Energiebeschaffung – und was die Branche sonst noch bewegt

Bericht über die ZVO-Oberflächentage 2022 in Leipzig

Mit dem traditionellen Begrüßungsabend eröffnete der ZVO-Vorsitzende Walter Zeschky am 14. September in der Kongresshalle am Zoo in Leipzig die ZVO-Oberflächentage 2022. In diesem Jahr konnte die Veranstaltung wieder in Präsenz ohne deutliche Einschränkungen durch die Corona-Pandemie stattfinden – und über 500 Teilnehmer und Teilnehmerinnen folgten der Einladung des ZVO nach Leipzig. Walter Zeschky freute sich über den regen Teilnehmerzuspruch und eine vollständige Belegung der Ausstellungsfläche für Unternehmen mit 65 Teilnehmern. Auch die Zahl der angemeldeten Vorträge von insgesamt 89, die in vier beziehungsweise fünf parallelen Reihen angeboten wurden, zeugen vom hohen Interesse an dieser wichtigen Fachveranstaltung der Branche.

ZVO-Vorsitzender Walter Zeschky (Bild: ZVO/ Sven Hobbiesiefken)

 

Erfreulich war zudem, dass neben bekannten Teilnehmern aus dem Kreis der Fachunternehmen auch neue Anbieter vertreten waren. Und eine hohe Zahl an jungen Fachkräften im Publikum verdeutlicht die Zukunftsfähigkeit der Galvano- und Oberflächentechnik. Trotzdem ist die Branche durch die jüngsten Ereignisse – von den stockenden Lieferketten über die Rohstoffknappheit, den Fachkräftemangel bis hin zu den explodierenden Energiepreisen – erheblich unter Druck geraten. Aus diesem Grund zeigte sich Walter Zeschky sehr erfreut, dass in zahlreichen Fachvorträgen versucht wurde, Lösungsmöglichkeiten für diese Problemfelder aufzuzeigen.

Über kreislauffähige Werkstoffe

Im diesjährigen Eröffnungsvortrag gab Prof. Dr. Frank Mücklich vom Material Engineering Center Saarland (MECS), ein Steinbeis-Forschungszentrum, angesiedelt an der Universität des Saarlandes in Saarbrücken, einen Einblick in seine Arbeit. Wie er eingangs betonte, sieht er seine Aktivitäten entlang der akademischen Wertschöpfung und ­hierbei insbesondere sein Arbeitsgebiet als eine der drei Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhun­derts aus Informatik, Materialwissenschaft/-technik und Biotechnologie.

Wichtig ist seiner Ansicht nach, die Materia­lien einer sehr genauen Betrachtung, vom Mikro- bis in den atomaren Bereich hin, zu unterziehen. Während die Untersuchung des Materialinneren Aussagen über erfolgte Be- und Verarbeitungsprozesse liefert und daraus Ansätze für eine Optimierung der Werkstoffeigenschaften gezogen werden können, führt die Betrachtung der Oberflächen und deren Veränderungen zu zahlreichen wichtigen technischen Verhaltensweisen. Für die entsprechende und oft aufwendigen Untersuchungen ist das Institut des Vortragenden mit unterschiedlichen, sehr modernen Untersuchungsgeräten und -technologien ausgestattet, wie beispielsweise der Serienschnitt-Tomographie. Zu den ­obersten Grundsätzen seiner Arbeit zählt die Unterstützung der Kreislaufwirtschaft, um eine Steigerung des Wohlbefindens zu erreichen, aber nicht auf Kosten der Ressourcen und der Umwelt, wie Prof. Mücklich betonte.

Viele der wichtigen chemischen Elemente lassen sich nur in geringem Umfang im Wertstoffkreislauf halten(Bild: F. Mücklich)

 

Die Anforderung zur verstärkten Nachhaltigkeit zeigt sich unter anderem durch die ­heute übliche chemische Vielfalt, die in den letzten 200 Jahren von einem Einsatz von etwa zehn wichtigen Elementen zu heute bis zu 70 Elementen angewachsen ist. Dadurch wurde einerseits zwar die Schaffung aller im Einsatz befindlichen modernen Gerätschaften erst möglich, andererseits werden aber inzwischen Rohstoffknappheiten beziehungsweise die Herausbildung von Monopolstellungen verschiedener Rohstofflieferanten erkennbar. Des weiteren zeigt es sich, dass die Verteilung der Rohstoffe von klassischen Quellen wie Erzlagerstätten hin zu Produkten, zum Beispiel elektronische Geräte, geht. Zwar liegt der Anteil bestimmter Metalle in Lagerstätten um Größenordnungen niedriger als in Produkten, jedoch ist die Gewinnung aus Lagerstätten nach wie vor einfacher und wirtschaftlicher. Manche Produkte und Teile von Produkten sind kreislauffähig, was zum Beispiel bei Magneten für Elektromotoren aufgezeigt wurde. Viele der wichtigen chemischen Elemente lassen sich jedoch nur in einem geringen Umfang im Wertstoffkreislauf halten.

Das Beispiel der Oberflächenfunktionen zeigt dagegen, dass Funktionen durch die Gestaltung der Oberfläche mit Hilfe von mechanischen Mitteln erzielt oder verändert werden können. So ergeben sich je nach Mikrostruktur der Oberfläche Eigenschaften wie Benetzung (verantwortlich für Anhaftung von Schmutz), Anhaftung von Mikroorganismen, elektrische Kontaktierung, Reibung, Verschleiß oder auch Absorption von Energie.

Am Institut des Vortragenden wurden beispielsweise mit Hilfe von Lasern Verfahren zur gezielten Strukturierung von Oberflächen entwickelt und in die Praxis umgesetzt. Durch die Herstellung von Interferenzmuster mit der xDLIP-Technologie lassen sich gezielt diese Eigenschaften einstellen beziehungsweise verstärken. Die benötigten periodischen Oberflächenmuster können inzwischen in einer Geschwindigkeit von 1 m2/min auf nahezu alle Materialien aufgebracht werden, was die Wirtschaftlichkeit der Technologie untermauert. Da hierfür keine Werkzeuge im Vorfeld hergestellt werden müssen, kann die Mustererzeugung auch ohne nennenswerten Aufwand in die Praxis eingeführt werden. Dafür wurde das Unternehmen SurFunction gegründet, das aktuell an der industriellen Praxiseinführung arbeitet. Die Oberflächentechnik erhält mit xDLIP (xDLIP – Extended Direct Laser Interference Patterning) ein weiteres Verfahren, um auch in Zukunft seine Schlüsselfunktion zu unterstreichen.

Ehrungen

Im Rahmen der ZVO-Oberflächentage wurden in diesem Jahr auch der traditionelle Nachwuchsförderpreis der DGO sowie eine DGO-Ehrenmitgliedschaft vergeben.

In Anerkennung seiner Verdienste um die Deutsche Gesellschaft für Galvano- und Oberflächentechnik e. V. (DGO) erhielt Rainer Venz die Ehrenmitgliedschaft und den Ehrenvorsitz der DGO, überreicht durch den DGO-Vorsitzenden Dr. Martin Metzner.

Dr. Martin Metzner (rechts) überreicht die Ehrenmitgliedschaft und den Ehrenvorsitz der DGO an Rainer Venz (Bild: ZVO)

 

Dr. Martin Metzner umriss die jahrelange Aktivität von Rainer Venz auf dem Gebiet der Oberflächentechnik. Nach betrieblicher Ausbildung zum Galvaniseur und anschließender Weiterbildung zum Galvaniseurmeister sowie zum staatlich geprüften Galvanotechniker war Rainer Venz von 1981 bis 1989 bei verschiedenen Beschichtungsdienstleistern – später auch als Produktionsleiter – mit den Schwerpunkten Eloxieren, Lackieren und Pulverbeschichtung beschäftigt. 1989 wechselte er zu Ina Schaeffler und war dort bis 2002 global verantwortlich für Oberflächenbehandlungsnormen, die Auslegung neuer Beschichtungslinien, Auditierung und Zulassung von Lohnbeschichtern, Konstruktionstechnik sowie die Entwicklung neuer Oberflächenbehandlungssysteme.

Ab 2003 war Venz bei der Coventya GmbH als Global Director für Key Industry Management (KIM) Automotive-Programme zuständig. 2006 wurde er Geschäftsführer der Coventya Deutschland GmbH und 2017 Geschäftsführer der Coventya International GmbH. Seit 2021 unterstützt Rainer Venz ESI Automotive als Global Director of Customer Loyalty and Quality Performance Programs und leitet die Kundenbindungs- und Qualitätsleistungsprogramme mit dem Fokus, künftig hochwertige und nachhaltige Technologien für die Automobilzulieferkette weiterzuentwickeln.

Seine besonderen Verdienste um die DGO und die Branche zeigen sich in seinem herausragenden, überdurchschnittlichen Engagement in vielen Gremien und Organisationen: Ab 2007 brachte sich Rainer Venz aktiv in die Vorstandsarbeit der DGO ein; zunächst als Mitglied, dann von 2011 bis 2019 als Vorsitzender und von 2019 bis 2021 als Past Präsident. Ein besonderes Anliegen war und ist ihm die Basisarbeit wie regelmäßige Besuche und Vorträge in den DGO-Bezirksgruppen. Im Rahmen der regelmäßig wiederkehrenden Veranstaltung Angewandte Galvanotechnik an der TU Ilmenau hat er jahrelang die Vorlesungsreihe aktiv mitgestaltet. Rainer Venz war als Vorsitzender stets in der Breite im Verband präsent. Darüber hinaus ist er seit 2011 sowohl Vizepräsident des Zentralverbandes Oberflächentechnik (ZVO) als auch Beiratsvorsitzender der Professur Elektrochemie und Galvanotechnik an der Universität Ilmenau. Bei der Initiierung der Stiftungsprofessur hat sein großes Engagement eine bedeutende Rolle für deren Realisierung ­gespielt.

Darüber hinaus war es Venz ein Anliegen, stets auch internationale Branchenkontakte zu fördern und zu stabilisieren. Neben zahlreichen anderen Kontakten ins Ausland ist es ihm gelungen, vor allem den kontinuierlichen Kontakt zur NASF in den USA aufzubauen und so die interkontinentale Zusammenarbeit beider Verbände zu festigen. Seine bereits abgeschlossenen Planungen eines Vortragsblocks auf den ZVO-Oberflächentagen 2020 mit 16 internationalen Referenten konnten leider coronabedingt nicht durchgeführt werden. Ein weiterer Schwerpunkt seiner Aktivitäten liegt in der Unterstützung der Beziehungen des Verbands zur Automobilindustrie. Dies dokumentiert seine langjährige persönliche Mitgliedschaft im VDA-Arbeitskreis Oberflächentechnik, in dem er zum stellvertretenden Vorsitzenden gewählt wurde. Den Gemeinschaftsausschuss von ZVO und VDA, das Kompetenznetzwerk Automobil und Oberfläche, leitet Rainer Venz als Vorsitzender.

Den DGO-Nachwuchsförderpreis 2022 überreichte Prof. Wolfgang Paatsch als Vorsitzender des Preiskuratoriums. Ausgezeichnet wurden in diesem Jahr Dr. Mario Kurniawan von der Technischen Universität Ilmenau sowie Dr. Johannes Näther von der Hochschule Mittweida.

Dr. Mario Kurniawan wurde für seine Dissertation mit dem Thema Preparation and characterization of cuprous oxide for improved photoelectrochemical performance ausgezeichnet. Darin setzt er sich mit Fragen zur Energieerzeugung und Ressourceneffizienz auseinander. Die von ihm ausgeführten galvanotechnischen Verfahren führen zu interessanten Ergebnissen, welche der Galvanotechnik neue Anwendungsfelder eröffnen. Dr. Kurniawan thematisiert insbesondere einen elektrochemischen Herstellungsweg für Kupferoxid (Cu2O) auf porösem Kupfer. In einem innovativen Ansatz benutzt er die in einem sauren Elektrolyten bei hohen Stromdichten entstehenden Wasserstoffblasen zur Erzeugung von porigen Kupferschichten, in die er nachfolgend aus einem alkalischen Elektrolyten Kupferoxid abscheidet. Die so entstandenen Schichten mit großer Oberfläche haben ein hohes Anwendungspotential für die photolytische Wasserzersetzung.

Dr. Johannes Näther erhielt die ­Auszeichnung für seine Dissertation mit dem Thema Die galvanische Abscheidung von Iridium aus Hexabromoiridatkomplexen. Auch Näther setzt sich in seiner Dissertation mit Fragen zur Energieerzeugung und Ressourceneffizienz auseinander. Und auch seine Untersuchungsergebnisse bieten für die Galvanotechnik neue Anwendungsfelder. Johannes Näther hat aus einem von ihm weiterent­wickelten Indiumelektrolyten Schichten für Anwendungen in der Elektronik/Elektrik und als Katalysator für die PEM-Elektrolyse konzipiert. Die abgeschiedenen Iridiumschichten beziehungsweise durch Puls-Plating erzeugten partikulären Iridiumstrukturen auf den PEM-Elektroden können als preiswerte Katalysatoralternative auf den PEM-Elektroden industrielle Anwendung finden.

Fachvorträge zu Energieerzeugung und -speicherung

Galvanotechnik für ­nachhaltige Energiespeicher und -wandler

Wie Professor Dr. Andreas Bund von der TU Ilmenau einleitend erläuterte, handelt es sich bei der Batterie um ein geschlossenes Energiesystem, da es nur Energie und keine Materie mit der Umgebung austauscht. Daher muss eine Batterie deutlich besser konstruiert werden als zum Beispiel ein Motor. Aktuell werden in einer üblichen Lithiumionenbatterie Kupfer als Anode und Aluminium als Kathode verwendet. Bei dieser Werkstoffkombination treten Zellspannungen von bis zu 4 V zwischen den Elektroden auf und deren Oberflächen so beschaffen sein müssen, dass keine Schädigungen auftreten.

Durch galvanotechnische Verfahren können hocheffiziente Schichten für die Wasserelektrolyse erzeugt werden (Bild: A. Bund)

 

Für bipolare Batterien muss dagegen ein anderes Elektrodensystem entwickelt werden, zum Beispiel vernickeltes Aluminium oder ­Nickelfolie, bei denen in beiden Fällen Galvanotechnik eingesetzt werden kann. Wichtig ist hierbei eine porenfreie Abscheidung. In der Praxis hat sich das bipolare Design allerdings noch nicht durchgesetzt. Einen ähnlichen Ansatz verfolgt im Übrigen die Gruppe um Prof. Sörgel, der unter anderem Schwefel in Nickel als Dispersionsschicht nutzt.

Ein weiteres Energiesystem ist die Redox-Flow-Batterie, bei der in Lösung befindliche Ionen in unterschiedlichen Ladungszustände zum Einsatz kommen. Dieser Batterietyp kommt mit seinen Eigenschaften relativ nahe an die eines konventionellen Verbrennungsmotors. Ein seit längerem getestetes System ist das mit Vanadium.

Interessant ist vor allem die Energiespeicherung und Stromerzeugung mittels Brennstoffzellen. Je nach System wird ein mehr oder wenig hoher Anteil an Wärme bei der Energieerzeugung frei. Ein einfaches elektrochemisches System ist die Umsetzung von Wasserstoff und Sauerstoff, also die Umkehrung der elektrochemischen Wasserzersetzung. Dafür werden im ersten Schritt leistungsfähige Elektrolyseure benötigt. Allerdings liegen die großen Hürden bei der Art der zu verwendenden Elektroden. Gute Ergebnisse werden zum Beispiel mit ­Iridiumelektroden erzielt; allerdings ist Iridium nur in ­geringen Mengen verfügbar und sehr teuer. Ebenfalls hohe Kosten entstehen durch die heute üblichen Titanelektroden. Deshalb wird im Moment nach Alternativen zu Iridium und Titan gesucht, zum Beispiel in Form von Nickel.

Galvanische Schichten für ­Elektrodenmaterialien

Dr. Mathias Weiser, Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS, befasst sich mit der elektrolytischen Oxidation galvanischer Schichten für neue, alternative Elektrodenmaterialien zur Energiespeicherung. Grundsätzlich zeichnen sich die verschiedenen Verfahren der Oberflächentechnik dadurch aus, dass die erzielbaren Ergebnisse hohe Relevanz für die Batterietechnik haben. Der Vortragende berichtete über die Herstellung von Zinnoxidelektroden auf Basis einer galvanisch abgeschiedenen Zinnschicht. Die durch elektrolytische Oxidation erzeugten Zinnoxidelektroden zeichnen sich durch eine relativ hohe Porosität aus.

Bei der Herstellung bietet sich die Verknüpfung von zwei klassischen Verfahren der Galvanotechnik mit den Einrichtungen der Bandgalvanik an. Bei der anodischen Oxidation von Zinn wird das Metall in den verwendeten Elektrolytsystemen, zum Beispiel Oxalsäure, nicht aufgelöst, sondern primär oxidiert. Bei der genaueren Betrachtung des Verhaltens zeigt sich bis zu einer Spannung von 10 V am Zinnoxid ein einheitliches Verhalten, indem hier Zinn(II)­oxid entsteht.

Je nach Prozess und Struktur lassen sich unter Einsatz von Zinn unterschiedliche Eigenschaften erzeugen (Bild: M. Weiser)

 

Bei höheren Spannungen folgt ein Systemwechsel, der aktuell genauer untersucht wird. Grundsätzlich zeigt sich aber, dass für eine solche Elektrode ein Stromkollektor benötigt wird. Für diese Funktion bietet sich zum Beispiel Kupfer an. Hierfür wird Zinn auf Kupfer abgeschieden und kann vollständig durch­oxidiert werden. Sobald das Zinn vollständig oxidiert ist, entsteht in Oxalsäure als eingesetzter Elektrolyt Kupferoxalat, das die Auflösung des Kupfers verhindert. Mit einer derartigen Elektrode wurde versuchsweise eine Batteriezelle hergestellt, die eine akzeptable Funktion zeigt.

Galvanische Lithiumabscheidung

Klaus Schmid stellte die Ergebnisse von Untersuchungen am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA vor, deren Ziel die Herstellung von Lithiumschichten für den Einsatz in Lithiumakkus ist. Durch die Verwendung von Lithiumschichten an Stelle des aktuell eingesetzten Werkstoffgemisches aus Lithiumverbindungen mit Bindemittel sollen erhebliche Mengen an Li­thium eingespart und die Effizienz der Akku­mulatoren deutlich verbessert werden. Die Herausforderung dabei ist die Entwicklung eines Abscheidesystems, das auf organischen Lösemitteln basieren muss, da Lithium nicht aus wässrigen Lösungen abgeschieden werden kann. Erste Versuche ließen die grundsätzliche Abscheidbarkeit von Lithium aus organischem Lösemittel erkennen. Aktuell wird am IPA das Upscaling vom Becherglas zur Durchlaufanlage in Angriff genommen.

Bei Anwendung von pulsierendem Strom entstehen kompakte Lithiumschichten(Bild: K. Schmid)

 

Eines der Haupthindernisse ist die notwendige Nutzung von nichtwässrigen Elektrolyten und damit auch der Aufbau einer Anla­ge unter Schutzgas. Des Weiteren stellen die geringe Härte der abgeschiedenen Lithiumschichten und die stattfindende dendritische Abscheidung, die für die weitere Verwendung nachteilig bezüglich der Bildung von Kurzschlüssen ist, Herausforderungen dar.

Untersucht wurden drei unterschiedliche Elektrolytsysteme: Carbonatsysteme ­sowie zwei Varianten auf Basis von Etherverbindungen. Mit allen drei Systemen konnten gute Schichten hergestellt werden, bei allerdings geringen ­Abscheidegeschwindigkeiten. Eines der drei Systeme erzeugt zudem porenfreie Schichten. Neben Gleichstrom wurde Pulsstrom zur Abscheidung herangezogen, mit dem kompaktere und feinkörnigere Schichten entstanden sind. Je nach Stromform wurden einigermaßen glatte Schichten abgeschieden und zum Teil Schichten mit starker Dendritbildung. Grundsätzlich sind die erzielbaren Stromdichten allerdings sehr gering. Wenig hilfreich war die Suche nach Zusätzen, da hier kaum brauchbare Stoffe zu finden sind.

Bei der Anlagentechnik ist es erforderlich, kontinuierlich von der Vorreinigung bis zur Endverarbeitung unter Schutzgas zu arbeiten. Darauf muss auch eine Abscheideanlage für die weitere Upscalierung ausgerichtet sein. Da die Stromdichte nicht beliebig erhöht werden kann, sollte eine entsprechende Anlage alle Möglichkeiten der Hydrodynamik ausnutzen, um die Abscheidegeschwindigkeit zu erhöhen.

Galvanische ­Beschichtungen für PEM-Elektrolyseure

Christoph Zimmermann von der ­Technischen Universität Ilmenau untersucht die ­Stabilität von galvanischen Beschichtungen, wie sie für Komponenten von PEM-­Elektrolyseuren zum Einsatz kommen. Die Herausforderungen bei der Herstellung der Elektroden für derartige Elektrolyseure liegen zum einen in der Verwendung von kostengünstigen Materialien und zum anderen bei der Gewährleistung von korrosionsbeständigen Oberflächen. Das bisher eingesetzte und relativ teure Titan wurde daher unter anderem durch korrosionsbeständigen Stahl (1.4404) ersetzt, der aber anodenseitig zusätzlich mit einer Beschichtung geschützt werden muss. Als Beschichtungswerkstoffe kommen Nickel sowie Edelmetalle in Betracht. Hierfür können die übliche Prozess­abfolgen einer galvanischen Beschichtung genutzt werden, also Vorbehandlung und Vorvernickelung als Haftschicht. Allerdings muss im Falle von Elektroden zur Elektrolyse die Rauheit der Elektrodenoberfläche erhalten bleiben. Gute Ergebnisse wurden bei der Abscheidung mittels Pulsstrom erzielt.

Die Charakterisierung der abgeschiedenen Schichten erfolgte anhand von Stromdichte-Potenzial-Kurven. Für die Beschichtung wurden zwei unterschiedliche edelmetallhaltige Beschichtungen (PGM) sowie eine Nickellegierung herangezogen, die deutliche Unterschiede bei den Stromdichte-Potenzial-Kurven erkennen lassen. Die Edelmetallschichten wurden in Schichtdicken um 1 µm und Nickel mit etwa 8 µm abgeschieden. Eine der beiden Edelmetallschichten ließ mit zunehmender Polarisationsdauer eine Korrosion der Oberfläche erkennen, während dies bei der zweiten Edelmetallschicht nicht der Fall war. Die Nickelschicht zeigt ab einer Polarisation von 2 V und höher eine geringe Korrosion sowie die Bildung von relativ stabilem Nickel­oxid. Bei länger anhaltender Polarisation löste sich das Oxid, so dass insgesamt ein Abtrag der Nickelschicht zu beobachten war. Eine bessere Beständigkeit war bei der zweiten untersuchten Edelmetallbeschichtung zu erkennen, wobei auch hier mit zunehmender Polarisationsdauer eine Auflösung der Beschichtung aufgetreten ist.

Zusammenfassend wies Zimmermann darauf hin, dass Pulse-Plating als Verfahren gute Ansätze besitzt, hinsichtlich der Beständigkeit von Nickelschichten als kostengünstige Alternative aber weitere Arbeiten erforderlich sind, um deren Stabilität zu erhöhen.

Kompositgalvanik für Batterieelektroden

Bisher werden die Elektroden für Akkumulatoren in der Regel durch mechanisches Auftragen von Aktivmaterialen (vor allem mit Li­thiumkomponenten) auf einen Stromableiter (z. B. Kupferfolie) mittels Rakeln hergestellt. Hierbei wird deutlich mehr Material aufgebracht als technisch notwendig ist. Ein neuer Ansatz ist die elektrochemische Metallabscheidung von Elektrodenmaterial, zum Beispiel durch Dispersionsabscheidung, mit der sich Prof. Dr. Timo Sörgel von der Hochschule Aalen befasst. Die Vorteile dieser Technologie sind, dass keine Binder zur Befestigung der aktiven Partikel und kein getrennter Strom­ableiter notwendig sind. Diese Eigenschaften erfüllt das Abscheidemetall (zum Beispiel Nickel) bei gleichzeitig guten elektrischen Eigenschaften. Neben der einfacheren Fertigung sollten sich solche Elektroden nach Ansicht von Prof. Sörgel durch eine hohe Leistungsdichte auszeichnen.

Neben den bisher eingesetzten ­Werkstoffen Schwefel und Nickel sollen im nächsten Schritt als aktive Werkstoffe NMC (Oxide von Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt) und als Metall Aluminium eingesetzt werden. Die Herausforde­rung besteht darin, die aktiven Partikel so einzubetten, dass diese in Kontakt stehen und zugleich eine Kontaktoberfläche nach Außen aufweisen; die Oberfläche ist ­damit also sehr stark strukturiert. Die ­Abscheidung erfolgt auf eine rotierende Titanwalze, so dass durch Abziehen der abgeschiedenen Metallschicht eine Folie im Endloszustand entsteht. Ein wichtiges Charakteristikum ist, dass die Rückseite der Folie keine eingebetteten Partikel zeigt, also reines Metall ist. Die entwickelte Abscheidemethode zeichnet sich dadurch aus, dass das Verhältnis von aktiver Partikeloberfläche zu eingebetteter Partikelmasse sehr hoch ist.

Beladung von KGF-Trägerfolien mit Schwefel durch Spin-Coating (oben) und auf elektrochemischem Wege (Bild: T. Sörgel)

 

Bei den bisher abgeschiedenen Nickel-Schwefel-Systemen kann neben einer eher klassischen Dispersionsabscheidung auch eine Sedimentabscheidung erfolgen, ähnlich wie bei der Herstellung von ­Diamantwerkzeugen. Gegenüber den bisher gebräuchlichen Slur­ry-Elektroden für Lithiumakkus kann auf diese Weise die Leitfähigkeit des Elektrodenmaterials um den Faktor 10 bis 1000 erhöht werden.

Ein weiterer Prozessschritt ist die Verwendung von Aluminiumträgerpartikeln, deren Oberfläche durch Ätzen vergrößert wird und dadurch eine Beladung mit Schwefel verbessert werden kann. Für die Beladung stehen zwei Verfahren zur Auswahl: das Spin-Coating und die elektrochemische ­Methode unter Verwendung einer wässrigen Kaliumsulfidlösung. Beide Verfahren zeigten in Versuchen ihre Funktionsfähigkeit, wobei die Schwefelbeladung bei der elektrochemischen Methode besser abschneidet, was sich an den elektrochemischen Eigenschaften von schwefelbeladenen KGF-Trägerfolien zeigen lässt.

Galvanotechnik für die ­Wasserelektrolyse

Im letzten Beitrag zum Themenblock Bedeutung der Galvanotechnik für die nachhaltige Energieerzeugung und -speicherung ging Sebastian Holl vom Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) auf die Bedeutung der Galvanotechnik für die Wasserelektrolyse ein. Zu den Hauptkomponenten von Anlagen zur Herstellung von Wasserstoff und Sauerstoff zählt der Elektrolyseblock, der nach den Erfahrungen des Vortragenden vorteilhafterweise auf der basischen Elektrolyse beruht, da hier mit Edelstahl als Elektrode gearbeitet werden kann. Trotzdem ist es sinnvoll, die Elektroden durch Beschichtung oder Strukturierung anzupassen, um die Spannungen für die Elektrolyse so gering wie möglich zu halten. Eine wichtige Anforderung ist hierbei, die Oberflächen der Elektrode gegen Korro­sion oder gegen Passivierung zu schützen.

Aktuell befindet sich die Technologie im Bereich des Hochskalierens. Hieraus ergibt sich ein Bedarf bis 2030 von etwa 1 ­Million Elektroden, die galvanisch beschichtet werden müssen. Neben der galvanischen Beschichtung wird die Eignung des thermischen Beschichtens untersucht. Bei den galvanischen Verfahren kommen für Kathoden Nickel-Zink-Beschichtungen zum Einsatz, bei denen Zink herausgelöst wird, um die Rauheit der Oberfläche zu erhöhen. Gegenüber dem thermischen Spritzen haben galvanotechnische Verfahren den Vorteil, mit ihnen sehr plane Schichten herstellen zu können. Zudem zeichnet sich das galvanotechnische Beschichtungsverfahren durch eine hohe Ressourceneffizienz aus. Ein Nachteil ist aktuell die relativ geringe Auftragsgeschwindigkeit.

Für die Prüfung von Elektroden betreibt das ZSW ein Test- und Innovationszentrum Elektrolyse, wodurch eine standardisierte Prüfung der Elektroden gewährleistet ist. Mit dem Prüfzentrum wird die aktuell boomende Industrie für Brennstoffzellen und Elektrolysesystemen deutlich unterstützt. Hohe Beachtung findet zudem die Industrie für Zulieferteile, wie Gleichrichter, Pumpen oder Sicherheitseinrichtungen für Elektrolysezellen.

Klimaneutralität, Energie- und Ressourceneffizienz

Energie- und Ressourceneffizienz in der Galvanotechnik

Der effiziente Umgang mit Energie und Ressourcen erlangt bei den derzeit stark ansteigenden Energie- und Rohstoffpreisen eine wesentliche Bedeutung. Dies gilt insbesondere für die Galvanotechnik, bei der die Energie- und Materialkosten einen hohen Anteil der Gesamtkosten einnehmen, wie Dr.-Ing. Stefan Kölle vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatierung IPA, eingangs betonte. Die Energiekosten machen je nach Verfahrenstechnik etwa sieben bis 20 Prozent der Gesamtkosten aus, die Materialkosten werden im Mittel mit etwa 25 Prozent veranschlagt – mit steigender Tendenz bei beiden Kostenarten. Potenziale zur Reduzierung des Energie- und Ressourceneinsatzes sind Kölle zufolge vorhanden.

Beispiel für die Ergebnisse der Auswertung von bereits umgesetzten Maßnahmen in den Unternehmen (Bild: St. Kölle)

 

Ein wesentliches Hindernis zur Verbesserung der Situation ist oftmals die fehlende Einordnung des eigenen Verbrauchs im Vergleich mit anderen Unternehmen. Ein grundlegender Schritt, zielgerichtet Effizienzmaßnahmen umzusetzen, kann daher der Vergleich mit Hilfe eines Benchmarks sein, bei dem branchenbezogene Kennzahlen gebildet werden, anhand derer sich Unternehmen mit anderen Unternehmen vergleichen können. Zudem bietet ein Benchmark die Möglichkeit, den eigenen Verbrauch über einen Zeitraum zu beo­bachten, um den Erfolg von umgesetzten Effizienzmaßnahmen transparent verifizieren zu können. Im von der Deutsche Bundesstiftung Umwelt DBU geförderten Forschungsprojekt Benchmark Galvanotechnik BenG haben das Institut für Industrielle Fertigung IFF, das Institut für Energieeffizienz in der Produktion EEP der Universität Stuttgart sowie die Abteilung Galvanotechnik am Fraunhofer IPA mit Unterstützung zweier Galvano­betriebe eine Benchmarkmethodik erarbeitet und eine erste Datenerhebung innerhalb der Branche durchgeführt.

Hierbei zeigte es sich, dass die Datenlage in Bezug auf das Gesamtunternehmen relativ gut war, während diese in Bezug auf die Produktionsanlagen noch verbesserungswürdig ist. Auch wurde deutlich, dass im Hinblick auf Energieeinsparung sich die entsprechenden Arbeiten erst in der Anfangsphase befinden, während beispielweise bei der Einsparung von Wasser oder Nacharbeit bereits ein sehr guter Stand erreicht ist. Die höchsten Energieverbräuche traten bei der Hartverchromung auf. Bei den Unternehmen für das Galvanisieren von Kunststoffen zeigte sich eine gute Datenlage im Hinblick auf eine Zusammenarbeit zur Schaffung des Benchmarks. Allerdings war auch zu erkennen, dass ein Fragebogen zum Erhalt der erforderlichen Daten zu optimieren ist, um den Rücklauf aus den Unternehmen verbessern zu können.

Aufbereitung verbrauchter ­Spülwässer - nachhaltig und energieeffizient

Reinigung und Vorbehandlung spielen in der Oberflächentechnik eine große Rolle. Moderne Aufbereitungsmethoden wie die Vakuumdestillation, mit denen sich Thomas Dotterweich, H2O GmbH, befasst, bereiten das Spülwasser effizient und nachhaltig auf. Das Ergebnis erfüllt die hohen Anforderungen an Qualität und Wirtschaftlichkeit, bei der vor allem die aktuelle Entwicklung der Energie­kosten in den Vordergrund rückt.

Die von der H2O genutzte direkte Brüdenverdichtung zeichnet sich durch ein reali­siertes Energierecycling aus, bei dem keine zusätzliche Verdampfungsenergie benötigt wird. Im Vergleich zur atmosphärischen Verdampfung lässt sich mit diesem Verfahren eine Energieeffizienz von bis zu 95 Prozent erreichen. Neben der hohen Spülwasserqualität überzeugt die Technologie nach Aussage des Vortragenden durch deutliche ökologische und ökonomische Vorteile.

Spülwasseraufbereitung beim Einsatz von dreiwertigen Chromelektrolyten

Die Aufbereitung von Spülwässern ist eines der Standardverfahren in der Galvanotechnik, wobei zum einen die Wiederverwertung der metallischen Bestandteile, zum anderen der erneute Einsatz aller Inhalte eines Elektrolyten angestrebt wird. Vor allem bei den relativ kostenintensiven Elektrolyten zur Verchromung auf Basis von Chrom(III)verbindungen gelingt dies bisher nicht.

Marvin Wagner, BIA Kunststoff- und Galvanotechnik GmbH & Co. KG, stellte in seinem Vortrag das Projekt IntelWATT vor, das die BIA-Gruppe in Zusammenarbeit mit der TH Köln und der Universität Birmingham durchführt. In dem Projekt wird unter anderem der Einsatz der Umkehrosmose zur Aufarbeitung der Spülwässer untersucht, wobei eine direkte Wiederverwendung der Wasser- und Elektrolytanteile angestrebt wird. Innerhalb des Forschungsvorhabens, gefördert durch das Horizon2020-Programm der Europäischen Union, werden über drei Jahre Methoden erarbeitet, die dies ermöglichen sollen. Aktuell liegt der Fokus auf Chrom(III)­elektrolyte, da diese aufgrund der Komplexität des Elek­trolyten und der Anzahl der Zusätze eine große Herausforderung darstellen. Sie bieten zudem ein hohes wirtschaftliches Potenzial.

Konzept zur Einsparung von Ressourcen (Bild: M. Wagner)

 

Bei der Umkehrosmose der Spülwässer lässt sich ein Konzentrat gewinnen, das zur Wiederverwendung und Aufdosierung der Chrom­elektrolyte eingesetzt werden soll, sowie ein Permeat zur Verwendung in der letzten Stufe der Kaskadenspüle als Ersatz für Frisch­wasser. Zu den Herausforderungen zählt das Entfernen beziehungsweise ­Handling der im Elektrolyten enthaltenen Tenside und Organikbestandteile, die zu Fouling in den Membranen führen können. Zudem macht sich die begrenzte Löslichkeit der ­Borsäure negativ bemerkbar, so dass diese im End­effekt in das Permeat gelangt. Inzwischen gelingt die Aufkonzentrierung des gelösten Chroms in zufriedenstellendem Maße, während dies für Borsäure und Sulfat nicht der Fall ist.

Erstellung eines CO2-Fußabdrucks

Klimaneutralität wird in zunehmendem Maße zum Marketinginstrument. Dr. Anna-Theresa Schmidt von der Dr.-Ing. Max Schlötter GmbH & Co. KG gab einen Einblick in die Vorgehensweise zur Ermittlung des Status der Klimaneutralität. Der erste Schritt dabei ist die Erstellung eines Corporate Carbon Footprints (CCF), also des CO2-Fußabdrucks eines Unternehmens; sie ist in vier Phasen unterteilt. In der ersten Phase werden die organisatorischen und die Berichtsgrenzen festgelegt. Anschließend werden über eine Wesentlichkeitsanalyse die Daten ermittelt, die bei der Betrachtung eine wichtige Rolle spielen. Aus der Wirkungsabschätzung und der Auswertung ergeben sich dann die Bereiche, in denen große Mengen Kohlenstoffdioxid emittiert werden.

Bereiche, deren Daten zur Erstellung des CO2-Fußabdrucks beitragen (Bild: Th. Schmidt)

 

In die Betrachtungen gehen die unterschiedlichen Prozesse zur Herstellung von Produkten, deren Transportvorgänge, aber auch die Bewegungen von Mitarbeitenden sowie die entsprechenden Daten von Kunden ein. In der Industrie spielen die Scope 3-Emissionen häufig eine beachtliche Rolle (etwa 70 %), weshalb bei der Erstellung des CO2-Fußabdrucks sowohl Scope 1-, Scope 2- als auch Scope 3-Emissionen betrachtet werden.

Vorteile nachhaltiger Oberflächentechnik

Die voranschreitende globale Erwärmung rückt die Betrachtung der Emissionen von klimarelevanten Gasen in die Atmosphäre zunehmend in den Vordergrund der Nachhaltigkeitsbetrachtung von Fertigungsprozessen. Dabei nimmt unter den Treibhausgasen Kohlenstoffdioxid aufgrund seiner chemisch-physikalischen Eigenschaften und der weltweit emittierten Menge die zentrale Rolle ein. Die Kenntnis, wie einzelne Schritte in der Lieferkette zur CO2-Bilanz eines Fertigungsprozesses beitragen, ist daher für die Beurteilung der potenziellen Auswirkungen auf den Klimawandel unumgänglich.

Am Beispiel von Verbindungselementen zeigte Dr. Björn Dingwerth, MacDermid Enthone Industrial Solutions, dass der Beitrag der Oberflächentechnik zur gesamten CO2-Bilanz einer Komponente neben den Emissionen aus der Bereitstellung des in der Kon­struktion eingesetzten Stahls für gewöhnlich gering ausfällt. Durch die Menge der veredelten Bauteile entsteht jedoch im Beschichtungsprozess ein signifikanter Beitrag zu den Gesamt­emissionen. Künftige Maßnahmen, wie zum Beispiel der Einsatz von ­kohlenstofffreien Reduktionsmitteln in der ­Stahlproduktion, können das Verhältnis der Beiträge aus Stahlherstellung und Oberflächentechnik radikal verschieben. Hierdurch würde die Oberflächentechnik als CO2-Emittent in den in den Vordergrund gerückt.

Es ist also neben der Bilanzierung von einzelnen Beiträgen unerlässlich, heute bereits Einsparpotentiale zu identifizieren und hinsichtlich der wirtschaftlichen Machbarkeit zu bewerten. Ein positiver Nebeneffekt der sich in weniger emittierten Kohlenstoffdioxid-Äquivalenten niederschlagenden Einsparungen sind die bei entsprechender Umsetzung damit einhergehenden Einsparungen von eingesetzten Materialien und eingesetzter Energie, was sich letztlich in der Kosten­effizienz des Fertigungsprozesses positiv niederschlägt.

Chancen und Risiken der Energiewende

Wie Dr. Manfred Hofschneider, Tribicon GmbH, einführend betonte, geht Deutschland bei der Klimawende einen Sonderweg, der sich von allen anderen Industrieländern unterscheidet: Deutschland verzichtet auf Stromgewinnung aus fossilen Energieträgern, schaltet alle Atomkraftwerke ab und priorisiert die Stromgewinnung aus Wind- und Sonnenenergie.

Für den Vortragenden stellt sich die Frage, inwieweit der Produktionsstandort Deutschland dadurch beeinflusst wird, indem etwa die internationale Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Unternehmen verändert wird. Unternehmen sind daher gefordert, intensiv nach Möglichkeiten der Kostenreduzierung zu suchen und die sich daraus ergebenden Chancen für sich nutzbar zu machen.

Die zirkuläre ­Oberflächentechnik wird Realität

Nach Überzeugung von Lars Baumgürtel, ZINQ Technologie GmbH, hat eine zirkuläre Wirtschaftsweise das Potenzial, die Treibhausgasemissionen um 39 Prozent und den Ressourcenverbrauch um 28 Prozent zu senken. Dem stehen jedoch Zahlen gegenüber, wonach nur neun Prozent der Weltwirtschaft im Kreislauf geführt werden (Cirucularity Gap Report 2022).

Die Europäische Kommission will das ändern und hat mit dem European Green Deal die Grundlagen zur Transformation der ­Industrie in Richtung einer zirkulären und klimaneu­tralen Wirtschaft eingeleitet. Neues zentrales Element ist die Sustainable Product Initia­tive (SPI) als wichtiger Treiber für zirkuläre Geschäftsmodelle, zur Internalisierung externalisierter Kosten bei der CO2-Bepreisung im Rahmen von ETS/nETS (ETS – Emissions Trading System) und für verpflichtende zirkuläre Produktpässe.

Für die Oberflächentechnik folgen nach Meinung des Vortragenden aus der SPI Fragestellungen nach den Charakteristiken eines nachhaltigen/zirkulären Produkts sowie der Definition und Eingrenzung von Produktpässen oder auch den erforderlichen Maßnahmen, um der kommenden Circular Economy gerecht zu werden. Ein Ansatz zur Erfüllung der Anforderungen für feuerverzinkten Stahl ist die Schließung eines Stoffkreislaufs, bei dem das eingesetzte Zink wieder Primärqualität erlangt. Dazu dient zum Beispiel eine Rücknahmegarantie, um Stahl und Zink in getrennten Kreisläufen wieder zu verwerten. Eine der dafür notwendigen Voraussetzungen ist die intensive Zusammenarbeit in der gesamten Lieferkette mit detaillierter Datenweitergabe unter Nutzung von digitalen ­Zwillingen.

Nutzung von Rezyklaten bei ­galvanisierten Kunststoffen

Wie Dr. Felix Heinzler, BIA Kunststoff- und Galva­notechnik GmbH & Co. KG, eingangs betonte, sind hochwertige Oberflächen aus echtem Metall aufgrund ihrer Beständigkeit und Wertigkeit in der Anwendung nachhaltig, bieten aber auch ein hohes Potenzial für Stoffkreislaufschließung in der Produktion sowie Recycling am Ende der Nutzungsdauer. Für die Gesamtnutzung von galvanisiertem Kunststoff sollten drei Prioritäten gelten: zunächst geringer Energieverbrauch und Ausschuss, dann die Wiederverwendung der eingesetzten Energie und Rückgewinnung von Chemikalien und schließlich die Wiederverwendung von Metall und Kunststoff.

Geschlossener Kreislauf aus galvanisiertem Kunststoff, zerkleinerten Bauteilen sowie Separierung und Reinigung von Kunststoff- und Metallfraktion (Bild: F. Heinzler)

 

Um dieses Ziel zu erreichen, arbeitet BIA an der Entwicklung von Rezyklaten und deren Integration in die Produktion für galvanisierte Kunststoffbauteile für den Automobilbereich. Hierbei werden sowohl ABS-Polymere aus allgemeinen Quellen für Rezyklate betrachtet, als auch die Aufbereitung von nicht kundentauglichen Bauteilen aus der Produktion des Spritzgusses und der Galvanik. So lassen sich in der direkten Kreislaufführung die Kunststoffanteile aus dem Spritzguss aufbereiten und als Rezyklat compoundiert nutzen. Der Ausschuss nach der Galvanik muss in einem zweiten Schritt betrachtet werden, da die Herausforderung in der Separation von Kunststoff und Metall besteht. Eine Prozesskombination aus Trennung und Aufbereitung ermöglicht es, beide Fraktionen wieder dem Stoffkreislauf zuzuführen. Die wichtigen Eigenschaften wie Haftung, Galvanisierbarkeit und Optik lassen sich entsprechend einer Automobilqualifikation optimieren, so dass die Kreislauffähigkeit nahezu vollständig ­gewährleistet werden kann.

Klimaneutralität und ­Nachhaltigkeit – Erfahrungsbericht

Dr. Elke Moosbach, Moosbach Kanne GmbH, und Dr. Elke Spahn, Gravitech GmbH, stellten erste Erfahrungen bei der Umsetzung von Digitalisierung, Klimaneutralität und Nachhaltigkeit unter dem Aspekt des ­European Green Deal vor. Den Untersuchungen von Dr. Elke Moosbach zufolge, entfällt im Unternehmen der Vortragenden der größte Anteil der CO2-Emissionen auf die Erzeugung von Strom und Wärme, wobei im Bereich 3 der Bewertung die Anfahrtswege der Mitarbeitenden den größten Beitrag stellen. Durch verschiedene Maßnahmen konnten von 2019 bis 2021 bereits mehr als 25 Prozent an Kohlenstoffdioxid eingespart werden; diese resultieren zum Beispiel aus Maßnahmen in den Bereichen Transport, Isolierungen an Anlagen und Gebäuden, Beleuchtung oder auch aus Verfahrensumstellungen. Eine wichtige Stellschraube ist nach Ansicht von Moosbach die Digitalisierung im Unternehmen, durch die deutliche Verbesserungen bei den Prozessen erzielt werden.

Die Digitalisierung ist ein Tätigkeitsbereich von Dr. Elke Spahn. Mit den von ihr eingesetzten Technologien lässt sich die Prozesssicherheit verbessern und stabilisieren, woraus sich eine deutliche Einsparung bei den eingesetzten Prozesschemikalien und beim Verbrauch an Prozesswasser erreichen lässt. Ein weiterer Arbeitsschwerpunkt ist die Bewertung und Verbesserung des Material- und Energieeinsatzes, wie er zukünftig im Rahmen eines Produktpasses erfasst und veröffentlicht werden soll. In jedem Fall spielen die Digitalisierung und interne Vernetzung eine wichtige Rolle, bei der jedoch darauf zu achten ist, dass Daten nicht nur gesammelt, sondern auch ausgewertet und für die Verbesserung aller Einzelarbeiten im produzierenden Betrieb genutzt werden.

Staatliche Förderung ­hocheffizienter Gleichrichtersysteme

Vor dem Hintergrund explodierender Energiepreise und der bis 2025 steigenden und festgelegten Bepreisung von Kohlenstoff­dioxid seitens der Bundesregierung rückt das Thema Energieeffizienz noch stärker in den Fokus der Oberflächentechnik. Der Energiebedarf innerhalb einer Galvanik verteilt sich nach Kenntnis von Lukas Büscher, Munk GmbH, und Florian Demnitz, Öko-Zentrum NRW GmbH, zu einem Drittel auf die elektrische Prozessenergie. Ein Großteil dieser Prozessenergie entfällt dabei auf Gleichrichtergeräte als elektrische Verbraucher. Energieeffiziente Gleichrichtergeräte eröffnen daher infolge von innovativem Design und neuester Halbleitertechnik neue Einsparpotenziale hinsichtlich Energiekosten und ökologischer Fußabdruck.

Der ökologische Nutzen kommt den Unternehmen besonders in der Thematik um die derzeit viel diskutierten CO2-Zertifikate zugute, sowohl im Hinblick auf die Herstellkosten als auch den Klimaschutz. Der Weg zu diesem Ziel wird von der Bundesregierung honoriert und unterstützt. Entsprechende Förderprogramme ermöglichen neben den jährlich eingesparten Energiekosten auch eine einmalige Fördersumme, die sich an den ein­gesparten Kilowattstunden pro Jahr bemisst.

Moderne Versiegelungs- und Top-Coat-Systeme

Dr. Michael Schem, MacDermid Enthone Industrial Solutions – Coventya GmbH, bot in seinen Ausführungen eine Betrachtung von Nachbehandlungssystemen für Beschichtungen unter besonderer Berücksichtigung von Nachhaltigkeitsaspekten. Auch wenn bei den meisten galvanischen Beschichtungssystemen die Anforderungen an Korrosions­schutzsysteme im Vordergrund stehen, so werden die Anforderungen insgesamt zunehmend vielfältiger. Dies gilt sowohl für Konstruktionselemente in der allgemeinen industriellen Anwendung als auch im Baubereich oder in der Automobilfertigung. Hierbei spielen neben den generell steigenden Anforderungen an die Langlebigkeit und Haltbarkeit auch Faktoren wie Materialpaarungen, designbedingte exponierte Einbaulagen oder generell neue Anwendungsfelder wie beispielsweise ein Einsatz in der Elektromobilität eine Rolle.

Moderne Korrosionsschutzsysteme verwenden häufig Versiegelungen oder Top-­Coats, um die Oberflächenbeschichtung an verschiedene Anforderungsprofile anzupassen und die Lebensdauer generell zu erhöhen. Dabei kommen sowohl lufttrocknende Versiegelungen zum Einsatz als auch reaktive Top-Coats oder lackartige Systeme, die ­entsprechende Trocknungsbedingungen erfordern. In allen Fällen steht der Aspekt der Nachhaltigkeit immer stärker im Fokus.

Prozessoptimierte ­Zinklamellenbeschichtungen

Moderne Zinklamellenbeschichtungen, mit denen sich Tomislav Maric, Atotech Deutschland GmbH & Co. KG, befasst, bieten Lösungen für Hochleistungskorrosionsschutz in Verbindung mit anspruchsvollen Eigenschaften, wie chemische Beständigkeit, definierte Reibbeiwerte auch nach Mehrfachverschrau­bung auf verschiedenen Gegenlagen und vieles mehr. Prozessoptimierte Ein- und Zweischichtsysteme erfüllen dabei auch den Umweltaspekt.

Dieser kann unter verschiedenen Blickwinkeln betrachtet werden. Die Zusammensetzung der verwendeten Zinklamellensysteme in Bezug auf flüchtige organische Verbindungen (VOC) spielt dabei ebenso eine Rolle, wie der benötigte Energieverbrauch bei der Beschichtung, hauptsächlich durch Trocknung beziehungsweise Einbrennen. Während bei den lösemittelbasierten Systemen die Einbrenntemperaturen bei 200 °C bis 250 °C liegen, reicht der Temperaturbereich bei den wasserbasierten Verfahren von 300 °C bis 340 °C, woraus ein höherer Energiebedarf von etwa zehn Prozent resultiert.

Ergebnisse mit Schichtkombination aus Top-Coat und Zinklamellenschicht im Salzsprühtest gemäß ISO 9227 (Bild: T. Maric)

 

Eine weitere Auswahlmöglichkeit ­besteht zwischen Ein- und Zweischichtsystemen. Hierbei werden Zinklamellenbeschichtungen mit Top-Coats kombiniert, wodurch der Korro­sionsschutz deutlich erhöht werden kann. Damit lassen sich etwa Beständigkeiten von mehr als 1500 Stunden im Salzsprühtest (ISO 9227) erreichen.

-wird fortgesetzt-

Video(s) zum Thema