Leitfaden zum Design von Touchscreen-Deckgläsern für den industriellen Einsatz

Ein Touchscreen-Deckglas für den industriellen Einsatz ist mehr als nur eine transparente Schutzfolie. Es prägt das Erscheinungsbild der Produktfront und schützt den darunterliegenden Touchsensor. Material, Dicke, Form, Kantenqualität, Bedruckung und Oberflächenbehandlung müssen vor der Produktion festgelegt werden.

Eine gute Zeichnung eines Deckglases sollte sechs Fragen eindeutig beantworten:

• Welches Glas und welches Härtungsverfahren sind erforderlich?
• Wie dick sollte das Glas sein?
• Wie lauten die Außen-, Eck- und Ausschnittmaße?
• Wie sollen die Kanten bearbeitet werden?
• Was muss auf der Rückseite aufgedruckt sein?
• Muss die Oberfläche mit AG, AR oder AF behandelt werden?

Bevor die Zeichnung zur Probenahme freigegeben wird, sollten die folgenden Punkte vereinbart werden.

1. Wählen Sie das Glasmaterial aus

Die beiden gängigen Ausgangsmaterialien für Touchscreen-Deckgläser im industriellen Bereich sind Kalk-Natron-Glas und Alumosilikatglas.

Glasmaterial	Praktische Anwendung
Kalk-Natron-Glas	Eine weit verbreitete und kostengünstige Wahl für Deckglas im allgemeinen industriellen Bereich
Aluminiumsilikatglas	Wird häufig für dünnere Konstruktionen gewählt, die eine hohe Festigkeit und präzise Abmessungen erfordern

Der Materialname allein ist kein Garant für die Leistungsfähigkeit. Die Endfestigkeit hängt auch von der Glasdicke, der Verstärkungsmethode, dem Zustand der Kanten, den Öffnungen und der Verarbeitungsqualität ab.

Falls für ein Projekt eine bestimmte Glasmarke oder Materialgüte erforderlich ist, geben Sie dies bitte in der Zeichnung an. Andernfalls legen Sie die geforderten Leistungsmerkmale fest und lassen Sie sich vom Lieferanten ein verfügbares Äquivalent zur Genehmigung vorschlagen.

2. Wählen Sie die Trainingsmethode aus

Industrielles Deckglas wird in der Regel nach dem Zuschneiden, Bohren und der Kantenbearbeitung gehärtet.

Thermisch vorgespanntes Glas

Das thermische Härten wird üblicherweise bei relativ dickem oder großem Schutzglas angewendet. Es sorgt für eine gute Beständigkeit gegen Biegung, Stöße und thermische Beanspruchung. Wenn ordnungsgemäß vollständig gehärtetes Glas bricht, entstehen in der Regel kleinere Bruchstücke statt großer, scharfer Splitter.

Zu den Einschränkungen zählen eine minimale praktische Dicke, mögliche optische Welligkeit sowie strengere Vorgaben hinsichtlich der Bohrungen und der Kantengeometrie. Diese Einschränkungen variieren je nach Prozessor.

Chemisch gehärtetes Glas

Die chemische Härtung wird häufig bei dünnerem Deckglas eingesetzt, das eine gute Ebenheit, Maßgenauigkeit und Oberflächenfestigkeit erfordert. Sie eignet sich für viele kompakte industrielle HMIs und Touchpanels.

Chemisch gehärtetes Glas weist jedoch nicht automatisch das gleiche Bruchverhalten auf wie thermisch vorgespanntes Sicherheitsglas. Material, Oberflächenkompression, Schichttiefe und die endgültige Geometrie des Bauteils spielen dabei eine Rolle.

Keines der beiden Verfahren ist grundsätzlich besser. Einen ausführlichen Vergleich finden Sie unter thermisch vorgespanntes Glas im Vergleich zu chemisch gehärtetem Glas.

Alle Bearbeitungsschritte sollten vor der Härtung abgeschlossen sein. Nachträgliches Schneiden oder Schleifen kann die gehärtete Schicht beschädigen und die Kantenfestigkeit beeinträchtigen.

3. Wählen Sie eine praktische Glasdicke

Die Dicke des Deckglases ist ein Kompromiss zwischen Schutz, Gewicht, Kosten und Touch-Leistung.

Typische Dicke	Gemeinsamer Ausgangspunkt
1,1–1,8 mm	Schlanke Bedienoberflächen für den Innenbereich und kompakte Touchpanels
2–3 mm	Allgemeine industrielle HMIs, Anlagensteuerungen und Selbstbedienungsterminals
4–6 mm	Öffentliche Einrichtungen oder Projekte, die eine höhere Schlagfestigkeit erfordern

Diese Bereiche dienen als Orientierungshilfe und sind keine festen Regeln.

Dickeres Glas ist im Endprodukt nicht automatisch widerstandsfähiger. Eine dicke Scheibe mit abgesplitterten Kanten, scharfen Innenecken oder unzureichender Abstützung kann früher versagen als eine ordnungsgemäß verarbeitete, dünnere Scheibe.

Bei PCAP-Touchscreens führt eine Erhöhung der Dicke des Deckglases zu einer Verringerung der Toleranzspanne des Berührungssignals. Dickes Glas kann zwar weiterhin funktionieren, dies muss jedoch mit dem ausgewählten Berührungssensor und der Steuerung überprüft werden. Die Anforderungen hinsichtlich der Bedienbarkeit mit Handschuhen und bei Nässe sollten bei der Bewertung der Muster berücksichtigt werden.

Sechs Millimeter starkes Hartglas wird häufig bei Projekten mit IK10-Anforderungen verwendet, doch die Glasdicke allein bestimmt noch nicht die IK-Klasse. Die IK-Leistung muss an der jeweiligen Konstruktion überprüft werden. Siehe unsere Anleitung zum Testen des IK10-Touchscreens für diese Auszeichnung.

4. Umriss, Ecken und Ausschnitte definieren

Industrielles Deckglas muss nicht unbedingt ein einfaches Rechteck sein. Es kann wie folgt gestaltet werden:

• Benutzerdefinierte Länge und Breite
• Abgerundete Außenecken
• Öffnungen für Kameras, Sensoren oder Anzeigen
• Aussparungen für Tasten oder Lautsprecher
• Aussparungen für Kabel oder zur Gewährleistung des mechanischen Freiraums
• Unregelmäßige Außenkonturen

Jedes Merkmal wirkt sich auf die Verarbeitungskosten, die Ausbeute und die Festigkeit aus.

Ecken

Abgerundete Außenkanten lassen sich leichter handhaben und sind weniger anfällig für Beschädigungen als scharfe Kanten. Auch Innenkanten in Schlitzen und Aussparungen sollten einen praktischen Radius aufweisen. Eine scharfe Innenkante bündelt die Belastung und erhöht die Gefahr von Rissbildung.

Löcher und Ausschnitte

Die Zeichnung muss Folgendes festlegen:

• Loch- oder Ausschnittgröße
• Mittelposition oder Bezugsmaße
• Eckenradius
• Maßtoleranz
• Abstand zur nächsten Glaskante

Platzieren Sie ein Loch nicht zu nahe an einer Kante oder einer anderen Öffnung. Der minimale Sicherheitsabstand hängt von der Glasdicke, dem Material, der Verstärkungsmethode und den Möglichkeiten des Verarbeiters ab und sollte daher vor Freigabe des Entwurfs überprüft werden.

Formtoleranzen

Vermeiden Sie engere Toleranzen, als das Produkt tatsächlich erfordert. Unnötige Präzision erhöht den Fertigungsaufwand und die Kosten, ohne die Funktion zu verbessern. Verwenden Sie kritische Toleranzen nur für Merkmale, die mit einem anderen Bauteil ausgerichtet werden müssen.

5. Kantenausführung festlegen

Die Kante ist einer der anfälligsten Bereiche eines Glasbauteils. Kleine Absplitterungen oder Bearbeitungsschäden können bei der Montage, beim Transport oder im Gebrauch zu Rissausgangspunkten werden.

Zu den gängigen Kantenoptionen gehören:

• Schleifkante
• Polierte Kante
• Abgeschrägte Kante
• Abgerundete oder C-Kanten-Ausführung

Die richtige Oberflächenbehandlung hängt davon ab, ob die Kante bei der Montage verdeckt, sichtbar oder berührt wird. Sichtbare Kanten erfordern in der Regel eine optisch ansprechendere Oberflächenbehandlung, während verdeckte Kanten dennoch glatt und frei von unzulässigen Absplitterungen sein müssen.

In der Zeichnung sollte die erforderliche Kantenbearbeitung genau angegeben werden, anstatt eine allgemeine Angabe wie “sichere Kante” zu verwenden. Wenn das Erscheinungsbild eine Rolle spielt, sind die sichtbaren Oberflächen zu definieren und ein genehmigtes Muster zu vereinbaren.

6. Gestaltung des schwarzen Rahmens und des Aufdrucks

Der schwarze Rand, das Logo und die Funktionssymbole werden in der Regel auf die Rückseite des Deckglases gedruckt. Durch den Druck auf der Rückseite wird die Tinte vor direktem Kontakt, Reinigung und Abrieb im normalen Gebrauch geschützt.

Das Kunstwerk sollte Folgendes definieren:

• Klares Sichtfenster
• Abmessungen der schwarzen Maske
• Position und Größe des Logos
• Bedruckte Schaltflächen oder Symbole
• Transparente Anzeigefenster
• Druckfarbe
• Druckseite
• Registrierungstoleranz
• Anforderung an die Haltbarkeit der Tinte

Schwarzer Rand

Die schwarze Maske verdeckt den Rand des Berührungssensors, das Klebeband und andere Strukturen hinter dem Glas. Sie sollte breit genug sein, um normale Montageabweichungen zu ermöglichen, ohne dass ein unebener Rand sichtbar wird.

Gleichzeitig darf die aufgedruckte Öffnung den erforderlichen sichtbaren Bereich nicht verdecken. Die Abmessungen der Öffnung sollten daher anhand der tatsächlichen Produktzeichnung überprüft werden und nicht anhand der Nennmaschenweite geschätzt werden.

Farbe und Deckkraft

“Schwarz” ist keine vollständige Druckspezifikation, wenn es auf Farbkonsistenz ankommt. Legen Sie eine zugelassene Farbreferenz fest, beispielsweise Pantone, RAL oder ein physisches Muster. Geben Sie für andere Farben sowohl die Zielfarbe als auch die zulässige Abweichung an.

Die Tinte muss zudem eine ausreichende Deckkraft aufweisen, um die darunterliegenden Teile zu verdecken. Durch Hinterleuchtung können kleine Löcher oder ungleichmäßige Bedeckung sichtbar werden, die bei normalem Raumlicht nicht erkennbar sind; daher kann eine Prüfung unter Beleuchtung erforderlich sein.

Außenwerbung

Für Anwendungen im Außenbereich sollten Sie eine Tinte wählen, die der zu erwartenden UV-Strahlung, den Temperaturen und der Luftfeuchtigkeit standhält. Herkömmliche Dekortinten können mit der Zeit ausbleichen, sich verfärben oder ihre Haftkraft verlieren. Die Eignung für den Außenbereich sollte anhand von Materialdaten oder vereinbarten Tests bestätigt werden und nicht allein aufgrund des Aussehens angenommen werden.

Vermeiden Sie leitfähige oder metallische Druckfarben in der Nähe des Berührungsbereichs, es sei denn, deren Auswirkungen auf die kapazitive Erfassung wurden überprüft.

7. Wählen Sie die Oberflächenbehandlung aus

Eine Oberflächenbehandlung sollte ein konkretes Problem lösen. Sie sollte nicht einfach deshalb vorgenommen werden, weil sie in einer anderen Produktspezifikation aufgeführt ist.

Behandlung	Hauptfunktion	Wichtigster Gesichtspunkt
AG	Streut klare Reflexionen und reduziert spiegelartige Blendungen	Verursacht eine Trübung und kann die wahrgenommene Schärfe verringern
AR	Reduziert Oberflächenreflexionen und bewahrt gleichzeitig die Klarheit	Erfordert eine kontrollierte Beschichtungsqualität, Handhabung und Reinigung
AF	Reduziert Fingerabdrücke und erleichtert die Reinigung	Bietet keine Schlagfestigkeit und macht das Glas nicht kratzfest

AG, AR und AF lassen sich unter Umständen kombinieren, doch das endgültige optische Erscheinungsbild und die Haltbarkeit müssen anhand eines realen Musters geprüft und genehmigt werden. Für den Einsatz im Außenbereich ist AG nicht zwingend erforderlich; die Wahl hängt von den tatsächlichen Lichtverhältnissen, den Anforderungen an die Klarheit und den Reinigungsbedingungen ab.

Einen ausführlicheren Vergleich finden Sie unter AG-, AR- und AF-Glas für industrielle Touchdisplays.

Aus der Zeichnung muss hervorgehen, welche Oberfläche jeweils behandelt wird. Dies ist besonders wichtig, wenn für die Vorder- und Rückseite unterschiedliche Verfahren zum Einsatz kommen.

8. Erstellen Sie eine vollständige Deckglaszeichnung

Eine fertigungsreife Zeichnung sollte folgende Angaben enthalten:

Zeichnungselement	Erforderliche Angaben
Glasmaterial	Werkstoffart oder zugelassene gleichwertige Alternative
Stärkung	Thermisches Tempern oder chemische Härtung
Dicke	Nennstärke und Toleranz
Gesamtgröße	Länge, Breite und Maßtoleranz
Ecken	Außen- und Innenradien
Stellenangebote	Löcher, Schlitze, Aussparungen und deren Positionen
Kantenausführung	Geschliffen, poliert, gefast oder mit einer anderen festgelegten Oberflächenbeschaffenheit
Drucken	Grafik, Farbe, Deckkraft, Seite und Toleranz
Oberflächenbehandlung	AG, AR, AF und behandelte Seite
Kriterien hinsichtlich des Erscheinungsbildes	Zulässige Kratzer, Absplitterungen, Nadellöcher und Druckfehler
Umweltanforderung	UV-Strahlung, Temperatur, Luftfeuchtigkeit oder chemische Einwirkung, sofern relevant

Verwenden Sie für alle kritischen Maße ein einheitliches Bezugssystem. Liefern Sie Logos und Druckgrafiken nach Möglichkeit als Vektorgrafiken an. Sollten die Zeichnung und die Druckvorlage voneinander abweichen, darf die Produktion erst beginnen, wenn die Unstimmigkeiten behoben sind.

9. Das Muster vor der Serienfertigung freigeben

Das erste Muster sollte als Glasbauteil geprüft werden und nicht nur von vorne fotografiert werden.

Bestätigen:

• Gesamtabmessungen und Dicke
• Lagen der Bohr- und Ausschnittstellen
• Eckenradien und Kantenqualität
• Ausrichtung der bedruckten Fenster
• Farbe, Deckkraft und kleine Löcher
• Aussehen der Oberflächenbehandlung
• Kratzer, Absplitterungen und andere optische Mängel
• Mit dem vorgesehenen Berührungssensor ausstatten
• Berührungsempfindlichkeit bei der endgültigen Glasdicke

Bewahren Sie die genehmigte Zeichnung, die Druckvorlage und das physische Muster gemeinsam auf. Diese drei Referenzunterlagen tragen dazu bei, Streitigkeiten bezüglich Farbe, Kantenaussehen oder akzeptabler optischer Mängel bei der Nachproduktion zu vermeiden.

Abschließende Empfehlung

Bezeichnen Sie Abdeckglas für industrielle Touchscreens nicht lediglich als “3 mm starkes Hartglas mit schwarzer Beschriftung”. Das lässt zu viele wichtige Details offen und lässt Raum für Interpretationen.

Eine brauchbare Spezifikation muss das Glasmaterial, das Verstärkungsverfahren, die Dicke, die Kontur, die Ecken, die Löcher, die Kantenbearbeitung, den Aufdruck, die Oberflächenbehandlung, die Toleranzen und die Anforderungen an das Erscheinungsbild festlegen. Die endgültige Dicke und etwaige leitfähige Aufdrucke sollten vor der Freigabe ebenfalls anhand des PCAP-Touch-Designs überprüft werden.

Wenn Sie einen maßgeschneiderten industriellen Touchscreen entwickeln, kann Eagle Touch die Zeichnung des Deckglases prüfen und den passenden Touchsensor dazu auswählen. Erfahren Sie mehr über unsere Maßgeschneiderte industrielle Touchscreens.

FAQ

Was ist die gängigste Dicke für das Deckglas eines industriellen Touchscreens?

Zwei bis drei Millimeter sind ein üblicher Ausgangsbereich für allgemeine industrielle Anwendungen, doch die richtige Dicke hängt von der Größe, dem erforderlichen Schutz, der Verstärkung, dem Haptikverhalten und den Kosten ab.

Ist chemisch gehärtetes Glas besser als thermisch vorgespanntes Glas?

Nicht in jedem Fall. Die chemische Härtung eignet sich oft für dünnes, präzises Glas. Die thermische Härtung wird üblicherweise für dickeres oder größeres Schutzglas verwendet. Die richtige Wahl hängt vom jeweiligen Bauteil und dessen Bruchverhalten ab.

Können nach der Glasverstärkung Löcher gebohrt werden?

Diese Arbeiten sollten vor der Verstärkung abgeschlossen sein. Nachträgliches Bohren oder Schleifen kann die verstärkte Schicht beschädigen und möglicherweise zum Bruch des Glases führen.

Macht die AF-Beschichtung das Deckglas kratzfest?

Nein. AF verbessert die Fingerabdruckbeständigkeit und die Reinigungsfreundlichkeit. Es ersetzt jedoch nicht die Anforderungen an eine ordnungsgemäße Glasverstärkung, Oberflächenhärte oder Abriebfestigkeit.