Effiziente galvanische Beschichtung

Energie- und Ressourcenschonung in der galvanotechnischen Produktion ‚Äď Prozess- und anlagentechnisch optimierte galvanische Hartchromanlage

Galvanotechnik ‚Äď das ist die elektrochemische Abscheidung von metallischen Schichten auf Bauteilen aus Metall oder Kunststoff. Die Schichten k√∂nnen dekorative oder technische Funktionen haben, beispielsweise sch√ľtzen sie gegen Verschlei√ü oder Korrosion. Die Beschichtung erh√∂ht den Gebrauchswert und somit auch die Wirtschaftlichkeit der Bauteile oft um ein Vielfaches. Galvanotechnische Prozesse haben je nach abgeschiedenem Metall einen hohen Verbrauch an Energie und Wasser. Um sie langfristig √∂konomisch und √∂kologisch sinnvoll betreiben zu k√∂nnen, muss ihr Ressourcenverbrauch gesenkt werden.

Bei der Hartverchromung etwa wird nur rund ein Viertel der eingesetzten elektrischen Energie in eine Metallschicht umgesetzt, der Rest produziert nur W√§rme. Der Fokus eines DBU-gef√∂rderten Projektes f√ľr eine ressourcensparende galvanische Hartchromanlage lag auf der Einsparung von elektrischer Energie und W√§rme. Die vom Fraunhofer-Institut f√ľr Produktionstechnik und Automatisierung IPA gemeinsam mit der Thoma Metallveredelung GmbH geplante und realisierte Beschichtungsanlage verdreifacht den Energieausnutzungsgrad.

F√ľr diese ¬ĽVariable-High-Speed Hart¬≠chromanlage HCr 21¬ę wurden bei der Firma Thoma einige Anlagenkomponenten nach bekannten Regeln f√ľr die spezielle Anwendung der Beschichtung langer Zylinder ausgelegt und konstruiert. Dies haben die Projektbeteiligten konsequent durch die ganze Planung verfolgt, um zu zeigen, wie mit der Kombination verschiedener Ma√ünahmen eine energieeffizientere Produktion realisierbar ist.

Beispiel Kupferabscheidung: Mit optimierter Stromdichte und Strömungsgeschwindigkeit ist eine doppelt schnelle Beschichtung bei gleicher Qualität möglich.

Das Ergebnis: Durch die Verbesserung von Kontakten, die geometrisch optimierte Auslegung des Beschichtungsbads und eine optimierte Bauteilhalterung konnten fast 40¬†% an elektrischer Energie je Quadratdezimeter bei der Beschichtung eingespart werden. Um auch die Abw√§rme des Prozesses zu nutzen, wurden eine W√§rmepumpenanlage und ein W√§rmespeicher eingebaut, die mit den Vorratsbeh√§ltern f√ľr Elektrolyt und der Absauganlage verbunden ist. Die W√§rmenutzung erm√∂glicht es nun, die eingesetzte elektrische Energie zu √ľber 90¬†% zu nutzen ‚Äď √ľblich ist ein Nutzungsgrad um die 20¬†%.

Mit diesen W√§rmetauschern wird √ľbersch√ľssige W√§rme aus der Prozessfl√ľssigkeit abtransportiert oder aus dem Speicher wieder hineingegeben.

KUMAS, das Kompetenzzentrum Umwelt e.V., hat die Variable-High-Speed Hartchrom¬≠anlage als ¬ĽOffizielles Leitprojekt 2009¬ę ausgezeichnet. Insgesamt ist es gelungen, das galvanische Hartverchromungsverfahren durch intelligente Stromf√ľhrung, optimierte Kontaktbildung und umfangreiche W√§rmer√ľckf√ľhrungsma√ünahmen energetisch deutlich zu verbessern. Die ressourcen¬≠sparende Hartchromanlage leistet so einen Beitrag zum Klimaschutz, vermeidet oder verringert die Entstehung von Schadstoffen und begrenzt den Einsatz nat√ľrlicher Rohstoffe.

Um den Kontaktwiderstand zwischen Bauteil und Haltevorrichtung zu vermindern, wird die Fl√§che f√ľr den Strom√ľbergang vergr√∂√üert.

Projektthema:
Energie- und Ressourcenschonung in der galvanotechnischen Produktion ‚Äď
Prozess- und anlagentechnisch optimierte galvanische Hartchromanlage

Projektdurchf√ľhrung:
Fraunhofer-Institut f√ľr Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Nobelstraße 12
70569 Stuttgart
Telefon    0711|970-1041
martin.metzner@ipa.fraunhofer.de
www.ipa.fraunhofer.de/galvanotechnik

Thoma Metallveredelung GmbH
Achstraße 14
87751 Heimertingen
Telefon    08335|9822-0
info@thoma-metallveredelung.de
www.thoma-metallveredelung.de


AZ 25418