgerüstet, die mit einer Gesamtleis­tung von 180 Watt die 8,8 kWh große Lithium-Ionen-Batterie aufladen können. Parkt der Wagen in der Sonne, laden die Solarzellen im Glasdach mehrmals täglich die Batterie. Während der Fahrt lädt das System zudem die 12-Volt-Batterie und steigert nochmals den Wirkungs­grad des Hybridsys­tems. Die jährliche Laufleis­tung, die damit zurückge­legt werden kann, liegt bei rund 1.000 Kilometern. Hyundai und Kia wollen noch in diesem Jahr nachziehen und ausgewählte Modelle mit verschie­denen Ladesystemen ausrüsten, darunter eines für das Panorama­dach von Fahrzeugen mit Verbrennungs­motor.

Mit ungeahnten Folgen: Millionen von Autos mutieren so künftig zu kleinen Kraftwerken, um den eigenen elektrischen Antrieb zu unterstützen und überschüs­sige Energie vielleicht auch bald ins Smart Grid abzugeben.

Glas für Sensortech­no­logie

Glas spielt auch unterhalb der Motorhaube eine wichtige Rolle. Es unterstützt die Einspritz­pumpe zu regulieren, den Druck der Pneus zu kontrollieren, das ABS und den Airbag zum richtigen Zeitpunkt auszulösen. Die hierfür verwendete Sensortech­no­logie setzt auf Glas. Und im autonomen Auto von morgen sorgt Spezialglas in Lidar-Sensoren für mehr Sicherheit. Dank seiner Eigenschaften ist Glas ebenso prädesti­niert für Antennen­sys­teme, mit denen sich das Connected Car und die Umgebung vernetzen. Zudem setzen Konzepte im Bereich Beleuchtung auf den Multitasker Glas: So benötigen LED-, Matrix-LED- oder Laserschein­werfer Glas, um die Wärmeent­wick­lung und die Reichweite der Scheinwerfer zu sichern. Daneben fungieren die gläsernen Oberflächen zusehends als Schnittstelle digitaler Anwendungen. Holografi­sche-optische Projekti­ons­fläche aus Glas ermöglichen Head-up-Displays der neuesten Generation Informationen in 3D direkt in das Sichtfeld des Fahrers einzublenden. Das Unternehmen Corning verwandelt Autos dabei in futuristi­sche Cockpits. Statt mit Drehknöpfen, Hebeln und Schaltern ist der Innenraum mit dreidimen­sio­nale Glasflächen ausgestattet, die interaktive Touchscreens und neuartige Projekti­ons­fläche aufweisen. So wird Glas nach und nach die Art und Weise, wie wir mit der Welt um uns herum kommunizieren, von Grund auf revolutio­nieren.