Effiziente galvanische Beschichtung

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

Galvanotechnik – das ist die elektrochemische Abscheidung von metallischen Schichten auf Bauteilen aus Metall oder Kunststoff. Die Schichten können dekorative oder technische Funktionen haben, beispielsweise schĂŒtzen sie gegen Verschleiß oder Korrosion. Die Beschichtung erhöht 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 ökonomisch und ökologisch sinnvoll betreiben zu können, 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 WĂ€rme. Der Fokus eines DBU-geförderten Projektes fĂŒr eine ressourcensparende galvanische Hartchromanlage lag auf der Einsparung von elektrischer Energie und WĂ€rme. Die vom Fraunhofer-Institut fĂŒr Produktionstechnik und Automatisierung IPA gemeinsam mit der Thoma Metallveredelung GmbH geplante und realisierte Beschichtungsanlage verdreifacht den Energieausnutzungsgrad.

FĂŒr diese »Variable-High-Speed Hart­chromanlage HCr 21« wurden bei der Firma Thoma einige Anlagenkomponenten nach bekannten Regeln fĂŒr 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 Maßnahmen eine energieeffizientere Produktion realisierbar ist.

Beispiel Kupferabscheidung: Mit optimierter Stromdichte und Strömungsgeschwindigkeit ist eine doppelt schnelle Beschichtung bei gleicher QualitÀt 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 AbwĂ€rme des Prozesses zu nutzen, wurden eine WĂ€rmepumpenanlage und ein WĂ€rmespeicher eingebaut, die mit den VorratsbehĂ€ltern fĂŒr Elektrolyt und der Absauganlage verbunden ist. Die WĂ€rmenutzung ermöglicht es nun, die eingesetzte elektrische Energie zu ĂŒber 90 % zu nutzen – ĂŒblich ist ein Nutzungsgrad um die 20 %.

Mit diesen WĂ€rmetauschern wird ĂŒberschĂŒssige WĂ€rme aus der ProzessflĂŒssigkeit abtransportiert oder aus dem Speicher wieder hineingegeben.

KUMAS, das Kompetenzzentrum Umwelt e.V., hat die Variable-High-Speed Hartchrom­anlage als »Offizielles Leitprojekt 2009« ausgezeichnet. Insgesamt ist es gelungen, das galvanische Hartverchromungsverfahren durch intelligente StromfĂŒhrung, optimierte Kontaktbildung und umfangreiche WĂ€rmerĂŒckfĂŒhrungsmaßnahmen energetisch deutlich zu verbessern. Die ressourcen­sparende Hartchromanlage leistet so einen Beitrag zum Klimaschutz, vermeidet oder verringert die Entstehung von Schadstoffen und begrenzt den Einsatz natĂŒrlicher Rohstoffe.

Um den Kontaktwiderstand zwischen Bauteil und Haltevorrichtung zu vermindern, wird die FlĂ€che fĂŒr den StromĂŒbergang vergrĂ¶ĂŸert.

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

ProjektdurchfĂŒhrung:
Fraunhofer-Institut fĂŒr 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