Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA ist am 9. und 10. Juni zu Gast bei der Woche der Umwelt im Schloss Bellevue in Berlin. Das Institut gehört zu den Ausstellern, die eine vom Bundespräsidenten einberufene Jury aus insgesamt 440 Bewerbern ausgewählt hat und stellt ein Projekt der Abteilung Galvanotechnik vor.
Um beim Galvanisieren Strom zu sparen und Ressourcen zu schonen, sollte die Schicht nicht dicker als nötig sein. Oft genügen schon wenige Mikrometer, also tausendstel Millimeter – ein menschliches Haar ist mit 50 bis 80 Mikrometer deutlich dicker. Doch bei der Minimierung ist eine Eigenheit des Verfahrens zu berücksichtigen. Beim Galvanisieren wird in einer metallhaltigen Lösung zwischen zwei Elektroden (Anode und Kathode) ein elektrisches Feld angelegt, was zur Abscheidung des Metalls führt. Allerdings besitzt das Feld nicht überall die selbe Stärke, sodass die Schichtdicke erheblich variieren kann.
Dieses Phänomen lässt sich mit verschiedenen Methoden weitgehend beheben: Das elektrische Feld lässt sich verändern, indem ihm beispielsweise Fremdkörper in den Weg gestellt werden. Ein ähnlicher Effekt wird durch eine leicht veränderte Positionierung des Bauteils bis hin zum kontinuierlichen drehen erzielen. Alle Möglichkeiten empirisch durchzutesten, wäre allerdings sehr aufwendig. Ein Team um Klaus Schmid, Gruppenleiter Galvanische Prozesse und Anlagen am Fraunhofer IPA, setzt deshalb konsequent Software ein, die das Feld durch Simulationsrechnungen sichtbar macht – wahlweise zwei- oder dreidimensional. So lassen sich rasch viele Varianten durchspielen, bis schließlich die optimale Lösung gefunden ist, also beispielsweise eine Minimierung der Gesamtmenge an Metall darauf hin, dass funktionelle Bereiche die optimale Schichtdicke aufweisen.
Schichtdicke um 40 Prozent reduziert
Beim galvanischen Verchromen von Kolbenstangen haben die Forscher so eine Reduzierung der Schichtdicke von 40 % erzielt. Zudem ließen sich drei Bauteile gleichzeitig beschichten. Vorher waren es nur zwei. Entsprechend hoch waren die Einsparungen an Energie und Material. Das hilft nicht nur der Umwelt, sondern auch der Rendite: Allein die Stromkosten einer Galvanikproduktion können bis zu einem Viertel der Gesamtkosten ausmachen.
Schmid weist allerdings darauf hin, dass jede Optimierung eine individuelle Lösung erfordert. Denn die eingesetzten Maschinen unterscheiden sich ebenso wie die Bauteile, die bearbeitet werden. Um ein praktikables Ergebnis zu erzielen, braucht es deshalb nicht nur Verfahrenstechniker, sondern auch Maschinenbauer. Die Experten vom Fraunhofer IPA besitzen das nötige Know-how, schließlich beschäftigen sie sich seit mehr als 20 Jahren mit dem Einsatz von Simulation in der Galvanotechnik. Ein weiteres Plus ihrer Simulationsrechnungen: Sie lassen sich auch zur Mitarbeiterschulung nutzen.
Kostenlose Messetickets verfügbar
Am 9. und 10. Juni zeigen die Forscher um Schmid auf der Woche der Umwelt im Park von Schloss Bellevue in Berlin ihre Arbeit. Insgesamt präsentieren auf der Woche der Umwelt rund 190 Aussteller ihre Ideen und Projekte rund Umweltschutz und Nachhaltigkeit und diskutieren die damit verbundenen wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Chancen. Die Messe findet in diesem Jahr bereits zum sechsten Mal seit 2002 statt und wird vom Bundespräsidenten und der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) veranstaltet.
Wer sich die Softwaresimulationen für die Galvanik bei einem persönlichen Gespräch auf dem Messestand des Fraunhofer IPA zeigen lassen möchte, vereinbart am besten im Vorfeld einen Termin und erhält dann ein kostenloses Messeticket. Eine kurze E-Mail an Sina-Helena Gross, Portfolio-Marketing-Managerin am Fraunhofer IPA (sina-
helena.gross@ipa.fraunhofer.de), genügt; Anmeldeschluss ist der 1. Mai 2020.
Mehr Informationen zur Woche der Umwelt:
- https://www.woche-der-umwelt.de
(Bild: Peter Himsel/DBU)
