Projekt 14916/01

Senkung des Energieverbrauches und Verringerung der Galvanisierbadverschleppung durch die Entwicklung von innovativen Galvanisierungstrommeln aus neuen Werkstoffen mit neuer Geometrie

Projektträger

Richard Tscherwitschke GmbH
Dieselstr. 19 - 21
70771 Leinfelden-Echterdingen

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ziel des Projektes war, eine Galvanisiertrommel zu entwickeln, die ohne sonstige Einschränkung eine signifikante Leistungssteigerung erbringt, konkret bei gleichem Energie-Einsatz (V x A) die Expositionszeit beim Galvanisierprozess reduziert oder bei gleichem Energie-Einsatz ein größeres Warenvolumen mit der gleichen Schichtdicke, galvanisch beschichtet.
Angestrebte Effizienzsteigerung war 30 %. In der gleichen Größenordnung sollte eine Energieeinsparung einhergehen.
In den letzten 50 Jahren gab es nur eine Entwicklung in diese Richtung, die sich aus einer Reihe von Gründen nicht dauerhaft durchgesetzt hat.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenUm das gesteckte Ziel zu erreichen, musste ein Kunststoff gefunden werden, der eine weit größere freie Perforationsfläche zulässt als bei konventionellen Trommeln.
Über chemische Resistenzversuche und Abriebversuche wurde ein PUR von Elastogran als bestgeeignetster Kunststoff ermittelt.
Mit den ermittelten Abriebwerten konnte die freie Perforationsfläche um ca. 75 % vergrößert werden bei gleicher Laufzeit wie konventionelle Trommeln. Die Perforation wurde schlitzförmig gestaltet.
Durch eine bogenförmige Gestaltung der Trommelwände wurde die Hüllfläche um 15 % erhöht und der Abstand des Galvanisiergutes zur Ware verringert.
Ein Spritzgusswerkzeugbauer und Spritzgießer in einer Verantwortung wurde gesucht. Die Fertigstellung des Spritzgusswerkzeuges verzögerte sich bis KW 27/01. Die ersten zu 90 % brauchbaren Trommel-Segmente wurden Februar 02 angeliefert. Es zeigte sich, dass sich das ausgewählte PUR extrem schwierig verspritzen lässt.
Aus den besten angelieferten Segmenten weiterer Versuchsabspritzungen wurden einige Trommeln zusammengebaut zur Präsentation auf der Hannover Messe 2002 und für die Erprobungsreihe.
Die Fa. IGOS - Solingen wurde mit der Messwerterfassung und Auswertung beauftragt. Die Messreihen wurden bei Bosch Bamberg durchgeführt. IGOS liefert die Auswertungsergebnisse am 13.09.02 ab. Auf der DGO Jahrestagung vom 19.-20.09.02 wurden die Ergebnisse der Fachwelt vorgestellt.
Bis 10/02 gelang es dem beauftragten Spritzgussbetrieb nicht, einwandfreie Spritzgussteile zu liefern.
Das Spritzgusswerkzeug wurde zu einem anderen Spritzgussbetrieb verbracht. Auch nach Umbau des Werkzeuges konnte der 2. Spritzgießer keine einwandfreien Trommelsegmente liefern. Ersatzweise spritzte er ein Alternativ-TPU, von DOW ab. Das Material lässt sich gut spritzen, ist chemisch resistent und in den Abriebwerten noch ausreichend.
Als die erste Trommel aus dem DOW TPU hergestellt werden soll, stellt sich heraus, dass dieser Kunststoff sich nicht verschweißen lässt, auch mit externer Unterstützung wurden weitere Schweißversuche durchgeführt, ohne Erfolg.
Parallel werden Klebversuche durchgeführt. Die Ergebnisse entsprechen noch nicht den Anforderungen. Eine Unbekannte ist die Langzeitfestigkeit und chemische Resistenz der Klebeverbindung. Um dies zu untersuchen, müsste das Projekt noch mal verlängert und finanziell aufgestockt werden.
Ein entsprechender Antrag an die DBU wird negativ beschieden.


Ergebnisse und Diskussion

Die von IGOS ausgewerteten Messergebnisse der bei Bosch - Bamberg durchgeführten Versuchsreihen zeigen, dass die angestrebten Projekt-Ziele zu nahezu 100 % erreicht werden.
Auf Seite 9 des IGOS-Berichtes werden Leistungsersparnisse bei der neu entwickelten Trommel zwischen 26 % bis 34 % ausgewiesen. Die Werte die unter 30 % Energie-Einsparung liegen, wurden bei konstanter Spannung und konstantem Füllvolumen ermittelt.
Bei der Auswertung der Versuchsreihen 1-10 stellte sich die Frage, weshalb bei der Neuentwicklung die Streuungsabweichung höher ist und die Energie-Einsparung nicht voll den Erwartungen entspricht.
Die höhere Streuung ließ sich reduzieren durch Erhöhung der extrem niedrigen Trommel-Drehzahl von 1,3 Upm auf 3 Upm. Die Energieeinsparung ließ sich durch eine zur Trommelgeometrie äquivalenten Erhöhung des Warenvolumens auf die Zielgröße anheben.
Bei konstantem Warenvolumen und einem um 45 % größeren Trommelquerschnitt konnte die Ware keine gleich große Böschung bilden. Das Näherrücken der Ware zur Anode war nicht erreicht.
Nach Erhöhung der Trommeldrehzahl und Erhöhung des Warenvolumens bei Charge 11 bis 14 wurden die angestrebten Ergebnisse erreicht.
Entgegen den Erwartungen bleibt die Ausschleppung von Elektrolyt. Die leichte Erhöhung ist zurückzuführen auf die gewählte Schlitzbreite von 1,35 mm. Eine geringfügige Verbreiterung wird die Verschleppung reduzieren.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Eine erste Vorstellung der neu entwickelten Trommel erfolgte auf der Hannover Messe 02.
Auf der DGO-Jahrestagung vom 18.-20.09.02 wurde die Neuentwicklung und die Untersuchungsergebnisse präsentiert.
Die Untersuchungsergebnisse mit einer begleitenden Einführung zu dem Förderprojekt wurde den Fachbesuchern zur Verfügung gestellt. Einigen Galvanikern wurde zu verbilligten Preisen je eine Trommel geliefert.
Die aufgezeigten Leistungssteigerungen haben dazu geführt, dass wir vom Markt massiv bedrängt wurden, die neuen Trommeln zu liefern. Aus den geschilderten Umständen sind wir dazu derzeit nicht in der Lage. Deshalb wurde jede weitere Publikation gestoppt, um nicht weitere Forderungen von Kunden zu provozieren.


Fazit

Die vorausgehenden Darlegungen weisen nach, dass die Ansätze für das Projektziel, eine Galvanisiertrommel zu entwickeln, die eine deutliche Leistungssteigerung ohne Energieerhöhung richtig sind.
Bei einem durchschnittlichen Energieverbrauch von 6 kWh/Trommel, 2-Schichtbetrieb an 6 Tagen bei 50 Wochen p.a., ergibt sich ein Energieverbrauch von 28,8 MWh pro Trommel/a.
Bei geschätzten 18.000 Galvanisiertrommeln in Deutschland ergibt das bei 30 % Energieeinsparung einen Einsparungseffekt von 155 GWh/a. Die CO2 Emission wird um ca. 105 000 t/a reduziert.
Es ist zu bedauern, dass keine finanziellen Mittel mehr zur Verfügung stehen, um das Produkt, das die Energieeinsparung bewirkt, auf den Markt zu bringen.
Weitere Werkstoff-Recherchen und Versuchsreihen zur Klebetechnik wären notwendig, um die bewiesenen Möglichkeiten beim Trommelgalvanisieren ca. 30 % Energie einzusparen, zu realisieren.