Bereits zum siebten Mal trafen sich die im Galvano-Zirkel aktiven Unternehmen – Aucos AG, Munk GmbH, Mazurczak GmbH, Harter GmbH, Linnhoff&Partner GmbH, Sager+Mack GmbH & Co. KG – und präsentierten den zahlreichen Besuchern interessante Neuheiten, unter anderem im Bereich Filter- und Pumpentechnologie, Gleichrichtertechnik und Trocknung von Bauteilen. Ziel des Netzwerks ist die Weiterentwicklung und Präsentation modernster Anlagentechnik gerade auch im Hinblick auf einen effizienten Energie- und Ressourceneinsatz oder auch der Prozessoptimierung mithilfe von KI.
Tagungsort des 7. Galvano-Zirkel war das Automuseum Schloss Langenburg (Bild: Sager + Mack)
In einem beeindruckenden Ambiente konnte Peter Mack am 23. Oktober etwa 90 Besucher zum 7. Galvano-Zirkel begrüßen. Von der Steuerung über Anlagenzubehör bis hin zur Trocknung bieten die im Galvano-Zirkel zusammengeschlossenen Unternehmen interessante Neuheiten. Für die Veranstaltung hat das austragende Unternehmen Sager + Mack das Automuseum bei Schloss Langenburg ausgewählt – ein passendes Umfeld für die Galvano- und Oberflächentechnik mit ihren vielfältigen Beschichtungen für Fahrzeuge. Die Begleitung und Moderation der Fachveranstaltung übernahm der in der Branche wohlbekannte Markus Schlagwein, Vertriebsleiter bei Sager + Mack.
Industrie in Hohenlohe
David Schneider von der Wirtschaftsförderungsgesellschaft des Landkreises Schwäbisch Hall mbH (WFG) ging kurz auf die Aktivitäten des Landkreises ein, der neben zahlreichen namhaften Produktionsunternehmen für die unterschiedlichsten Abnehmerkreise auch im Bereich Tourismus sehr aktiv ist. Durch die den Landkreis durchquerende A6 ist er sehr gut erreichbar, auch wenn der notwendige Ausbau der wichtigen und stark belasteten Fernstraße nach wie vor aussteht. Nach Ansicht von Schneider werden die durch den in Heilbronn begonnenen KI-Forschungscampus gewonnenen Erkenntnisse im Hinblick auf neue Technologien auch der Oberflächentechnik zugute kommen. Für die Ansiedlungen neuer und die Erweiterung bestehender Industrieansiedlungen hält der Landkreis deshalb Flächen vor.
Eines dieser innovativen und sehr aktiven Unternehmen im Landkreis ist Sager + Mack. Der Kontakt zwischen Wirtschaftsförderung und Sager + Mack kam über einen Innovationsförderungsantrag zustande. Hier sieht sich der Landkreis als wichtiger Mittler bei der Unterstützung. Die gute wirtschaftliche Situation im Hinblick auf die Vielfalt und Innovationskraft der Unternehmen zeigt sich auch darin, dass hier die Zahl der Beschäftigten im produzierenden Gewerbe gestiegen ist - nach Aussage von David Schneider eine Besonderheit in Deutschland.
Höchste Effizienz und einfache Anwendung
Nina Mack und Florian Bosch eröffneten die Reihe der Fachvorträge mit einer allgemeinen Betrachtung der Pumpen- und Filtertechnologie, wie sie vor allem in der Galvanotechnik zum Einsatz kommt. Sager + Mack arbeitet seit mehr als 35 Jahren intensiv an der Entwicklung und Fertigung von Anlagen für die Reinigung und Umwälzung von Elektrolyten und Arbeitsmedien. Diese Aktivitäten wurden 2021 mit dem Innovationspreis des Landes Baden-Württemberg gewürdigt.
Sager + Mack zeichnet sich durch eine sehr große Produktionstiefe aus, wodurch eine hohe Qualität der Produkte sichergestellt werden kann. Neben der klassischen Galvanotechnik finden sich die Produkte der Sager + Mack in der Leiterplattentechnik oder der Herstellung von Photovoltaikeinrichtungen. Die angebotenen Geräte werden bevorzugt in den Werkstoffen PP, PVDF und Edelstahl gefertigt und ermöglichen alle gängigen Arten der Filtration.
Multifunktionsfilter ermöglichen dem Anwender eine schnelle und einfache Anpassung eines Geräts an neue Elektrolyte in seiner Fertigung (Bild: Sager + Mack)
Die Ausstattung kann vom jeweiligen Anwender in verschiedenen Ausführungen gewählt werden, je nach Art der Bedienung. Häufige Filtereinrichtungen sind die bekannten Filterkerzen, für die das Unternehmen stets an Optimierungen im Hinblick auf die Bedienung – also vor allem dem Wechsel der Kerzen – sowie der Filtereffizienz arbeitet. Weitere Filtermethoden beruhen auf der Nutzung von Beutelfiltern, High-Flow-Filtern und Plattenfiltern mit speziellen Fließeinrichtungen für eine hohe Filtereffizienz und einfache Wechseloptionen. Filteranlagen können zudem so gewählt werden, dass unterschiedliche Filtertypen in einer Filteranlage genutzt werden können.
Zu den neuesten Entwicklungen gehört die Anlage BIGMack für Durchflussmengen von 80 m3 bis 120 m3 pro Stunde. Der SORBERMack dient zur Reinigung von Entfettungs- und Reinigungslösungen durch Adsorption. Hier ist es sinnvoll mit geringen Durchflussgeschwindigkeiten zu arbeiten, um eine hohe Effizienz zu erzielen. MackNICKEL ist für den Einsatz in der Kunststoffgalvanik zur Reinigung von Nickelelektrolyten konzipiert. Mit diesem Gerät werden verbrauchte Additive entfernt und neue vollautomatisch zudosiert. Der JETMack ist eine der neuen Entwicklungen, bei dem keine klassischen Filtermedien mehr erforderlich sind. Die Filtration basiert auf dem Zyklonprinzip und dem Einsatz von Filterbeuteln. Die Trennung der enthaltenen Feststoffe erfolgt durch Absinken im Filterbeutel. Zu den besonderen Vorteilen zählen die erhebliche Einsparung an Chemikalien und die sehr einfache Bedienung bei hoher Effizienz. Für die Rückgewinnung von Edelmetallen eignet sich der MackRECOVERY. Alle wichtigen Daten einer Filtereinrichtung lassen sich mit dem SMARTMack auf alle mobilen Datengeräte übertragen und damit ständig kontrollieren und steuern. Hierfür können spezielle Cloud-Dienste genutzt werden.
KI zur Vermeidung von Ausschuss
Andreas Scholz und Florian Wimmenauer gaben einen Einblick in die Möglichkeiten der KI für die Steuerung galvanischer Prozesse, speziell zur Vermeidung von Ausschuss, bevor er entsteht. Eine Besonderheit der Aucos AG ist nach Aussage von Andreas Scholz die hohe Individualität der erstellten Steuerungen, da primär die Wünsche des jeweiligen Kunden bestimmen, wie eine Steuerung am Ende aussehen soll.
In dieser dauerhaften Neuentwicklung nimmt KI eine immer wichtigere Rolle ein. Dass der Einsatz von KI in der Technik sinnvoll ist, zeigt sich unter anderem daran, dass seit wenigen Jahren der Touring-Test durch moderne KI bestanden wird. Er erläuterte im Folgenden die grundsätzliche Arbeitsweise von KI, die zusammengefasst dadurch gekennzeichnet ist, dass es sich um dynamische Systeme handelt - in erster Linie der dynamischen Gewichtung von Eingangsparametern zur Erlangung eines Endergebnisses über mehrere Auswerteknoten.
Florian Wimmenauer ging im Weiteren darauf ein, wie diese komplexe Technik in der Praxis zum Einsatz kommt. Entstanden ist eine präventive KI-Qualitätssicherung. Im Gegensatz zur klassischen konstanten Qualitätssicherung finden bei diesem Ansatz Kenngrößen Eingang, die sich im Laufe der Zeit ändern. Dazu werden die vorhandenen Daten zahlreicher Sensoren und Parameter aus der Fertigung genutzt. So ergeben sich einmal Auswertekenngrößen aus historischen Daten, aber auch die Möglichkeit zur Darstellung der aktuellen Kennwerte der laufenden Prozesse durch die Nutzung von KI. Die Steuersoftware ist hierbei in der Lage, das Fachwissen erfahrener Anlagenbediener zu erlernen. Hinzu kommt der Vorteil, dass die laufenden Daten eines Produktionsprozesses von der Elektronik deutlich schneller ausgewertet werden können, als dies ein menschlicher Anlagenbediener kann.
Die Neuheit der Aucos-Auswertesoftware liegt darin, dass die aus den umfangreichen Daten erstellten Modelle durch die menschlichen Fachleute geprüft werden und damit mit hoher Sicherheit sinnvolle Aussagen treffen können. Aus den so kreierten Aussagen lassen sich wertvolle Hinweise für den Werker vor Ort erzeugen, um bestimmte Prozessabläufe genauer zu prüfen oder auch, dass auf eine genauere Prüfung verzichtet werden kann. Diese Vorgehensweise lässt deutlich erkennen, dass KI in der Industrie den Menschen nicht ersetzen, sondern ihm zunehmend eine wertvolle Unterstützung bietet kann.
Erfolgreiches Temperieren
Dr. Almudena Amoedo, Mazurczak GmbH, ging auf die Technologien zur Temperierung in der Galvanotechnik ein. Sie wies eingangs darauf hin, dass heute eine große Vielfalt an unterschiedlichen Werkstoffen für Heizungen verfügbar ist. Für den Anwender ist es daher erforderlich, in Zusammenarbeit mit dem Hersteller von Heiztechnologien das richtige Material für die bei ihm eingesetzte Chemie aus den verfügbaren Werkstoffen auszuwählen. Im ersten Schritt werden dabei die Chemie, die jeweilige Konzentration, die gewünschte Temperatur des Arbeitsmediums, die ablaufenden Prozesse und schließlich die vorliegende Einbausituation erfasst und aufeinander abgestimmt.
Bei einer Heizung unterscheidet der Hersteller nach passiven Elementen (z. B. die Messsonden) und aktiven Elementen, also die Teile, die Energie in Wärme umwandeln. Plattenwärmetauscher werden hier als halbaktive Komponenten bezeichnet, da sie lediglich Wärme von einem auf ein anderes Medium übertragen. Hilfestellung zur Ausführung von Temperierungen liefern häufig auch technische Datenblätter und Sicherheitsdatenblätter von Chemielieferanten. Als besonders kritisch gelten die Werkstoffoberflächen von aktiven Elementen, da hier in der Regel deutlich höhere Temperaturen vorliegen, als im Medium selbst.
Edelstahl (1.4574, 1.4404, 1.4539) ist zum Beispiel geeignet für den Einsatz in Alkalien über pH 7 ohne Halogene, da diese Lochkorrosion auslösen können. Nicht beständig dagegen ist der Werkstoff in Säuren (pH < 7), außer Phosphor-, Essig- und Zitronensäure. Eine allgemeine Beständigkeit in allen Säuren weist Titan auf, mit Ausnahme von Lösungen mit Fluorid. Nicht beständig ist es in anorganischen Säuren (HCl, H2SO4). Porzellan, technisches Glas und Quarzglas können in allen Säuren eingesetzt werden, jedoch nicht in Alkalien mit pH > 9. PTFE, PFA und FEP sind zwar in nahezu allen Säuren und Laugen beständig, sind aber bezüglich der Temperaturbelastbarkeit begrenzt. Zu beachten ist, dass PVDF nicht gegen hochkonzentrierte Alkalien beständig ist. DP-Beschichtungen (FEP/PFA und PTFE) auf Wärmetauschern sind dafür konzipiert, mittels Antihafteigenschaft Ablagerungen zu reduzieren beziehungsweise das Entfernen solcher Beläge zu erleichtern.
Nicht geeignete Einsatzfälle können zur Spalt- und Lochkorrosion führen. Bevorzugt findet Spaltkorrosion unter Dichtungen, Überlappungen oder im Bereich von Verschraubungen statt. Lochkorrosion ist vor allem an Schweißbereichen zu finden. Dieser Angriff ist in einigen Fällen stark lokal und oftmals schwer zu erkennen.
Besonders zu beachten ist, dass Angriffe durch Halogenide aufgrund von Verschleppungseffekten auftreten. Abhilfe kann die Reduzierung der Oberflächenbelastung oder der Einsatz von Titan bringen sowie die Reduzierung von Verschleppungen. Bezüglich der Oberflächenbelastung ist zu berücksichtigen, dass durch hohe Belastung nicht nur die Werkstoffoberfläche des Heizungsmaterials Schaden nehmen kann, sondern auch in den zu heizenden Lösungen Bestandteile zerstört werden können.
Im Allgemeinen liegen die Oberflächenbelastungen bei Heizelementen je nach zu heizendem Medium zwischen 1 W/cm2 (Öle) und bis 4,5 W/cm2 (Wasser). Für galvanische Elektrolyte wird von Belastungen von etwa 3 W/cm2 ausgegangen. Treten Verkrustungen und Schlammbildung auf, so ist zu berücksichtigen, dass dort Schäden oder auch ein Brand entstehen können. Daher dürfen Heizungen nicht in Schlamm betrieben werden und Verkrustungen sind zu entfernen.
Gleichrichter und Stromversorgung
Lukas Büscher ging in seinen Ausführungen zunächst auf die Vorgehensweise des Retrofits ein. Anlass dafür sind die Fokusierung der Dekarbonisierung in der Industrie sowie die steigenden Kosten für Energie. Dies stellt eine Herausforderung für die relativ große Zahl an Geräten mit Nutzungsdauern von mehr als 20 Jahren und damit verbundenen technologischen Weiterentwicklungen dar. Munk sieht sich hier in der Lage, die Geräte der jeweiligen Anwender auf einen neuen Stand zu bringen. Gekennzeichnet ist diese Neuerung nach Aussage von Büscher durch einen geringen Investitionsbedarf, kurze Stillstandszeiten, schnelle Umsetzung oder auch die Tatsache, dass keine neuen Genehmigungsaktivitäten erforderlich sind.
Für eine derartige Neuerung bietet sich zum Beispiel der Munk-Gerätetyp Gamma L3+ an. Der Gerätetyp weist eine Energieeffizienz von 94 Prozent auf und bietet eine Leistungserhöhung von 44 Prozent bei einem Ausgangsstrom von 2000 A an. Die Geometrie der verfügbaren Module entspricht den seit langem im Einsatz befindlichen, so dass ein problemloser Umbau möglich ist. Auch die Anschlüsse sind so ausgeführt, dass mit wenig Aufwand und Zeit eine sichere Verkabelung gewährleistet ist. An einigen Beispielen
zeigte der Vortragende die Umbausituation und das Aussehen der Anlagen nach dem Umbau.
Die Modernisierung ölgekühlter Gleichrichter bietet neben einer Energieeinsparung von mehr als zehn Prozent eine deutliche Verringerung des erforderlichen Platzbedarfs von etwa 60 Prozent (Bild: Munk)
Besonders beeindruckend ist nach Aussage von Lukas Büscher der Größenvergleich von klassischen ölgekühlten Gleichrichtern zu modernen Gleichrichtern auf Basis von Modulen – hier spart der Anwender deutlich an Platz. Im Vergleich zu ölgekühlten Gleichrichtern zeichnen sich die Modulgeräte durch sehr hohe Flexibilität aus, da die Leistung der Geräte mit wenig Aufwand und mit breiteren Variationsmöglichkeiten an unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich des zur Verfügung gestellten Stroms angepasst werden kann. Die bisher bestehenden Fördermöglichkeiten haben sich nach Aussage des Vortragenden verschlechtert, wobei nach wie vor in einigen Bundesländern die begehrten Förderungen zu bekommen sind.
Abscheidung aus Chrom(VI)elektrolyten - die Position der Schweiz
Thomas Helbing stellte die Position seines Unternehmens als Vertreter der Galvanikbranche unter dem Aspekt von REACh und der Verwendung von Chrom(VI)elektrolyten aus Sicht der Schweiz dar. Bereits kurz nach Aufkommen der Absichten der EU-Gesetzgebung zur galvanischen Verchromung aktivierte die schweizerische Galvanobranche eine Arbeitsgruppe, die sich mit den Folgen der Gesetzgebung der EU für die Galvanotechnik und deren Folgen befasste. Bis 2014 waren die Überlegungen soweit gediehen, dass die Suva (Schweizerische Unfallversicherungsanstalt) als Arbeitssicherheitsorgan den Grenzwert für Chrom(VI) von 50 µg/m3 auf 5 µg/m3 gesenkt hat. Dem folgte eine weitere Senkung auf 1 µg/m3; dadurch wurde eine Akzeptanz in der Schweiz für die weitere Verwendung von Chrom(VI)elektrolyten erzielt. Im Endeffekt konnte damit eine erfolgreiche Positionierung gegenüber der EU erreicht werden.
Nicht eingeschränkt wurde allerdings in der Schweiz die Verwendung von klassischen Chromatierungen. Dafür ist ein einfaches Verfahren einer Autorisierung vorgesehen. Mit einer derartigen Autorisierung sind alle klassischen Verfahren zur Chromabscheidung und Chromatierung nach wie vor durch Autorisierung erlaubt. Schwierig ist jedoch der Bezug von Verfahren, die in der EU nicht mehr erlaubt sind und damit wichtige Chemielieferungen entfallen. Nichtsdestotrotz wird die Gesundheit der Mitarbeiter in den Unternehmen streng verfolgt. Diese für die Branche positive Situation ist nach Meinung von Thomas Helbing durch die gute und intensive Kommunikation erzielt worden.
Trocknung in der Oberflächentechnik
Nicolas Arnusch von der Harter GmbH wies eingangs darauf hin, dass nach wie vor die Galvanotechnikbranche der Hauptabnehmer der von Harter hergestellten Anlagen ist, auch wenn ein nicht unerheblicher Teil der Anlagen in der Lebensmitteltechnik, der Pharmaindustrie oder in der Lackiertechnik Einsatz findet. Die von Harter hergestellten Anlagen sind im Prinzip in jedem Fall Sonderanlagen, da für jeden Kunden die für ihn benötigten Trocknungskennwerte in der Anlage umgesetzt werden. Gleich ist lediglich die Art der Lufttrocknung durch Nutzung einer speziellen Wärmepumpentechnik.
Die Systeme arbeiten in der Regel in einem geschlossenen Raum und lassen sich aufgrund der sehr geringen Feuchtigkeit der Luft bei relativ niedrigen Temperaturen betreiben. Somit ist stets eine sehr hohe Trocknungsgeschwindigkeit bei gleichzeitig sehr geringem Energiebedarf garantiert. Die Trocknungstechnik lässt sich bei allen Arten an Beschichtungsverfahren und Teilearten, sowohl für Gestellbearbeitung als auch für Trommelbeschichtung, einsetzen. Bei schwer zu trocknenden Teilen wird die Trocknungskammer zusätzlich mit Abblaseinrichtungen ausgestattet.
Aufgrund der relativ kurzen Trocknungszeiten lässt sich das Verfahren in alle bestehenden Anlagen und Taktzeiten integrieren. Auch der erforderliche Platzbedarf ist gering, zumal die Trocknung der Luft mit Wärmepumpe nicht direkt am Trocknungsbehälter angeordnet sein muss. Damit lässt sich die stets benötigte Wärmepumpeneinheit auch in gewisser Entfernung zum Trocknungsbehälter positionieren.
Die Trocknung von Schüttgut in Trommeln ist mit den Anlagen von Harter problemlos möglich (Bild: Harter)
Für Schüttgut bietet Harter unterschiedliche Typen an Teilekörben an, die je nach Teilegeometrie und -größe zum Einsatz kommen. Die Trocknung mit trockener warmer Luft in Verbindung mit einem Deckelsystem und bei Bedarf mit Abblaseinrichtung spart stets einen hohen Anteil an Energie von bis zu 80 Prozent ein, so dass in der Regel Fördermittel (BAFA) abgerufen werden können.
Neben der Teiletrocknung lohnt sich die Nutzung der Trocknungstechnologie auch für Schlamm aus der Abwasserbehandlung, da hier die Massen an Schlamm durch das Entfernen von Wasser deutlich (bis zu 60 %) verringert werden können. Je nach Anlagentyp lassen sich mit den Anlagen von Harter bis zu 20 Tonnen Schlamm pro Tag trocknen. Die Art der Anlagen reicht von einfach manuell zu bedienenden Trocknern bis zu vollautomatisch arbeitenden Anlagen. Um Geruchsbelästigungen zur vermeiden, sind auch geschlossene Schlammtrockner verfügbar. Zu betonen ist schließlich die hohe Fertigungstiefe bei Harter, durch die alle benötigten Teile der Anlagen aus Kunststoff und Metall im eigenen Hause hergestellt werden und damit die von Harter angestrebte hohe Qualität erzielt werden kann.
Nachhaltigkeit bei Hochstromkontakten und Galvanisiertrommeln
Gerhard Lippert schloss die Reihe der Vorträge ab mit der Fokusierung auf Nachhaltigkeit durch Qualität im Bereich der Trommel- und Stromtechnik in der Galvanotechnik. Nach Ansicht von Gerhard Lippert ist es wichtig, in Zusammenarbeit mit dem Kunden die optimale Lösung für die unterschiedlichsten Herausforderungen zu erarbeiten. Daraus entstehen innovative Lösungen und damit stets Speziallösungen für Sonderanwendungen. Zu solchen Lösungen gehören auch spezielle Teile für Hochstromanwendungen in der Galvanik, also optimale Kontakte mit geringem und einfachem Betreuungsaufwand. Dadurch wird in der Regel eine lange Lebensdauer und damit eine hohe Nachhaltigkeit erreicht.
Eine weitere Methode der Optimierung liegt darin, Trommeln so zu gestalten, dass mit wenigen Handgriffen und in kurzer Zeit die Anlage an variierende Teilegrößen angepasst werden kann. Auch damit wird nach Ansicht von Gerhard Lippert eine hohe Nachhaltigkeit erreicht, ebenso wie durch die Herstellung von solide gefertigten Trommelteilen mit sehr langer Lebensdauer. Des Weiteren ist die Verwendung von besonders resistenten Materialien wie PE1000 (UHMW-PE), das durch eine extrem hohe Abriebfestigkeit besticht, ein wichtiger Faktor für hohe Nachhaltigkeit. Neben der Abriebfestigkeit ist für Trommelwerkstoff ein geringer Reibwert für Stahl auf Kunststoff relevant, der bei PE1000 zwischen 0,1 und 0,2 liegt. Schließlich wird der Gedanke der Nachhaltigkeit durch die Möglichkeit der Reparatur von verschlissenen Trommeln unterstützt, bei der nur die defekten Teile getauscht werden und damit geringe Kosten anfallen.
Neben den Trommeln spielen hohe Qualitätsstandards auch bei Hochstromkontakten in der Galvanotechnik eine positive Rolle. Diese bestechen ebenfalls durch einfache Wartung und Handhabung. Im Betrieb zeichnen sich qualitativ hochwertige Kontakte durch eine geringe Erwärmung und damit einen geringen Stromverlust aus. Mit Kontakten aus dem Unternehmen des Vortragenden, Linnhoff & Partner, ist es möglich, an Stelle einer beidseitigen Kontaktierung an der Trommel auf eine einseitige Kontaktierung zu wechseln. Damit lassen sich erhebliche Mengen an Kupfer einsparen. Ein weiteres Beispiel stellt eine automatische Deckelöffnungs- und -schließstation dar, die sich einerseits durch Potenzial zu Kostensenkung und zum anderen durch lange Lebensdauer auszeichnet. Zu neuen Projekten zählen intelligente Trommelaggregate, die in Zusammenarbeit mit Aucos entstehen.
Fazit
Den Veranstaltern des Galvano-Zirkels ist es mit der Wahl des Tagungsorts und der Fülle an interessanten Fachinformationen wieder einmal gelungen, eine große Zahl von Fachleuten aus dem Bereich der Galvanotechnik zu begeistern. Dabei spielt auch der persönliche Austausch zwischen den Teilnehmern der Veranstaltung eine wichtige Rolle, damit die derzeit anspruchsvolle Situation in vielen Bereichen der Industrie, insbesondere der Automobilindustrie mit ihren unterschiedlichen Zulieferanten, durch die Erzeugung von positiver Stimmung bewältigt werden kann.
(Bilder: Sager + Mack)