Süddeutsches Zentrum für Galvano- und Oberflächentechnik im Blick

Ein renommiertes Unternehmen für die nasschemische Industrie und eine wichtige Einrichtung für die Aus- und Weiterbildung, unter anderem im Bereich Galvanotechnik, öffneten für die DGO-Bezirksgruppe Stuttgart und deren Interessenten ihre Türen und gaben Einblicke in ihre Arbeit. Am 21. Mai stand der Besuch bei der Renner GmbH auf dem Programm und am 16. Juli erhielt die Bezirksgruppe die Möglichkeit, sich über die Aus- und Weiterbildung an der Goldschmiede- und Uhrmacherschule in Pforzheim zu informieren.

Besuch bei der Renner GmbH

In vielen Fertigungsbereichen stellen ­Wasser oder wässrige Medien erforderliche Produktions- und Hilfsmaterialien dar. Für dessen Nutzung sind in der Regel Pumpen und Filter unverzichtbare Geräte. Mit deren Herstellung in allen Größen und Ausstattungen befasst sich die Renner GmbH mit Sitz in Maulbronn-Schmie, etwa 20 Kilometer nördlich von Pforzheim, seit 1981. Mit seinen Produkten zählt das Unternehmen zu den wichtigen Lieferanten von Pumpen und Filtersystemen für die Galvanotechnik. Mehr als 20 interessierte Fachleute aus dem Bereich der Galvano- und Oberflächentechnik nutzten deshalb im Mai die Gelegenheit, einen Einblick in die umfangreichen Abläufe zur Entwicklung und Herstellung von Pumpen und Filtern direkt von den Eigentümern, den Kindern des Unternehmensgründers, zu bekommen.

DGO-Bezirksgruppe bei der Renner GmbH in Maulbronn-Schmie

 

Auf dem Programm der Abendveranstaltung standen ein Vortrag von Klaus Schmid, Frauhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, zur Planung von Galvanikanlagen und von Dr. Martin Renner über die Herausforderung zur Herstellung von hochwertigen Pumpen und Filtersystemen.

Planung von Galvanikanlagen

Klaus Schmid, der über jahrelange Erfahrungen aus dem gesamten Feld der Anlagenplanung verfügt, betonte einführend, dass es sich bei den zu erstellenden Anlagen häufig um Unikate handelt. Deshalb können hier die unterschiedlichsten Schwierigkeiten auftreten, da Galvanikanlagen und deren Planung aufgrund der verschiedensten Anforderungen und ihrer langen Nutzungsdauer für viele Anwender immer wieder neu konzipiert werden müssen.

Bauteileart und Stückzahlen, unterschiedliche Verfahrenstechnologien der galvanischen Abscheidung oder auch die Art der Prozess­abläufe und die Vorgehensweise zur Behandlung der zu beschichtenden Bauteile stellen verschiedenste Anforderungen an die Anlagen. Darüber hinaus spielen ergänzende Prozesse wie Wasseraufbereitung, Abwasserbehandlung, Abluftreinigung oder auch die Einsparung von Energie eine Rolle. Aus allen diesen Aspekten und Bedürfnissen wird ein Lastenheft erarbeitet, das dann für den Anlagenbauer und dessen Sublieferanten die ­Arbeitsabfolge festlegt.

In die Planungen fließt Basiswissen aus physikalischen Grundlagen wie Energiehandling, Luftführung, Hyddrodynamik, chemische Aggressivität, Beständigkeit oder elektrochemische Funktionen ein. Unterstützung bei den Planungen und Arbeiten bietet zum Beispiel die VDI/VDE-Richtlinie 3694. Für die Planung und Anlagenrealisierung ist oft der Spagat vom komplexen Alleskönner bis zur kostengünstigen Realisierung zu bewältigen. Nicht unerheblich sind hierbei auch die kaufmännischen Erwartungen über einen zukünftigen zu erwartenden Absatz; eine Forderung, die insbesondere für Lohnbeschichter außerordentlich schwer zu erfüllen ist.

Während der Anlagenplanung ist neben den technischen Details auch der bürokratische Schwerpunkt der Genehmigung seitens der Behörden zu berücksichtigen. Für die umfangreichen Vorarbeiten – bevor mit dem Bau der Anlagen begonnen werden kann – sollten nach Ansicht von Klaus Schmid etwa zehn Prozent der gesamten Investitionssumme veranschlagt werden.

Zu den wenigen festen und wiederkehrenden Segmenten einer galvanischen Anlage zählen die zwingende Kombination aus Abscheideposition und nachfolgenden Spülstufen. Daraus ergibt sich eine gewisse Anlagenlänge. Diese wird ergänzt durch die notwendigen Aggregate wie Pumpen/Filter, Heizung und Stromversorgung. Vorteilhaft bei Galvanikanlagen ist deren lange Lebensdauer, durch die sich langfristige Kostenbetrachtungen positiver gestalten lassen. Ein hoher Automatisierungsgrad, der primär in die Planung einfließt, hilft, hohe Personalkosten beim Betrieb einzudämmen und muss dementsprechend markant in die Planung einfließen.

Als kritisch anzusehen ist die Forderung nach einer hohen Flexibilität, da diese für Galvanikanlagen nur bedingt erfüllt und insofern sehr teuer werden kann, aber häufig nicht effizient im Hinblick auf den Gesamterlös angesehen werden kann. Schließlich ist für die Bedienung mit freiprogrammierbaren Steuerungen darauf zu achten, dass ausreichende Flexibilität bei Einzelprozessen erforderlich ist, um die Gesamteffizienz der Fördertechnik in Form der Warenumsetzer zu maximieren.

Pumpen von Renner

Dr. Martin Renner, einer der vier Geschäftsführer und Gesellschafter der Renner GmbH, stellte das Unternehmen und dessen Produkte vor. Seit 1981 produziert Renner am Standort Maulbronn Produkte für die Umwälzung und Filtration von nasschemischen Prozessen. Anfänglich wurden die Pumpen und Filter aus dem Hause Renner noch über das Handels­unternehmen Sondermann vertrieben. Hierbei bestand jedoch eine zu große Distanz zwischen den jeweiligen Anforderungen der Kunden und deren Realisierung bei Renner. Um diese Diskrepanz zu vermeiden, werden die Produkte seit etwa zehn Jahren unter der Marke Renner entwickelt, gefertigt und vertrieben. Dr. Renner betonte, dass eine frühzeitige und intensive Kommunikation mit dem Endnutzer unabdingbar ist, um die individuellen Kundenanforderungen entsprechend erfüllen zu können. Im Laufe der Zeit zeigte sich auch, dass die Digitalisierung der Prozesse im Unternehmen zu einer Steigerung der Effizienz deutlich beiträgt. Für den Nutzer der Pumpen ergibt sich dadurch ein hoher Wirkungsgrad bei deren Einsatz. Darüber hinaus legt Renner Wert auf einen bestmöglichen Service für den Kunden.

Zu den Schwerpunkten bei der Entwicklung und Fertigung von Pumpen zählen die Maximierung der Ökonomie und Energieeffizienz der Geräte. Dazu werden analytische Methoden ebenso genutzt wie Simulationen und Verifizierungen durch geeignete Testverfahren. Sowohl bei den Flüssigkeitsströmungen in der Pumpe als auch in den Filtermedien werden modernste Simulationstechniken eingesetzt. Ergänzt werden die rea­len Messverfahren durch Rückmeldung der Erfahrungen beim Kunden.

Besonders aufwändig, aber erforderlich, ist die Abstimmung der Filterwirkungsgrade bei geringem Leistungsbedarf durch eine korrekte Auslegung der Rohrleitungen, Pumpenabmessungen und den Kennwerten des zu reinigenden Mediums. Durch Optimierungen von Querschnitten bei Rohrleitungen ist es häufig möglich, dass kleinere Pumpen die selben Strömungsmengen realisieren können und damit helfen, Energie in deutlichem Umfang einzusparen. Dies gilt im Übrigen auch dadurch, dass beispielsweise größere Rohrquerschnitte auch höhere Investitionskosten bedeuten.

Im Anschluss an die Vorträge erhielten die Teilnehmer einen Einblick in die sehr beeindruckenden Phasen zur Entwicklung und Fertigung der Pumpen und Filter. Beeindruckend ist einerseits die außerordentlich hohe Fertigungstiefe, da der größte Teil der Elemente zur Herstellung der Pumpen und Filter im eigenen Hause gefertigt wird. Ebenso beeindruckend ist aber auch die große Zahl an vorhandenen Teilen zur schnellen Realisierung von nahezu allen denkbaren Kundenwünschen – eine hochmoderne Lager- und Fertigungstechnologie macht dies möglich. Zum Abschluss der knapp zweistündigen Führung durch die Fertigungsstätten konnten sich die Teilnehmer bei einem opulenten Stehimbiss in einem Ausstellungsraum der Renner GmbH stärken und den interessanten Abend ausklingen lassen – dafür bedanken sich die Leitung der DGO-BG sowie alle Teilnehmer.

Goldschmiede- mit ­Uhrmacherschule Pforzheim

Pforzheim ist nach wie vor als Zentrum für die Schmuck- und Uhrenindustrie bekannt. Um diesen Status zu halten, wird in Pforzheim großer Wert auf die Aus- und Weiterbildung in diesen Bereichen gelegt. Erstmals bekam die DGO-Bezirksgruppe Stuttgart die Möglichkeit, sich über die bestehenden Ausbildungseinrichtungen in Pforzheim zu informieren.

Der Vorsitzende der DGO-Bezirksgruppe Axel Baus zeigte sich sehr erfreut darüber, dass 15 Teilnehmer dieses Angebot am 16. Juli wahrgenommen haben. Auf dem Programm standen neben der Besichtigung der Einrichtungen für die Aus- und Weiterbildung ein Vortrag von Dr. Michael Kiefer über die Schule in Pforzheim und von Alexander Spörrer über eine innovative Anlagentechnik zur neuartigen, selektiven Beschichtung von Einzelbauteilen.

Galvanotechnik im Wandel

Die Anfänge der Schule reichen zurück in die Zeit von 1768 bis 1834, wie Dr. Michael Kiefer, Rektor der Goldschmiede- mit Uhrmacherschule, einführend betonte. Initiiert durch den Markgrafen Karl Friedrich von Baden wurde festgelegt, dass der Raum Pforzheim Schwerpunkt für Goldschmiede und Uhrmacher werden soll, primär mit der Verarbeitung von Edelmetallen. Dazu wurden die geeigneten Fachleute nach Pforzheim geholt. Die Ausbildung dieser Fachleute erfolgte unter anderem durch Sonntagsschulen, da die Lehrlinge während der Woche in ihren Betrieben zu arbeiten hatten. Diese Sonntagsschulen waren der Ursprung der Berufsschulen. In Folge dieser positiven Aktivitäten wuchs die Zahl der Betriebe rasch an. Ab etwa 1835 erhielt die Schule einen festen Rahmen mit Plänen für die Berufsbildung und wurde als staatliche Schule betrieben.

Ergänzend kam 1853 die IHK hinzu, die mit neu gegründeten Industriebanken eine intensive Zusammenarbeit pflegte und so die heimische Industrie mit der notwendigen Ausbildung förderte. Dadurch konnte auch die wichtige Infrastruktur wie Wasser- und Stromversorgung aufgebaut werden. In die Mitte des 19. Jahrhundert fielen auch die ersten Ausbildungsgänge mit Schwerpunkt in Richtung Oberflächentechnik. Darüber hinaus entstanden in Pforzheim aus der Edelmetallverarbeitung heraus Unternehmen für das Recycling von Edelmetallen, die sogenannten Scheideanstalten.

Ende des 19. Jahrhunderts verzeichnete die Schule bereits mehr als 1000 Schüler. Seit 1905 gibt es die Goldschmiedeschule als eigene Institution. Bereits zu dieser Zeit konnte die Schule theoretische und praktische Ausbildung kombiniert anbieten. Nach dem Ersten Weltkrieg wurde der Beruf des Galvaniseurs offiziell von der Schule ­verzeichnet und seit 1920/21 besteht die Möglichkeit, die Ausbildung in Vollzeit zu absolvieren. Seit 1966 wird die Goldschmiedeschule nach den Kriegsereignissen wieder als eigenständige Einrichtung geführt.

Bei diesen Ausbildungsbereichen war die Galvanotechnik allerdings nur rudimentär vorhanden. Seit dem Jahr 2018 verfügt die Schule über ein Galvaniklabor, das für die Meisterausbildung Galvaniseur mitgenutzt wird. Und seit 2019 ist die Fachschule für Technik, Fachrichtung Galvanotechnik, an die Goldschmiedeschule angesiedelt und kann seit kurzem auch auf eine Kleingalvanikanlage mit Behältern im Bereich von einigen zehn Litern zurückgreifen, mit denen für den Edelmetallbereich alle wichtigen Abscheidungen durchgeführt werden können.

Heute werden an der Schule sowohl Galva­notechniker als auch Meister für das Galvaniseur-Handwerk ausgebildet. Der Unterricht findet in Teilzeit mit Ergänzung durch Selbstlernen statt, unter anderem mit E-Learning. Um den Ausbildungsgrad des staatlich geprüften Technikers zu erreichen, ist ein Teilzeitunterricht über vier Jahre notwendig. Die Schüler kommen derzeit bevorzugt aus den Betrieben im Großraum Pforzheim.

Anlagentechnik für ­hochqualitative Beschichtung in Deutschland

Alexander Spörrer von der Atotech Deutschland stellte eine Anlage zur galvanischen Metallabscheidung vor, die als Zusammenarbeit von UF Automation, Quarder-MWG sowie mks/Atotech realisiert wurde. Das produzierende Unternehmen MWG ist als Zulieferer der Automobilindustrie primär auf dem Gebiet der Aluminiumoberflächentechnik und Lackierung tätig. Das Unternehmen hatte im Zuge der Erweiterung der Lieferfähigkeit den Wunsch, Metallbauteile für elektrotechnische Anwendungen in Elektrofahrzeugen zu galvanisieren. UF Automation wurde hierfür als Ersteller der Anlage und mks/Atotech als Lieferant für die Galvaniksysteme aktiv.

Für Elektrofahrzeuge sind vor allem Steckverbindungen oder Leitungssegmente erforderlich. Zur Sicherung der Lieferfähigkeit hat sich Quarder-MWG nach Lieferengpässen infolge der Coronapandemie dazu entschlossen, die Produktion nach Deutschland zu verlagern. Mit der neu zu erstellenden Anlage war die Forderung verbunden, Metalle auf Kleinteile für die Kontaktierung und Zuleitung partiell abzuscheiden. Als Beschichtungsmetalle dienen hierfür Glanzzinn, Nickel, Silber und Anlaufschutz für Silber. Bei den zu beschichtenden Teilen handelt es sich um Bandmaterial, das endseitig mit Silber zu beschichten ist. Die Fertigung in Form von Bandmaterial hat hier alelrdings den entscheidenden Nachteil eines hohen Edelmetallverbrauchs. In diesem Hinblick ist die Beschichtung nach Vereinzelung von Vorteil. Liegen die Teile vereinzelt vor, müssen die Anforderungen durch Anwendung der Gestelltechnik erfüllt werden, für die eine spezialisierte Technik erforderlich ist. Zudem war es der Wunsch des Auftraggebers, für die Realisierung zumindest zu großen Anteilen moderne Robotertechnologie einzusetzen.

Für diese Herausforderung wurde eine spezielle Art der Beschichtungszelle entwickelt; sie ist mit austauschbaren Zellsystemen und neuartigen Drehgestellen ausgestattet, die es erlauben, die beiden Enden der Kontaktschiene mit unterschiedlichen Metallen zu beschichten, ohne auf sonst übliche Abdecktechniken oder aufwändiges Umrüsten zurückzugreifen. Realisiert wurde zudem eine Prozessverfolgungstechnik, mit der jedes Gestell mit den jeweiligen Bearbeitungsparametern protokolliert werden kann.

Die entstandene Anlage ist seit Anfang 2023 in Betrieb. In der Startphase der Produktion wurden Anpassungen an das Handling und die Beschichtungssysteme auf die geforderten hohen Stückzahlen vorgenommen. Mit zu den wichtigsten Anpassungsarbeiten zählten darüber hinaus die Optimierung der erforderlichen Elektrolyte für die Beschichtung sowie die Optimierung der Reinigungsprozesse. Seit Oktober 2024 läuft die Serienproduktion mit der neuen Anlage. Die realisierte hocheffektive Anlage bei Quarder-MWG zeigt, dass eine wettbewerbsfähige Beschichtung in Deutschland möglich ist. Mit Anlagen ­dieser Art kann auch in Zukunft die galvanische ­Beschichtung konkurrenzfähig erfolgen und die Ausbildung zu Fachkräften der Galvanotechnik kann ihren Stellenwert in der Industrie erhalten.

Führung durch die Schule

Besonderes Interesse hatten die ­Teilnehmer aus dem Kreis der Deutschen Gesellschaft für Galvano- und Oberflächentechnik natür­lich an der Galvanikanlage. Die von ­Walter Lemmen erstellte Anlage erlaubt sowohl jungen Fachkräften für die Schmuckherstellung als auch Nachwuchstechnikern, alle wichtigen Beschichtungen in der Schule ­durchzuführen, wie die zahlreichen Exponate der Auszubildenden erkennen lassen. Mit Dr. Stefanie Kißling oder Alexander Spörrer hat die ­Schule ausgewiesene Fachkräfte mit langjährigen Fachkenntnissen in der Praxis, die mit den bestehenden Einrichtungen die optimalen Voraussetzungen haben, um die notwendigen Fachkenntnisse für Handwerk und Industrie zu vermitteln. Interessant waren aber auch die gut ausgestatteten Werkstätten für die Verarbeitung von Metallen zu Schmuck, hochwertigen Gebrauchsgegenständen aus Metall oder Edelsteinen. Auch für diese interessante und informative Führung bedankt sich die DGO-Bezirksgruppe bei den Verantwortlichen der Schule und den Vortragenden.

 

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