Qualität durch überzeugende Strömung – 

Oberflächen 07. 11. 2016

Filtration der neuen Generation

Einsatz von Sager + Mack Filterstationen bei Kunststofftechnik Bernt in einer neuen Anlage der Metzka GmbH

Moderne Galvanotechnik trägt heute zu einem nicht unerheblichen Teil zum guten Renommee hochwertiger Produkte, vor allem unter dem Siegel Made in Germany, bei. Dies zeigt insbesondere die Automobilindustrie mit ausgefallenen technischen Details und besonderen Designs an Fahrzeugen. Hierbei spielen nach wie vor galvanisch verchromte Dekorteile im Innen- und Außenbereich eine führende Rolle. Die komplexen Teile im Armaturenbereich, an Lüftungen, Türen oder Spiegeln werden aus Kunststoff hergestellt. Verfahren zur Herstellung von Massenteilen ermöglichen heute hohe Oberflächenqualitäten bei gleichzeitig niedrigem Gewicht der verschiedenen Teile und dies bei guter Stabilität – Kriterien, auf die Automobilhersteller besonders achten.

Den Bedarf an solch hochwertigen und metallisierten Kunststoffteilen decken Unternehmen, die häufig nicht nur die Kunststoffteile galvanisch beschichten, sondern sie im Spritzgussverfahren auch im eigenen Unternehmen herstellen. Hochwertige Metallisierungen auf Kunststoff sind eben nur dann möglich, wenn auch das Grundmaterial absolut fehlerfrei hergestellt ist und der Kunststoff spezielle Anforderungen aufweist. Die Kunststofftechnik Bernt GmbH (KTB) in Kaufbeuren zählt mit zu den besten Unternehmen in diesem anspruchsvollen Produktionsbereich. Es werden aber auch hohe Anforderungen an die galvanotechnischen Verfahren und peripheren Einrichtungen wie die Elektrolytumwälzung und -reinigung gestellt. Auch hier können bereits geringe Schwankungen im Prozess oder minimale Verunreinigungen in den verwendeten Elektrolyten zur Metallabscheidung zu irreparablen Fehlern auf der Teileoberfläche führen. Die Sager+Mack GmbH als einer der Top-Lieferanten für Pumpen- und Filtersysteme ist für die Kunststofftechnik Bernt der ideale Partner, um die notwendigen Qualitäten erzeugen zu können. Mit einer Vielzahl von innovativen Eigenentwicklungen und Komponenten sichert das Unternehmen seinen Kunden ein Höchstmaß an Funktionsfähigkeit, Produktivität und damit Prozesssicherheit der Anlage. Der neueste Galvanikautomat im Werk in Kaufbeuren, konzipiert und erstellt von der Metzka GmbH, ist daher vollständig mit einer der neuesten Generationen an Filtersystemen von Sager + Mack ausgestattet.

Filtrieren mit Know-how

Als eines der wichtigsten Kriterien bei der dekorativen galvanischen Beschichtung der hochwertigen Kunststoffteile gilt die Sauberkeit der eingesetzten Elektrolyte. Störende Partikel gelangen beispielsweise aus der Umgebungsluft über den Abscheidebehälter, aber insbesondere durch die Auflösung der Anoden in den jeweiligen Elektrolyten. Besonders kritisch sind Partikelgrößen im Bereich von wenigen Mikro­metern bis zu mehreren hundert Mikrometern. Diese bleiben im Elektrolyten in Schwebe, gelangen während der Abscheidung an die Oberfläche des zu beschichtenden Teils und werden dort in die Metallschicht eingebaut. Die Folge sind kleine, aber sehr gut spür- und sichtbare Erhebungen, die für die Teile nicht akzeptabel sind.

Für große Elektrolytmengen und hohe Reinigungsleistungen im genannten Partikel­größenbereich gelten Plattenfilter aufgrund ihrer Filterfläche als bestmögliche Filtrationstechnik. Dazu werden in dem zu filtrierenden Elektrolyten unter Verwendung einesAnschwemmbehälters Anschwemmmittel – beispielsweise Kieselgur oder Zellulose – eingebracht und anschließend auf die Filtermatten angeschwemmt. Die Kombination aus Anschwemmmittel und der Filtermatte als Trägergerüst bildet den eigentlichen Filter. Dazu sind in einem Filtergehäuse zahlreiche Platten übereinander angeordnet. Diese werden vom Elektrolyten überströmt, wodurch die Festkörper sehr effizient zurückgehalten werden.

Eine der wesentlichen Herausforderungen bei dieser Technologie besteht darin, das Anschwemmmittel so über die Filterplatten zu verteilen, dass keine Anhäufungen entstehen. Die gleichmäßige Verteilung führt zu einer hohen Filterleistung und garantiert zugleich einen relativ geringen Druck beziehungsweise einen geringen Druckverlust während der Filtration. Gegenüber den bisher üblichen Filtergehäusen konnte­ Sager+Mack durch eine einfache, aber sehr effiziente konstruktive Neuerung eine deutliche Verbesserung erzielen. Mit der neuen Ausführung wird die Strömung der Medien über die Filterplatten gerichtet und so die bisher aufgetretenen Anhäufungen des Anschwemmmittels, die zu hohen Druckverlusten und geringer Filtereffizienz führten, vermieden. Durch die deutlich bessere Filterleistung können die neuen Filtersysteme in Bezug auf das Volumen des Gehäusekörpers kleiner ausgeführt werden, als das bisher üblich war. Darüber hinaus wurden die Einströmungs- und Ausströmungsöffnungen konstruktiv verbessert, was ebenfalls den Druckabfall im Filtersystem verbessert.

Filtersysteme in der neuen Anlage zur galvanischen Kunststoffbeschichtung bei der KT Bernt

 

Energieeinsparung und Bedienungsfreundlichkeit

Die von Sager+Mack erzielte Verbesserung der Filtersysteme zielt jedoch nicht nur auf das Filterergebnis ab. Durch den geringeren Druckverlust im Filtergehäuse ist es möglich, die Leistungsaufnahme der Pumpen zu senken, also mit kleineren Pumpen die erforderliche Umwälzung zu erreichen. Für den Anwender bedeutet dies eine deutliche Einsparung an elektrischer Energie. Zum Einsatz kommen dafür speziell für die Anforderungen in der Galvanotechnik entwickelte Magnetpumpen. Das hier eingesetzte Röhrenlaufrad fördert deutlich kleinere Partikel in den Medien sehr effizient. Anstelle von sonst üblichen keramischen Lagern am Eingang der Pumpe werden spezielle Lager verwendet, die zudem im geschützten Teil des Pumpengehäuses laufen. Dies erhöht die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Pumpe.

Ein weiterer wichtiger Punkt der neuen Filtersysteme, den Kunden wie die Kunststofftechnik Bernt GmbH als ausschlaggebend für den Einsatz werten, ist die sehr gute Bedienungsfreundlichkeit der Systeme. Klappsterngriffe erlauben ein schnelles Öffnen und Verschließen des Deckels, ohne dass der Bediener mit dem zu reinigenden Medium in Kontakt kommt. Auf einen Zentralstab im Filtergehäuse wurde verzichtet, was einerseits den Strömungsverlust reduziert und andererseits das Ausheben des beladenen Filterpakets sowie das Einsetzen­ eines neuen Filterpakets vereinfacht beziehungsweise beschleunigt. Durch dieses komplett neu entwickelte Spannsystem für das Filterpaket kann vollständig auf den bisher üblichen Bypass im Paket verzichtet werden und der Elektrolyt wird zu 100 % filtriert. Die Nutzungsdauer (Standzeiten) der Filtersysteme wird erheblich erhöht und der Wartungsaufwand minimiert.

Einfaches Öffnen der Filtersäule und Tauschen des Filterpakets; eine wesentliche Neuerung ist die Leitstruktur auf den Platten des Filterpakts (unten)

 

Spitzenprodukte der Kunststoffgalvanik

Als einer der letzten Einrichtungen der jüngsten Erweiterungsmaßnahmen hat die Kunststofftechnik Bernt GmbH vor kurzem eine neue dreireihige Galvanikanlage am Standort Dr.-Herbert-Kittel-Straße in Betrieb genommen. Damit hat das Unternehmen für hochqualitative Bauteile für die Automobil-, Sanitär- und Haushaltgeräteindustrie seine Marktpräsenz unter­strichen. Die galvanische Beschichtung stellt hierbei einen der letzten Arbeitsgänge einer Prozesskette dar, die bei der Konstruktion der Teile nach Vorgaben der Kunden beginnt und den Werkzeugbau sowie die Fertigung der Kunststoffteile durch Spritzgießen von ABS und ABS-PC umfasst. Insbesondere die Anforderungen aus dem Automobilsektor sind sowohl im Hinblick auf die oftmals filigrane Ausführung, aber auch die dekorative und funktionelle Spezialität unter Einsatz der 3K-Spritztechnologie nur durch eine stete Weiterentwicklung und Verbesserung der Produktionstechnik zu erfüllen. Dazu wurden für den neuen Standort auch neue Spritzmaschinen angeschafft. Die Kunststofftechnik Bernt sieht sich dadurch gut aufgestellt, den erwarteten Anstieg der Produktionszahlen erfüllen zu können.

Der von Christian Hettinger geleitete Galvanikbereich sah sich bei der Erweiterung in der glücklichen Lage, die Fertigungshalle nach den Bedürfnissen einer modernen Galvanikproduktion ausrichten zu können. Somit war es möglich, die Produktionseinrichtungen gemäß den neuesten Anforderungen an den Ablauf und die Ausstattung zu planen. Diese Planungen schlossen auch so wichtige periphere Einrichtungen wie die Elektrolytumwälzung und -reinigung ein. Sager+Mack bot hierzu beispielsweise an, die neuen Filtersysteme ausführlich auf deren Funktion und Bedienung zu prüfen. Das Ergebnis war so überzeugend, dass die Galvanikanlage der momentan letzten Ausbaustufe nahezu vollständig mit Plattenfiltergeräten der Sager+Mack GmbH aus­gerüstet wurde.

Mit der neuen Anlage können bei Durchlaufzeiten zwischen ein und drei Stunden, je nach Aufbau der Beschichtung, bis zu 650 Quadratmeter Fläche pro Tag beschichtet werden. Verarbeitet werden Kunststoffteile in 1K-, 2K- und 3K-Ausführung mit matter Optik sowie in sogenanntem Alulook. Alle Varianten bestehen aus Nickelbasisschichten mit einer besonders abrieb- und korrosionsbeständigen Chromschicht als Abschluss. Als Spezialitäten gelten Teile in sogenanntem Tag/Nacht-Design, die ihr endgültiges Aussehen unter anderem durch eine nachfolgende partielle Bearbeitung mittels Laserverfahren erhalten. Besonders zu beachten ist bei der galvanischen Beschichtung von dekorativen Teilen ein sehr sorgfältiger Umgang der staub- und kratzempfindlichen Rohteile vor der Einbringung in den galvanischen Prozess. Bei der Abnahme von den Galvanikgestellen erfolgt in aller Regel eine Prüfung der Oberfläche, sodass im Prinzip eine 100-%-Prüfung der hergestellten Teile am Ende des Galvanikprozesses und vor der abschließenden Montage, die ebenfalls von der Kunststofftechnik Bernt durchgeführt wird, üblich ist. Dafür stehen im Bereich Galvanik bei Bernt 160 hochqualifizierte Mitarbeiter im Dreischichtbetrieb zur Verfügung.

 

Metzka als Anlagenbauer der Wahl

Erstellt wurde die neue Anlage bei KT Bernt von der Metzka GmbH mit Sitz in Schwan­stetten bei Nürnberg. Das Unternehmen befasst sich seit mehr als 30 Jahren mit der Konzeption von Anlagen für die Oberflächentechnik und ist bei der Kunststofftechnik Bernt als Hersteller mehrerer Anlagen aufgetreten. Metzka war damit auch bestens mit den besonderen Wünschen der Beschichtungsfachleute bei KT Bernt vertraut, beispielsweise in Bezug auf den hauseigenen Ablauf der Produktion oder den Wunsch nach einer klaren Gliederung oder einem beständigen und ansprechenden Aussehen der Anlage. Auch damit kann ein Beschichtungsunternehmen bei den anspruchsvollen Kunden der Automobilbranche heute durchaus an Ansehen gewinnen. Dazu wurde die gesamte Anlage aus einer Struktur in Edelstahl aufgebaut.

Die dreireihige Anlage nimmt eine Gesamtfläche von 58 m x 20 m bei einer Bauhöhe von fünf Meter ein. Für die zu beschichtenden Kunststoffteile bedeutet dies ein Warenfenster von 2,5 m x 1,2 m x 0,3 m, wobei dieser Raum von fünf Gestellen pro Warenträger belegt wird. Die Beheizung erfolgt mit Heißwasser (75 °C–85 °C), wodurch die Brandgefahr durch Heizungen ausgeschlossen werden kann. Der Transport der Beschichtungsgestelle erfolgt mit acht Transportwagen und dem Einsatz­ der heute üblichen Laserverfahren sowie Abtropfschalen zur Vermeidung von unerwünschten Medienverschleppungen und Verschmutzung der Anlagenteile. Für den Wechsel zwischen den Reihen stehen Spritz- und Trockenumsetzer zur Verfügung. Die Anlagensteuerung kann sich aus einem Speicher mit 80 Positionen bedienen und so einen maximalen Anlagendurchsatz erzielen.

Bei der Konzeption und aufgrund der großzügigen Räumlichkeiten konnte die Anlage mit ausreichend freien Positionen versehen werden, um kurzfristig die Beschichtungskapazität zu erhöhen. Eine weitere Besonderheit ist die Ausstattung der Anlagen mit einer Warenbewegung in drei Richtungen. Damit kann die vollständige Beschichtung auch von komplexen Geometrien sichergestellt werden.

Aufgrund der reduzierten Baugrößen der Filtersysteme von Sager+Mack im Vergleich zu bisher gängigen Einrichtungen steht für die Bedienung der insgesamt über 35 Platten- und Kerzenfilter ausreichend Platz für die Anlagenbediener zur Verfügung. Zudem konnte bereits bei der Anlagenplanung auf die optimale Gestaltung der Anschlüsse zwischen Filterpumpe und Anlagenposition eingegangen werden; hier kam auch die reduzierte Baugröße der Filtereinrichtungen durch deren hohe Effizienz positiv zum Tragen.

Glänzendes Ergebnis durch hervorragendes Zusammenspiel

Nach anderthalbjähriger Bauzeit und Investitionen von insgesamt zwölf Millionen Euro hat die Kunststofftechnik Bernt GmbH in Kaufbeuren die Basis für die bestmögliche Bedienung anspruchsvoller Kunden mit galvanisierten Kunststoffteilen gelegt. Dazu trägt die neue Galvanikanlage in erheblichem Umfang bei. Der vollautomatische Betrieb mit umfangreicher Kontrolle der verschiedenen enthaltenen Aggregate und Geräte sowie der Ausstattung zur Erfüllung der Arbeitssicherheit und des Umweltschutzes ermöglicht die Fertigung ­hoher Stückzahlen in bester Qualität.

Die Filtrationssysteme von Sager+Mack sind entscheidende Teile, die für den Anlagenbediener die notwendige Qualität und Zuverlässigkeit garantieren, zugleich aber minimalen Betreuungsaufwand und geringe Betriebskosten erfordern – und so eine sehr kurze Amortisationszeit ergeben. Die Philosophie des Pumpen- und Filterherstellers aus Ilshofen bei Schwäbisch Hall überzeugte auch bei Kunststofftechnik Bernt: hohe Qualität der Pumpenteile durch eigene Fertigung, maximale Anpassung an die Wünsche und Bedürfnisse des Anwenders, sowie umfassender Service bei allen Fragen zur Filtration und Umwälzung.

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