Die Digitalisierung ermöglicht der Galvano- und Oberflächentechnik, Prozesse effizienter zu gestalten, Elektrolyte und Anlagen vorrausschauend zu warten, Energie- und Stoffströme zu erfassen oder Produkte gezielt nachzuverfolgen. Digitale Methoden bieten eine Vielzahl an Einsatzmöglichkeiten. Die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Initiative Digitalisierung der Materialforschung in Deutschland (MaterialDigital 2) zielt darauf ab, die Effizienz der Material- und Produktentwicklung in Deutschland zu steigern, indem Entwicklungszeiten verkürzt und die Qualität der Ergebnisse verbessert wird.
Die Galvanotechnik ist seit Dezember 2023 Teil der Initiative MaterialDigital 2, denn galvanische Prozesse nehmen einen wichtigen Stellenwert in der deutschen Industrie ein und sollen aus diesem Grund gefördert werden. Im Verbundvorhaben Digitale Werkzeuge zur Verbesserung galvanischer Schichten am Beispiel chrom(III)basierter Prozesse hat sich ein Expertenteam aus Industrie und Forschung zusammengeschlossen, um Workflows für die systematische Erforschung von Prozess-Struktur-Eigenschaftsbeziehungen in der elektrochemischen Oberflächentechnik zu entwickeln.
Die Verchromung aus dreiwertigen Elektrolyten soll die Grundlage für die Digitalisierung der Materialwissenschaft in der Branche bilden. Die Abscheidung aus Chrom(III)elektrolyten hat bislang nur eingeschränkt Anwendung in der industriellen Praxis gefunden und stellt die Unternehmen immer wieder vor neue Hürden, so dass dieser Prozess prädestiniert ist für die digitalisierte Materialforschung. Die Herausforderung ist, dass Schichten mit gleichwertigen Eigenschaften vorliegen sollen wie bei Schichten, die aus sechswertigen Chromelektrolyten abgeschieden und bis heute eingesetzt werden; diese müssen aber aus anderen Elektrolyten oder mittels neuer Verfahren hergestellt werden. Eine wesentliche Rolle spielen dabei Chromschichten aus dreiwertigen Elektrolyten. Diese neuen und komplexen Elektrolytsysteme spannen einen großen Parameterraum mit komplexen Prozess-Struktur-Eigenschaftsbeziehungen auf und sollen in einem breiten industriellen Anwendungsspektrum eingesetzt werden.
Die digitalisierte Materialforschung eröffnet die Möglichkeit einer systematischen Untersuchung des Parameterraums des galvanischen Chrom(III)prozesses durch experimentelle Arbeiten und eine umfangreiche Charakterisierung der Schichten. Die so erlangten Ein- und Ausgangsdaten werden mit verschiedenen Ansätzen des maschinellen Lernens (Machine Learning, ML) korreliert. Die Flankierung durch definierte Workflows für die Durchführung der Experimente, Auswertung der Daten mit Meta-Informationen und die simulationsbasierte Werkstoffcharakterisierung bilden die Grundlagen für eine Ontologie galvanischer Schichtsysteme.
DigiChrom soll somit zum Aufbau einer Ontologie und zum besseren Verständnis der Prozess-Struktur-Eigenschaftsbeziehungen von galvanisch abgeschiedenen Chromschichten aus dreiwertigen Elektrolyten beitragen. Die zu erstellende Ontologie wird durch Unterstützung in Kooperation mit der Plattform Material Digital (PMD) aufgebaut. Nähere Informationen und Begriffserläuterungen sind der Homepage der Plattform Material Digital zu entnehmen (www.materialdigital.de).
