ZVO Surface Days once again receive top marks

After three varied congress days and with 570 participants, a further increase compared to the previous year, the ZVO Surface Technology Days 2025 came to a successful close on 26 September at the Mercure Hotel MOA Berlin.

ZVO Board Member Jörg Püttbach opened the industry get-together for electroplating and surface technology on the evening of 24 September and then led through the entertaining programme, which featured two keynote speeches as well as several awards. In addition to the participants and a number of guests of honour, Püttbach welcomed the CDU member of parliament Vanessa Zobel MdB, who has been a member of the CDU since 2016 and is involved in local politics as a city councillor and deputy mayor. The trained banker is committed to more business and less bureaucracy so that we can move from talking to doing again, for affordable electricity and hard work that is finally rewarded again. She wants to make Germany future-proof as a business location - with pragmatism, speed and reliability. Consequently, Zobel was elected to the Committee on Economic Affairs and Energy in the new German Bundestag . In her speech, she emphasised the importance of energy policy and reducing bureaucracy - both of which are key challenges for the surface technology industry, which is dominated by SMEs. She took a clear look at the importance of competitiveness, security of supply and entrepreneurial relief for German industry.

In his subsequent speech on the state of the industry and the ZVO, Püttbach also addressed a number of questions to the CDU member of parliament. Because: " The ZVO serves to promote and further develop electroplating and surface technology in political and economic terms. Its representation of interests is aimed at comprehensive improvements to the framework conditions of its members," he explained, passing the baton on to Lukas Hanstein, who has been coordinating the political issues and necessary activities full-time as the new Head of Politics at the ZVO since 1 July 2025.

The subsequent keynote speech by researcher, business and transformation psychologist and trained actor Dr Carl Naughton focused on the adaptability quotient. We live in a world in which the only thing that remains the same is constant change. New technologies, economic disruption and social upheaval - if you don't adapt, you lose. Or, to paraphrase Darwin: "It is not the strongest who survive, but the most adaptable." However, this does not mean that we have to constantly reinvent ourselves. It's not about chasing every trend, but about reacting to change in a smart, conscious and flexible way. This is exactly where the "Adaptability Quotient (AQ)" comes into play. In his presentation, Dr Naughton vividly explained the AQ, why it is more important than IQ and why companies rely on adaptable employees. He showed ways to remain flexible without falling into chaos. Namely through the three stages of adaptation: recognising, understanding, acting. And through the three pillars of AQ: Situational Awareness, Neo Credos, Proactivity. He also explained how to avoid the most common thinking traps and how to capitalise on change. He actively involved the audience under the motto "acting instead of complaining", for example by having them solve tasks in several live experiments. The audience took away a new mindset for an uncertain world. They were given tools to deal with change with confidence, practical tips to increase resilience and flexibility, strategies to actively shape change and interactive exercises that have an immediate impact.

The welcome evening endedwithan informal get-together in the MOA atrium.

The lecture programme of the ZVO Annual Congress took place on the following two days.The almost 100 presentations focused on the topics of digitalisation and AI, bath and/or surface analysis, chemical metal deposition, sustainability, circularity and the tried-and-tested entrepreneur forum "Management meets surface". In addition, there were the regularly recurring thematic blocks, such as Young colleagues report, functional coatings, from process monitoring to product quality, future topics and new requirements for electroplating and surface technology.

Consultation hour on regulatory developments

The aim of the consultation hour organised by the Environmental and Chemicals Policy department was once again to inform member companies from the electroplating and surface technology sector about current developments in the field of environmental and chemicals policy at national and European level and to promote professional exchange.

The RUCP sees itself as the expert committee of the ZVO, which monitors and evaluates the multitude of regulatory requirements and develops well-founded positions for the industry. The consultation hour offered an open platform for queries, discussions and suggestions - with the clear aim of strengthening communication between the member companies and the association.

A key topic at this year's meeting was the current draft REACH restriction on chromium (VI) compounds. There was a great response to this topic, as numerous companies are directly affected in their day-to-day practice and through the authorisation process to date. The potential impact of the planned regulation on technical processes, investment decisions and competitiveness was the reason for a lively and intensive discussion.

One focus of criticism was the approach of the European Chemicals Agency (ECHA), which had set a so-called "early deadline" for the submission of comments in addition to the regular comment period. According to ECHA, contributions submitted before 18 September 2025 should already be considered at the meetings of the responsible committees (RAC, SEAC) in the autumn. This was criticised by the RUCP and other industry representatives, in particular the European umbrella organisation CETS, as a violation of the principle of equal treatment within the REACH Regulation. There is a risk that smaller companies or associations with fewer resources will be systematically penalised. The pressure to submit comments at an early stage could also lead to contributions not being prepared with the necessary care and depth.

In addition to this key topic, other issues were also discussed. These included the introduction and implementation of the new environmental performance indicators (BAT-AEPL) through the Seville Process, which will become an important benchmark for authorisations and official reviews.

The ongoing work of the "Sulphamic Acid Round Table", which was set up by industry representatives as a precautionary measure, was also reported on. The RUCP is actively involved here in order to enable a differentiated presentation of industrial practice and to develop sensible, realistic measures together with the authorities that do justice to both environmental protection and industrial applicability. This topic in particular showed how much the association's ability to make statements depends on information from the companies.

On the podium, Ilona Fey, Kerstin Zübert and Dr Georg Hünnekens - all committed contributors to the RUCP - were available as competent contacts for technical questions. They enriched the discussion with well-founded insights, professional depth and a direct link to practice. Their contributions once again emphasised how important the close interlinking of practical knowledge and association work is in order to be able to effectively represent interests.

The event impressively demonstrated how complex the regulatory environment in which the industry operates is - and at the same time how great the need for dialogue, information and strategic representation of interests is.

Therefore, an explicit appeal is made to all ZVO member companies: Get actively involved in the work of the Environmental and Chemicals Policy Department! Whether by attending meetings, contributing your expertise or supporting political processes - every commitment counts. Only together can we succeed in shaping the framework conditions for surface technology in Germany and Europe and influencing regulatory developments at an early stage.

Women in surface technology: challenges, opportunities and prospects

Female SurFaces, the women's network of the ZVO, once again hosted a dialogue-oriented session on the topic of women and surface technology with a focus on production. The three-part event kicked off with a presentation by Dr Elke Moosbach, who shed light on the development of women and the changes in the world of work, with a special focus on surface technology. A hundred years ago, women were still excluded from many areas of the economy, but today they are indispensable in many industries. And yet a great deal of potential remains untapped: While the shortage of skilled labour is growing, the proportion of women in technical and manufacturing professions remains low. The presentation highlighted the challenges, but also the strategic opportunities, for companies that see the shortage of skilled labour not as a problem, but as an opportunity and focus on the previously untapped potential of women.

This was followed by a dialogue between two industry leaders on the topic of women in production: Miriam Dürr as an employee and Claudia Wagner as an employer spoke openly about their experiences: What challenges do both sides have to face? What hurdles are there on both sides - from childcare and physical demands to dealing with chemicals? And what does it take to give more women not only access but also long-term prospects in production?

The subsequent panel discussion revisited the topic of (more) women in manufacturing jobs. Experts from business, science and practice analysed the current situation and discussed ways forward. The session was well attended throughout and the free chair at the panel was also well received by both female and male participants.

Results from research - Young colleagues report

The "Young Colleagues" lecture block at #OTBerlin25 once again offered a showcase of German universities and research institutes working in the field of surface technology. A total of eleven graduates and young employees were able to present their research work in three sessions.

Lea Breu, Bosch Manufacturing Solutions, spoke about the hydrogen permeation properties of anodised aluminium. She focussed on the relationship between the microstructure of the oxide layer and its permeability. This research is relevant for components in applications in the hydrogen economy.

Electrochemistry at the highest level was presented by Anna Lena Woeste, TU Ilmenau: The capacity of lithium-ion batteries can be increased by so-called "prelithiation" - in principle, a targeted initial charge before the cell is assembled. This application may become important for alternative anode materials such as silicon.

Marius Engler, TU Ilmenau and winner of this year's DGO Nasser Kanani Prize, researched electrochemical energy storage on a large scale. Iron flow batteries are storage systems that can support the energy transition in the future, but do not require critical or scarce materials. Engler was able to optimise the electrolyte and the deposition conditions using methods such as cyclic voltammetry and microgravimetry.

Jonas Rehbein, TU Ilmenau, opened the second session. His presentation focussed on decorative or functional chromium, chromium alloy or chromium replacement layers. The work aimed to improve the general understanding of chromium deposition from trivalent electrolytes and also to systematise it.

Mahmoud Elkady, HS Aalen, gave a presentation on functional chromium layers. A commercial trivalent hard chromium electrolyte was used to co-deposit hard material particles such as boron carbide, which improved both the microstructure and tribological properties of the chromium layer.

Nisha Poonia, TU Chemnitz, made a contribution to the electrodeposition of "stainless steel" (Fe-Cr-Ni alloys). She specialised in the co-deposition of silicon carbide particles in these alloys. Experiments on the influence of deposition parameters on the microstructure and tribological properties were planned, carried out, analysed and presented with impressive systematic clarity.

The lecture by Scott Dombrowe, HS Mittweida, also focussed on wear protection coatings. The topic was the deposition and characterisation of nickel-tungsten coatings. A special feature of these coatings is the high tungsten content and the associated high hardness after heat treatment.

At the beginning of the last session, Simon Kertzsch, HS Mittweida, gave an overview of plastic metallisation in all its facets. In particular, he discussed the metallisation of technical plastic materials such as PEEK and PEI using innovative approaches.

Gesina Kley-Steverding and Marc Edward-Piepenbrink, BIA Kunststoff- und Galvanotechnik, presented a process for recycling Cr(III) electrolyte rinsing water. The rinsing water is concentrated by reverse osmosis. The recyclate is then fed back into the electrolyte after activated carbon purification. Recirculation saves on chemical costs and only marginally affects the quality of the deposited layer.

Florian Pantleon, TU Ilmenau, presented his work on the electrochemical monitoring of pickling processes, which was honoured this year with the DGO Young Talent Award. Information about the progress of the pickling process and the condition of the pickling can be obtained by measuring transients directly on the component or by measuring noise on a test specimen. Pantleon has broken new ground in this area and has already developed a practical method.

Finally, Puya Sabeti, ZINQ, demonstrated the influencing factors of interface kinetics in hot-dip galvanising. It was impressive to see the depth and care with which the processes in this established method were investigated and how much the type and condition of the base material were taken into account when considering the result of the coating.

Trivalent hard chrome processes

As Oliver Daub, Dr Max Schlötter, emphasised in his introduction, previous efforts to replacehexavalent chromium processes with systems using trivalent chromium compounds for the production of hard chromium coatings have been associated with numerous difficulties. The coating from most available trivalent chromium electrolytes lacked some important properties such as uniformity, throwing power and corrosion resistance.

With new developments, significant progress has been made in properties that approach or in some aspects even surpass those of hexavalent hard chrome. The coating properties and the properties of the deposited layers from different electrolyte systems are compared.

With a new generation of electrolytes based on chromium(III) compounds, nearly crack-free trivalent chromium coatings can be deposited on simple or complex shaped substrates with exceptional throwing power. In terms of uniformity, the results also show that the ratio between maximum and minimum thickness of the chromium layer is significantly reduced. In addition, the process is less sensitive to pre-treatment. Even under extreme mechanical or thermal stress, excellent adhesion of the coating is observed. In addition, the corrosion resistance of the coated samples is improved compared to previous trivalent chromium coatings.

Hard chromium coatings from chromium(III) electrolytes

Andreas Waibel from the Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering and Automation IPA deals with the same topic as the previous speaker. The coatings made from classic chrome electrolytes have a number of favourable properties: high hardness, low coefficient of friction, anti-adhesive properties and high chemical and thermal resistance. This gives them exceptional performance, which contributes significantly to the efficiency and service life of technical components. To deposit such hard chrome layers, industrially applicable electrolytes still have to be based on chromium(VI) compounds, which are subject to strict regulations in the EU due to their environmentally harmful and unhealthy properties and are under constant pressure to be substituted.

In recent years, chromium(III)-based electrolyte systems have increasingly come into focus as a potential alternative. Despite intensive development activities, however, Andreas Waibel believes that these systems have not yet been able to keep up with the established chromium(VI) systems, both in terms of process and coating properties. The lecturer demonstrated this by comparing the properties of chromium(III) electrolytes and the coatings deposited from them with those of known chromium(VI) systems. He presented the results of current research work and gave an outlook on the necessary developments as well as the challenges for the intended future application of chromium(III) electrolytes for hard chrome deposition.

Experience with the introduction of and changeover to non-PFAS-containing wetting agents

Electroplating is not only under increasing regulatory pressure due to the use of hexavalent chromium compounds, but also because of lead and PFAS-containing wetting agents, as Anke Walter, Atotech Germany, emphasised. While proven alternatives such as trivalent decorative processes and the first functional hard chrome processes based on chromium(III) are already available, hard chrome plating with chromic acid (Cr(VI)) is still widely used. A key challenge is the control of chromium(VI) emissions, which has traditionally been achieved using PFAS-containing wetting agents for spray suppression. However, due to stricter environmental regulations in the EU and the USA, their use is severely restricted or already prohibited.

The speaker gave an overview of the status of developments in PFAS-free alternatives for spray mist prevention for decorative and functional chrome coatings. These products have been on the market for around three years and have been used successfully by numerous users. Anke Walter explained the differences and advantages of the new technologies and described the experience gained during their introduction and conversion in various areas of application.

Porous nickel layers as catalyst support layers for AEM electrolysis

Hydrogen is expected to play an important role on the path to decarbonising the energy and raw materials supply, including for energy storage in the event of surplus electricity or for use in the steel industry as a reducing agent. Proton exchange membranes (PEM), alkaline electrolysers and anion exchange membrane(AEM) electrolysis are used to produce hydrogen. The latter combines the advantages of the two aforementioned processes.

The development of a hierarchically structured anode is being investigated as part of the ZIM cooperation project NiProAEM; Christian Höß, TU Ilmenau, who is also involved in the project, presented it in his lecture. At TU Ilmenau, the deposition of a porous nickel layer is being investigated, which is then to be coated with a catalyst made from a nickel-iron alloy. The functionality of this catalyst carrier layer is to ensure the availability of the catalyst at the boundary layer to the membrane and to increase the electrochemically active surface area.

The investigations show that, in addition to the electrolyte composition, the current density and deposition time have a strong influence on the overall structure such as thickness, pore size and distribution for an optimal, porous deposition. It is interesting to note that the deposition time should not be too long, as in this case the porosity can decrease again. Cyclovoltametry and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) were used to determine the electrochemically active surface. The researchers obtained the best layers at a current density of 0.8 A/cm2 and a deposition time of 180 seconds. As the recorded polarisation curves suggest, the layers are suitable for use in electrolysis with an anion exchange membrane (AEM).

Indium as a low-whisker alternative for the press-fit zone

In electronics, components are used for press-fitting into plastic to achieve electrical contacts. This requires coatings thatdo not form whiskers, which can cause electrical short circuits. Hans-Ullrich Eckert, Gerweck Oberflächentechnik, presented a coating for plugs using indium in tin layers that minimises whisker growth. The formation of whiskers is due to various reasons, such as internal stresses, the incorporation of organics into the layer, hydrogen incorporation or even temperature and humidity.

In the case of press-fit contacts, the main cause is pressure on the layers. Until recently, tin-lead was used as a solution, but this can no longer be used for regulatory reasons. An alternative to this is tin-silver coatings, for example, although these are subject to complex process conditions. Other options are tin-indium coatings or tin-bismuth coatings, although the latter does not allow the reprocessing of metal waste. This results in the preferred use of tin-indium coatings.

In order to qualify such a coating, it was necessary to develop the deposition process for use in the speaker's company. Thechallenge here was to test the coatingfor whisker formation, which is not easily possible as whiskers usually occur with a significant time delay. In order to obtain results quickly, the lecturer developed a suitable measuring system that provides results within a week. Another challenge was to carry out the reflow process, as the tin-indium alloy has a very low melting point of less than 120 °C.

Furthermore, the press-in and press-out forces had to be determined and optimised for the qualification. Although cold welding occurs with tin-indium, the forces are somewhat lower than with tin-lead. The process technology now allows the coating of components that fulfil all customer requirements.

Highly thermally conductive foils with diamond intercalation

Miriam Dürr, fem Forschungsinstitut, presented results from a ZIM project in which highly thermally conductive foils are produced by depositing metal with the inclusion of diamonds. Such films are used to dissipate heat in heat-sensitivedevices such as mobile computers or mobile phones. Copper is a suitable metal for this purpose due to its high thermal conductivity coefficient. To improve thermal conductivity, the aim is to increase heat conduction by integrating diamond into the layer. The classic process of galvanic deposition of copper on stainless steel rollers is suitable as a process technology; large parts of the copper foils for electronics are produced in this way.

In relation to the surface area that is relevant for heat transport, proportions of around 40 per cent diamond and 60 per cent copper are advantageous. The investigation into the area distribution was carried out using ion beam slope cutting technology, as this also allows the diamonds to be cut. This prevents the embedded diamonds from being mechanically removed from the coating during preparation.

Copper was deposited from an acidic electrolyte under standard conditions to produce the layers. It is important here to optimise the deposition to produce a layer that is as smooth as possible by modifying the introduction of diamond into the electrolyte and the resulting installation rate. The optimum size of the diamonds used is in the range of 6 to 12 millimetres for layer thicknesses of more than 100 millimetres. Analyses of the films produced show that an increase in the amount of intercalation leads to slightly better thermal conductivity of the films. Ideally, the diamonds should be in contact with each other, but without leading to the formation of pores.

Nickel dispersion layers for electrolysis applications

The nickel dispersion layers presented by Dr Nils Ulrich, Dr.-Ing. Max Schlötter, are intended for use in hydrogen technology, especially electrolysis. The development of hydrogen is particularly useful as a storage medium for sustainable electricity. For such electrolysis devices, it is important to keep the hydrogen overvoltage on the electrode surface as low as possible. Electroplated nickel and nickel dispersion layers are particularly suitable for electrolysis from alkaline electrolytes. Tin-nickel layers and tin-nickel-carbon layers can be consideredas corrosion protection layers . Particles as functional materials that ensure low hydrogen overvoltage are suitable for producing the dispersion layers. Similar goals are to be achieved with nickel alloys.

An electrolyte based on nickel sulphamate is used to produce the dispersion layers presented. This system achieves a good and uniform installation rate of the particles. The overvoltage can be noticeably reduced with suitable particles. It should be noted that the positive effect can only be observed for cathodes, while the layer without particles is more favourable for anodes. Load tests show that the electrodes exhibit constant overvoltage values over longer running times. The results are also confirmed in a test rig under real process conditions, particularly on the cathode side.

Chromium(VI)-free deposition process for deep black surfaces

Due to their deep black appearance, high absorption capacity and robust mechanical properties, black chromium coatings based on hexavalent chromium are used in a wide range of applications, both decorative and functional. However, a technically equivalent alternative that can dispense with the undesirable chromium(VI) compounds is still lacking.

As part of a project presented by Dr Heidi Willing, fem Forschungsinstitut, work has been carried out on an alternative galvanic process that can be used to produce coatings with comparable properties. This is possible, for example, on the basis of nanostructured, three-dimensional nickel-based surfaces.

The layer properties can be specifically influenced by varying the deposition electrolytes or parameters. Electrolytes based on nickel chloride, nickel sulphate and a combination of nickel sulphate and phosphate were used for this purpose. Among other things, the investigations show that the relevant colour values depend on the thickness of the deposited layers. Another option for producing the required black layers is the use of pulsed current. The focus here is on optimising the coating properties, especially with regard to colour, light absorption and mechanical properties.

Silver-graphite dispersion coatings - durable with exceptional tribological properties

Even with a graphite content of around 1% by weight, significant improvements in friction coefficients and electrical resistance can be achieved after loading compared to pure silver coatings. This finding is not new, as Dr Stefan Henne, Dr Max Schlötter, pointed out in his introduction. In order to fully utilise the potential of electromobility, the question currently arises as to whether this type of coating can also meet current and future requirements in terms of temperature stability and number of mating cycles. The requirements vary depending on the area of application. Connectors in the engine compartment are exposed to a temperature load of 180 °C, whereas temperatures of 150 °C are required in the charging socket area.

For the further development of the required coatings, measurement results are obtained with a newly developed test bench and new test concepts for tribological and electrical properties of contact coatings. In addition to friction coefficients, electrical resistances can be determined in situ. The number of mating cycles and the normal force can be varied in order to be able to simulate demanding requirements on contact surfaces. Work is also underway on a solution for the application of silver coatings at higher temperatures and exceptional tribological properties.

Galvanic platinum deposition on silicon-based semiconductor components

In microelectronics, metal-semiconductor compounds areused extensively in sensors and detectors, especially infrared detectors and cameras, primarily in the form of platinum-silicon semiconductor contacts.Currently, platinum coating on silicon-based semiconductor componentsis realised using sputtering techniques or platinum-containing printing pastes with subsequent heat treatment.

Mathias Fritz from TU Ilmenau is working on an approach to galvanic platinum deposition for such applications. Special attention is paid to the pre-treatment of the silicon for the subsequent platinum deposition by varying the current density, electrolyte composition and illumination of the substrate (light induced plating). The challenges include achieving a homogeneous platinum coating with low contact resistance and high adhesive strength.

Plasma electrolytic oxidation of steel

In his presentation, Dr Roy Morgenstern, TU Chemnitz, assessed the extent to which coatings produced by plasma electrolytic oxidation on steel with a compact coating interior and an open-porous surface can be used as adhesion promoters by combining several process steps.

In the first step, aluminium oxide-rich precipitation layers and PEO layers (PEO: plasma electrolytic oxidation) are produced at low DC voltage (< 100 V) or pulsed voltage with moderate amplitude (100 V to 200 V). The PEO layers produced in this way serve as a type of substrate passivation for a further PEO step in a silicate-phosphate electrolyte at pulsed voltage with increased amplitude (> 300 V). The substrate material used is a high-strength dual-phase steel with a bright or phosphatised surface that is relevant for lightweight structural engineering.

During the plasma-electrolytic oxidation, the electrical parameters and videos of the spark discharges are recorded over time. The coating is analysed at the macro level using optical microscopy, X-ray fluorescence analysis and X-ray diffraction, and at the micrometre scale using scanning electron microscopy and Raman microscopy.

The most suitable layer for substrate passivation due to its adhesive strength, homogeneity and layer thickness was produced in aluminate phosphate solution at 200 V voltage amplitude. During the second step of plasma-electrolytic oxidation in silicate-phosphate solution at 300 V, spark discharges and layer formation took place preferentially at locations with low layer thickness, so that in addition to layer areas with a high aluminium oxide content, areas containing silicon dioxide and iron phosphate increasingly developed during the process.

The new ELV-R and its impact on surface technology

The European End-of-Life Vehicles Directive has regulated the use of lead, cadmium, chromium(VI) and mercury for almost 25 years and stipulates reutilisation and recycling quotas. However, according to Thomas Holzapfel, imds professional, there are numerous differences in implementation in the member states. It was also found that the use of recycled materials in new vehicles and the recovery of materials from end-of-life vehicles are inadequate. Another problem is that the term " end-of-life vehicle " is not really defined and therefore, for example, vehicles that are economically totalled in accidents are not recycled but sold abroad (outside Europe). And until now, the ELV only applied to vehicles in the M1 or N1 categories.

The new ELV Regulation addresses the problem areas identified by the EU and, when it comes into force, will apply directly in all member states. Vehicles in categories M2, M3, N2, N3 and O (buses/trucks/trailers) and L3e, L4e, L5e, L6e and L7e (two- and three-wheeled motorbikes and quads) will also be covered after five years. There will be new requirements for reusability, recyclability and recoverability. At least 25 per cent of the plastic content of a new vehicle must consist of recycled material (post-consumer), 25 per cent of which must be recycled plastic from end-of-life vehicles, with recycling already being taken into account during the design phase.

As car manufacturers now have to pay more attention to recyclability, there could be a shift in demand for the coating materials typically used to date. This will also indirectly affect the surface industry, particularly with regard to coatings on and made of plastics, the possible increased use of recyclates and possible changes in demand for metal coatings in terms of recyclability/reusability.

Chromium(VI)-free plastic pre-treatment

Companies in the field of galvanic coating of plastics are required by the European chemicals regulation REACH not to use hexavalent chromium compounds. This applies to both the production of the chromium layer and the pickling of the plastic, whereby suitable solutions are now available and have been introduced for the former.

On the other hand, the chromium trioxide-free pre-treatment of plastics has been the subject of development for years, both by process suppliers and by plastic electroplating companies themselves, as the representatives of SurTec International, Dr Sven Neudeck and Marvin Wagner from BIA Kunststoff- und Galvanotechnik, emphasised in their presentation. A large-scale process has already been tested in the BIA Group's newly constructed electroplating line in Solingen. However, significant disadvantages led to the decision to change the pre-treatment process.

In co-operation with SurTec and OKUNO Chemical Industries Co., Ltd. (Japan), a new process has now been established that works on the basis of permanganate in combination with silver and - under certain conditions - additionally with palladium, and enables reliable, adhesive and selective deposition.

Surface treatment and cleaning by electrolytic plasma polishing

When manufacturing an end product, many parts must fulfil certain characteristics, such as freedom from burrs, surface quality, dimensional accuracy or precision. Achieving these criteria with process reliability is essential, as it influences the quality of coating, welding and bonding processes, for example. The high surface quality is essential, for example, for the friction properties of a component or the cleanability and sterilisability in the subsequent area of application. The electrolytic plasma polishing of metallic parts presented by Matthias Kroll, plasotec GmbH, is ideal for the necessary surface treatment. The process can be used for all electrically conductive materials, i.e. primarily for metals. A low-concentration electrolyte with a salt content of around 5 per cent in water is used, with very high DC voltages of up to 320 V and current densities of less than 0.2 A/cm2.

As Kroll explained, the technology enables a significant improvement in surface quality and the removal of ultra-fine burrs. In addition, film and particulate contaminants are removed in an environmentally friendly manner in the same operation. As a rule, no upstream cleaning process is required for the process to be effective, which is a clear advantage when considering the economic viability of the entire process chain.

Electrolytic plasma polishingsignificantly improves the cleanability as well as the dripping and drying behaviour of components, thus reducing energy consumption. The use of an environmentally friendly electrolyte and the combination of several steps in the process chain in a single operation enables the economical and environmentally friendly surface treatment and cleaning of parts. Plasma-polished parts can generally be processed directly in the subsequent process. The speaker presented this using selected application examples from the fields of medical technology, precision mechanics and electronics production, among others.

PFAS-free systems for corrosion protection

The regulations surrounding a possible PFAS ban are driving the development of PFAS-free alternatives. Sabrina Hilbt presented Dörken Coatings' solutions, particularly for use on galvanic substrates. These include proven product solutions as well as a new, innovative PFAS-free silver top coat. A completely new PFAS-free generation of DELTA®-SEAL variants is also available. Using a number of successful customer projects as examples, she demonstrated the advantages of switching to PFAS-free solutions.

With PFAS-free product solutions, particular attention is paid to improving theCO2 footprint: PFAS-containing products such as topcoats with PTFE have a considerable impact on the environment due to their production and application. According to Hilbt, PFAS-free products make it possible to significantly improve theCO2 footprint and thus make an important contribution to a more sustainable future.

Research data management for the deposition of decorative chromium layers from chromium(III) electrolytes

An ontology for electroplated layers was developed and linked to the experimental data in a relational database for a research project on decorative chromium coatings from trivalent electrolytes, which was presented by Dr Christoph Baumer, TU Ilmenau. The data from electroplating practice, such as data on the raw material, electrolyte, coating process, pre- and post-treatment, plant, environment and, above all, the quality of the coating, were used for this purpose. The aim is to process and link this information in such a way that it is understandable for both humans and machines. This is made possible by knowledge graphs or ontologies, which create a semantic link between the expert knowledge of the electroplating specialists and the stored data. At the same time, they enable automatedstructuring and processing of the information.

With the help of simple queries, layer thicknesses, colour or gloss values can be linked to process parameters such as current density, electrolyte concentration, pH value or temperature. The determination of these complex process-structure-property relationships reveals previously unknown correlations and makes predictions and process optimisations possible. Based on the fundamental problems of data handling, the presentation showed possible solutions for data management in electroplating technology. These can be transferred to the industrial process, resulting in analogous advantages in terms of comprehensibility, transparency, linking and utilisation of the data.

Functionalisation of surfaces

The requirements for cathodic coatings, i.e. zinc coatings to protect steel substrates, have been increasing for several years. Dr Christine Rohr, SurTec International, had already taken a closer look at this topic in a presentation at the ZVO Surface Days 2025 and outlined a basic approach to modern coatings. In the meantime, the speaker has expanded on the approach taken at that time and developed a more in-depth consideration of the possibilities for influencing the fulfilment of multifunctional requirements for surfaces. Important of the numerous requirements include wear protection, mechanical loads, defined friction, protection against loosening, hot-dissolving behaviour, recoatability and, of course, the classic requirement for high corrosion resistance.

Studies were carried out, for example, to increase the adhesion of organic coatings using different phosphatings and to determine their behaviour on the adhesion of the coating. Significant differences were found in the application of bonded coatings with regard to the type of paint, the base material to be painted or the type of pre-treatment such as sandblasting.

When coating screws for vehicles, it was shown that the friction coefficients of passivated surfaces can exhibit high scattering and that relubrication can reduce this unfavourable effect. This ensures that uniform screw connections can be realised. Further requirements for fasteners are the provision of a screw lock to prevent unwanted loosening under operating load and of seals. For both cases, the speaker demonstrated possible solutions through partial coating with organic substances and the results that can be achieved.

Copper coating for heat exchangers made of cell wax structures

Mohammad Dodangi from Chemnitz University of Technology is working on a new method for producing complex hollow metal structures by metallising 3D-printed hollow structures with copper. These structures, based on triple periodic minimal surfaces (Schwarz-P), are particularly advantageous for use in heat transfer due to their significantly higher number of transfer units compared to conventional plate heat exchangers. According to the speaker, they offer superior thermal management, are more cost-effective than alternative methods such as metal casting or metal 3D printing and enable scalability for the production of structures in various sizes.

As part of the CORNET project WaxCelMet, a production chain that combines additive manufacturing, injection moulding and electroplating was developed and optimised for the production of hollow metal structures. By using low-viscosity waxes and polymer blends, the process enables either the removal of the substrate after electroplating to produce lightweight hollow structures or the retention of the substrate as a phase change material (PCM) for thermal energy storage.

The required electrodeposition process includes pre-treatment steps forpreparation and chemical copper deposition , and a suitable electroplating system was built to ensure uniform copper deposition on the complex geometry. The effectiveness of the process is assessed by optical microscopy and by evaluating the coverage and quality of both the chemically deposited and electroplated copper layers.

Regeneration of slip ring assemblies using galvanic processes

Currently, bronze slip ring assemblies in special formats for cranes and wind turbines are not overhauled in the event of repairs, but are instead newly manufactured. In order to minimisedowntimes and the associated high costs, such component groups should be regenerated efficiently and in an environmentally friendly manner. As part of a ZIM cooperation project, presented by Ivan Genov, TU Ilmenau, an environmentally friendly process for the electrochemical regeneration of bronze components with a tin content of ten per cent is being researched.

The aim is to develop a new type of electrolyte and a prototype for the continuous coating of worn slip ring bodies under optimised flow conditions and electrical field distribution. New complexing agents are being researched as an alternative to the established cyanide-based system. A commercial cyanide-based electrolyte is initially used as a reference point and to validate the deposition process. This allows thick bronze layers of several hundred micrometres to be produced on cylindrical bodies with the same alloy composition as in the base material and their characterisation.

The experiments showed that real-time monitoring of the electrolyte composition during the coating process is necessary, as the long deposition times lead to changes in the metal ion concentration. Square-wave voltammetry (SWV) was identified as an effective technique to solve this problem. The signal amplitude provides information about the actual coating composition obtained in the process. In addition, the cathodic peaks can be used to determine the concentration of metal ions in the electrolyte. The optimisation and validation of the SWV method enables the monitoring methodology for electrolytes to be adapted.

Challenges in the measurement of chromium(VI) in electroplating

As Dr Julius Gröne, Matthews International, emphasised, the determination of limit values is problematic in that it is often difficult to prove this. The planned restriction, which would allow companies to set clear limits, has not yet been implemented. This uncertainty means that companies are currently reluctant to invest in measures related to chromium(VI). A fixed limit would provide the necessary planning security and concretise the legal framework. In the case of chromium(VI), the SCOEL report (SCOEL: Scientific Committee on Occupational Exposure Limits) is used as a starting point for the toxicity of the substance. The limit value of 0.01 mg/m3 currently proposed by the ECHA cannot actually be measured. There are also challenges with regard to measurement accuracy, including repeatability, factors influencing measurement results and fluctuations due to external factors.

The presence of chromium(VI) on surfaces can be detected by relatively simple means (according to ISO 17075). Such chromium can be removed by washing withvitamin C (and/or ascorbic acid). Vaccination against pneumococci can be recommended as a preventive measure. Finally, it should be emphasised that washing hands before ingesting food is very helpful in protectingagainst chromium(VI) via the skin or mouth (Osha guideline). However, it is fundamentally important to set limit values that can also be managed in practice.

Analysing process baths in real time

Online analytics for monitoring electroplating processes is now state of the art. It ensures an optimal composition of the electrolytes during the coating process. However, in order to make the best possible use of the potential of the process and measurement data obtained, it is necessary to link and analyse this flood of data in order to gain valuable insights into process stability and quality improvement - a topic that Dr Thomas Moritz from Hillebrand Chemicals is working on.

In the method he presented, data from various sources, such as online analytics, plant computers or ERP systems, is bundled via interfaces and brought together in a central database. This data includes analogue signals, such as temperature, pH value and electrolyte concentrations, as well as digital information, such as valve positions, pump statuses or rectifier data. Data is processed and visualised in an intuitive user interface that calculates real-time key figures such as the CpK value for process stability and monitors these using a traffic light system. Deviations are detected early by the System Health Service (SHS) team, which shortens response times and minimises quality losses.

In addition, the linking of system data, electrolyte data and customer-related information enables complete documentation of the production process. This enables batch-specific reports to be generated quickly in the event of queries and provides a new level of transparency and process reliability. The approach shows that the intelligent utilisation of the flood of data goes far beyond mere collection - towards data-driven decisions that can sustainably improve quality and efficiency.

AI-supported surface defect detection in series production

Automatic optical inspection systems (AOI) based on AI models (inspection models) offer an efficient and cost-effective solution for inspecting components for surface defects. However, the variety of component geometries and the detection of rare defects for which only a few sample parts are available pose a challenge, as Andreas Hofmann, Fraunhofer Institute for Physical Measurement Techniques IPM, emphasised in his introduction. Numerous representative defect patterns are required for the training of inspection models, which is often difficult or even impossible in practice, which is why AOI systems with AI support are hardly widespread in quality assurance to date.

In the speaker's experience, this challenge can be overcome by using a generative AI model in which the required image data of the defective parts is generated synthetically. This model is trained on the basis of just a few real defect images and learns to recognise the characteristics of the surface defects. The crucial step is to generate new, plausible images of defects. This expands the training data set, which in turn improves the recognition and classification accuracy.

The extended training dataset can be used for different coatings. This approach enables a high degree of flexibility and therefore successful use in different optical inspection systems for image data collection. Using various examples, such as the use of a tunnel inspection system and a free-fall system, the speaker demonstrated how application-oriented this combination of flexible inspection systems and generative AI is.

Process analytics on the way to AI-supported electrolyte management

Sustainability, occupational health and safety and cost pressure in the supply chain as well as rising energy and raw material prices are current key topics that are forcing a rethink towards automated electrolyte monitoring, which Daniel Schlak, Metrohm Germany, addressed. With the aim of increasing process efficiency, the automation of processes based on intelligent behaviour and machine learning will play a key role in the future.

Large amounts of data are already being produced through the use of modern measurement and control technology for automated media management, but utilising the data and combining it into an AI model is proving to be a challenge. Knowledge of the exact concentration over the life cycle of the electrolyte under consideration is essential for the creation of AI-based models. Both manual and automated analyses provide valuable results in this regard. In contrast to conventional laboratory methods, fully automated solutions such as online or atline systems allow continuous and close-meshed process monitoring with high data quality virtually in real time.

Automated analysis in combination with modern software solutions opens up a wide range of possibilities for automation and handling data volumes. Process data is continuously recorded, processed and transmitted to any process control system. In addition, process data can be retrieved from external sensors and customised programmes can be executed smoothly. Modular analysis systems play an important role here, combining all the analysis tools relevant to electroplating, such as titration, VA/CVS, XRF and Raman, as well as their possible combinations.

The right anode material - maximum performance

As Dr Cay-Uwe Pinnow, Helmut Fischer, emphasised, X-ray sources in ED-XRF measuring devices are often equipped with tungsten (W) as the anode material, as tungsten has excellent long-term chemical and thermal stability and also provides a very intense and universally applicable excitation spectrum due to its high atomic number (Z=74), which proves to be very advantageous for many applications in coating thickness measurement and analysis. In individual applications, however,the characteristic lines of tungstenlead to limitations, so that there are better alternatives for special applications. Alternative anode materials include elements such as molybdenum, chromium or rhodium.

Using the example of measuring nickel-phosphorus layers on copper, the combination of gold, nickel-phosphorus andcopper on printed circuit boards, zinc-aluminium on steel in automotive engineering or on steel as corrosion protection, as well as manganese phosphate as corrosion and abrasion protection and sliding material, the lecturer explainedthe advantages and limitations of the various anode materials in detail. For light elements in particular, such as those present in nickel phosphorus, chromium is better suited as an anode material for measuring the coatings than tungsten.

Correlation of dynamic contact angles and adhesion using a new test method

Simple contact angle measurement has long been an indispensable tool in the coating specialist's toolbox. According to Katharina Wulz, Krüss GmbH, it serves as a guideline for the formulation and evaluation of coating performance in terms of wettability, (re-)coatability, defect control, adhesion and more. While static contact angles are well known, dynamic contact angle measurements are less used. This is probably due to the fact that they are much more difficult and time-consuming, as a typical set of measurements (including repetitions) takes two hours or more.

A number of studies have demonstrated a strong correlation between dynamic contact angle measurements, particularly retraction angle data, and the adhesion of substrate coatings according to ISO 2409 (cross-cut adhesion/tape test). This correlation was tested on a variety of substrate types. A key aspect of this work is the use of a novel measurement technique, the so-called stood-up drop method, which quickly and reliably measures the retraction angle and reduces the typical measurement time to only a few seconds per sample (including replicates).

Digestion processes and microorganisms in wastewater

Wastewater treatment is an area of production that does not contribute directly to value creation. As long as processes run stably, limit values are adhered to and operating costs are low, this area is not the focus of attention. Unfortunately, in the experience of Alois Kinateder, GusChem, a variety of problems can occur. In addition to repeatedly exceeding limit values such as increased nitrite values, heavy metal values or COD concentrations, the process can ultimately fail due to technical faults, which makes intervention necessary.

In Kinateder's experience, microorganisms are the cause of a large number of faults in the wastewater sector. The biofilm leads to a reduction in flow rates, clogging and blocking of gravel filters and even the re-dissolution of heavy metals due to pH shifts. The lecturer demonstrated this with numerous practical examples. Various causes and remedial measures can be identified for these cases, whereby the focus is on permanently eliminating the cause of the fault.

Basis of assessment for the retention of extinguishing water

According to the Water Resources Act (WHG), soil and water bodies must be protected from contamination by extinguishing water that could be released from systems containing substances hazardous to water in the event of a fire. According to Christian Deyhle, Qubus GmbH, the operators of such plants are obliged to draw up a concept in order to prove that sufficiently dimensioned extinguishing water retention is available at the operating site. The current challenge for plant operatorsis the lack of a binding, nationally standardised assessment basis for extinguishing water retention. Despite this gap, authorities require plant operators to carry out the assessment of the necessary extinguishing water retention. This is currently carried out on the basis of existing sources of knowledge.

In the lecture, selected planning approaches were explained in more detail and practical examples of the technical realisation of extinguishing water retention systems were presented. The spatial conditions in the corresponding production sections, existing media with regard to water hazards or the available quantities of the individual media play a role here. The requirements are realised, for example, with fully automatic, semi-automatic or manual barriers.

Sustainability: from a topic of the future to an obligation

According to Jannik Lorenz, LoNa GmbH, the topic of sustainability is becoming increasingly important in corporate practice and is being reinforced by legal requirements. The introduction of the Corporate Sustainability Reporting Directive (CSRD) in the European Union marks a turning point.

This regulation leads to increased requirements for strategic planning and the management of sustainable measures. Companies are faced with the challenge of not only preparing for reporting, but also establishing sustainability as part of their business strategy. At the same time, this development opens up the opportunity to secure competitive advantages through targeted measures and to respond to the changing expectations of customers, employees and financial institutions.

In his presentation, Lorenz highlighted the growing relevance of sustainability in the corporate context, provided information on the specific requirements of CSRD and discussed the strategic implications for companies. He analysed how sustainability can be seen not only as an obligation, but also as an opportunity to operate successfully in the long term.

Online training for employees

In the experience of Dr Jan Picalek, FinishingX, online safety training for employees offers a solution to many of the problems facing the industry today. These include a lack of resources, cost pressure and increasing requirements for occupational health and safety. However, the speaker also pointed out that support with electronic aids, such as online training, cannot replace verbal instruction. However, it is a good way for small companies in particular to ensure that employees have the necessary expertise. Good safety standards, for example, not only prevent serious incidents such as fires or explosions. They also have a positive effect on motivation, absenteeism and staff turnover. In addition, the use of online seminars makes it possible to inform employees in their native language at a reasonable cost, thus ensuring the best possible understanding of an often difficult subject.

Standardisation in the field of surface technology for metals

In a joint presentation, Clemens Judersleben, Deutsches Institut für Normung e. V. and Dr Jens Riedel, iChem-AnalyticsGmbH, presentedthe process for creating standards, focusing on the planned standards for carbon coatings and ceramic hard coatings (NA 062-01-64 AA) and for chemical and electrochemical coatings (NA 062-01-76 AA) as a current example.

The NA 062-01-64 AA regulation defines carbon coatings as amorphous carbon coatings, including diamond-like carbon (DLC) and crystalline diamond coatings, whereby only hard material coatings produced using PVD and CVD processes are considered. In addition to existing specifications (DIN and ISO), for example on internal stresses or wettability of the coatings, the techniques for determining the hardness of the coatings will be considered in further work.

In the case of chemically and electrochemically deposited metal coatings, the development of hydrogen and the resulting embrittlement of substrate materials plays an important role, for which several regulations already exist (e.g. DIN 50940-2 or ISO 24251-2). The speakers emphasised the importance of intensive cooperation with industry experts. By taking on leadership roles in these committees, a clear steering influence can be exerted on future topics and priorities as well as the content of the standards.

Funding programmes for industrial innovations

Companies, especially small andmedium-sized enterprises (SMEs), are faced with the challengeof placing their innovation ideas in a targeted manner and promoting them efficiently. According to Dr Daniel Meyer, DGO, two proven funding programmes, Industrial Collective Research (IGF) and the Central Innovation Programme for SMEs (ZIM), offer tailor-made support for this.

The IGF enables pre-competitive research collaborations with scientific institutions, allowing companies to benefit from new technologies without having to make large investments of their own. The ZIM, on the other hand, promotes market-orientated research and development projects by individual companies or joint projects with partners. Both programmes strengthen the innovative power of industry, accelerate technology transfer and ensure the competitiveness ofGerman companies.

Opportunities and challenges of training and further education

For some time now, there has been an increasing shortage of qualified specialists in surface technology, both in the area of manual labour and at management level. The training centres - both technical colleges and companies - are called upon to motivate potential junior staff for training and provide them with the best possible support.

Dr Markus Richert and Frank Tischlinger from the Technical Vocational College (TBK) in Solingen presented the latest developments in this area. For example, intensive work is being done to develop and utilise modern teaching methods using digital systems for the surface coating profession. In addition, the framework conditions for trainees are being improved by offering distance or hybrid learning, which in some cases avoids or reduces the amount of travelling between the training company and the school.

According to the lecturers, considerable effort is required to impart the necessary basic and specialised knowledge so that the trainees can successfully complete their intermediate and final examinations. It is noticeable here that basic education in mainstream schools is increasingly showing deficiencies with regard to technology or that there are also language barriers. Further training to become a technician can now be organised much more flexibly in order to improve the financial situation of students due to loss of earnings during the two-year course.

Cover for bad debt insurance

The increasing number of insolvencies in Germany makes it clear how important it is now to deal with the issue of receivables protection, as Stefanie Wendisch, BüchnerBarella, emphasised in her presentation. Customers who were thought to be good are often worse than expected in terms of their true creditworthiness. In the automotive sector alone, credit insurers expect insolvencies in 30 per cent to 40 per cent of companies in Germany. As a result, there is a tendency to pre-screen TOP customers free of charge and with binding effect by inviting tenders on the market, which provides a good insight into whether the cover is actually worthwhile.

Uninsured losses are a burden on a company's liquidity. In addition to bad debt losses, insolvency proceedings can also be contested. In this case, the insolvency administrator has the right to contest incoming payments that were believed to be secure up to four years in the past. In her presentation, the lecturer went into details about portfolio analyses of TOP customers, special features of the cover modules and the correct way to deal with customers with regard to the issue of insolvency avoidance.

Value creation in the company

Although the end product in surface technology is a technically and visually functional coating from a global perspective, each company in the industry has developed its own individual strengths and serves an equally demanding market. According to Jörg Martin, Galvimax GmbH, product quality, service life, disposal costs, effectiveness and energy are only the most important factors for the resulting synergy effects of sustainable optimisation.

The task of cost optimisation as a supplier to large-scale industry with high demand is far less complicated than for smaller quantities with a broad parts portfolio. Large quantities, calculable capacity utilisation and costs make it possible to generate reliable key figures through coordinated optimisations, which allow the effectiveness of the measures to be transparently presented and monitored, while smaller order batches have to be evaluated from a completely different perspective. It therefore only makes sense to assess and evaluate optimisation measures over longer periods of time in order to determine the impact on added value.

Fire protection in electroplating plants through temperature monitoring

The risk of fire in an electroplating plant has remained high for years, as Jörg Buchgeister, atb Elektronische Steuerungen, noted at the beginning. In the past, electrical bath heaters were almost exclusively blamed as the cause of these fires. However, this is too short-sighted. The current contacts and the associated anode rails and other components are also often enough responsible for fires in electroplating systems. However, this can be greatly reduced by permanently measuring the temperature.

Using numerous examples from his practical experience, the lecturer explained the various options for preventing fire damage caused by heating systems in electroplating technology.

Employee brands in surface technology

The labour market is diverse and companies are faced with the challenge of finding suitable employees. Standardised recruiting processes no longer seem to do justice to this. Christina Geldmacher, ZINQ GmbH & Co KG, is therefore convinced that the recruiting process needs to change: A quick hire should no longer be the primary goal, but rather long-term prospects and development opportunities for the employee. According to her, the focus must be on the person and not exclusively on the position to be filled.

The speaker's company puts this into best practice by focussing on the employee with the employee brand Mach Dein ZINQ. This is about more than just work processes: Participation and career opportunities take centre stage. The prospects for applicants start with dual training and a permeability of the organisation right up to management level. The success is demonstrated by former trainees who are now in management positions. This benefits companies and applicants alike: Transparent development opportunities and individual appreciation ensure a sustainable work culture.

Securing company income by strengthening the employer brand

In his presentation, Axel Piepenstock, BüchnerBarella, showed how mandatory company income protection can not only motivate employees, but also strengthen the employer brand. This can certainly lead to a unique selling point for some time in competition with other companies in the neighbouring industrial area. The speaker explained in detail how talent can be attracted and retained in the long term.

Sustainable sealing - suitable for the automotive industry?

Sustainability issues are playing an increasingly important role in a wide range of industries, be it the restrictions on the use of certain chemicals or the use of energy and resources, as Dr Michael Schem, MacDermid Enthone Industrial Solutions, emphasised.

Last year, a sealant was presented that consists of more than 60 per cent renewable raw materials. This includes the idea that raw materials are considered sustainable if they regenerate within their useful life. These approaches are also being applied to the field of coatings. One example of this is coatings based on natural raw materials. For example, plastics can be produced from starch.

For corrosion protection, bio-based substances are used in the sealants on zinc coatings. The requirements for the application are based on the function as corrosion protection, the appearance, the removability or the durability and shelf life. This makes it possible to produce sealants with more than 60 percent organic content with good behaviour in production and good performance properties.

Modular anodes for a sustainable future

The concept of circularity is becoming increasingly important in modern electroplating and surface technology. In his presentation, Christian Kurrle, Umicore Galvanotechnik, highlighted innovative processes, products and product designs that contribute to promoting sustainability in the industry. Anodes made up of modular segments that are tailored to production in order to ensure maximum capacity utilisation are ideal for this purpose. Users can utilise individual segments of an anode in different electrolytes and replace them when worn or mechanically damaged. This significantly extends the service life of the anode and at the same time reduces shipping costs thanks to the compact segments.

Another important aspect is the recovery of platinum and iridium. The establishment of a recycling process for these precious metals contributes to the sustainable use of resources and closes the material cycle.

Sustainable, energy-saving and resource-conserving transformation

Energy and resource-intensive industries and their value creation are currently facing major challenges and will continue to do so in the near future. Nico Bajorat, WHW Hillebrand, presented approaches for strategies, risks and opportunities to improve the situation through possible transformations and framework conditions. The focus of the tasks is on balancingCO2 emissions in accordance with the Greenhouse Gas Protocol in Scope 1, Scope 2 and 3 as well as sustainability reporting (CSRD) and the approach in accordance with the European Sustainability Reporting Standards (ESRS).

One specific measure is the use of electromechanical heat pumps using renewable energy, which, according to the speaker's experience, can achieve energy savings of up to 50 per cent. Other ways of saving energy include the optimisation of systems for generating process cooling, the use of highly efficient rectifiers, the reduction of heat requirements for pre-treatment or the expansion of photovoltaics for the use of self-generated electricity.

The aim is to draw up a comprehensive balance sheet for all manufacturing processes, products and resource flows and to determine the influence of the circular economy, energy-saving measures, the reduction of water consumption and waste as well as the use of renewable raw materials on the cost and climate balance. Scope 3 accounting in particular needs to be considered in detail, as it generates more than 50 per cent of greenhouse gas emissions for many companies.

Interkalationspartikel für die Kompositgalvanoformung: Neue Ansätze für Batteriekathoden mit Aluminiummatrix

Mit der Kompositgalvanoformung wird ein Verfahren genutzt, das Galvanoformung und Dispersionsabscheidung kombiniert und die Einbindung funktionalisierter Aktivmaterialpartikel (zum Beispiel NCA) direkt in die Aluminiummatrix ermöglicht, wie Lena Meixner, Hochschule Aalen, einleitend betonte. Da Aluminiummetall nicht aus wässrigen Elektrolyten abgeschieden werden kann, kommen ionische Flüssigkeiten auf Basis von [EMIm]Cl und AlCl₃ zum Einsatz. Dieser Ansatz vereinfacht die Fertigung der gesamten Elektrode auf einen Prozessschritt und ermöglicht im Gegensatz zum etablierten Stand der Technik eine synergetische Optimierung von elektrischer und mechanischer Anbindung. Dies schafft die Grundlage für Elektroden mit hoher Leistungsdichte und Effizienz, die für ihr Recycling im Sinne eines 200-Prozent-Prozesses direkt als Anoden in der KGF-Herstellung neuer Elektroden genutzt werden können.

Die Funktionalisierung der Aktivmaterialpartikel verhindert unerwünschte Reaktionen zwischen Partikeln und Elektrolyt, fördert eine hohe Einbaurate in die Matrix, unterstützt das strukturelle Wachstum der Bindematrix und gewährleistet eine gute Benetzbarkeit und elektrochemische Zugänglichkeit. Diese optimierte Einbettung sorgt für eine stabile mechanische und elektrische Anbindung, die für die Leistungsfähigkeit von Batterieelektroden entscheidend ist. Elektrochemische Tests in Halbzellen zeigen, dass die Funktionalisierung eine hohe Zyklierbarkeit ermöglicht, begleitet von einer stetig steigenden Coulomb-Effizienz nach den ersten Zyklen. Dieser Erfolg zeigt das Potenzial der gezielten Funktionalisierung von Partikeln für die Nutzbarmachung der KGF als neue Methode zur Fertigung hochkompetitiver LIB-Kathoden. 

Elektrochemische Abscheidung von Al-Si-Schichten für Verbundgussverfahren

Das Verbundgussverfahren ermöglicht es, Stahl mit Aluminium zu umgießen, um leichte, bauraumsparende, dünnwandige und langlebige Hybridmaterialien für den Automobilbau zu erzeugen. Aufgrund der dynamischen Belastungen ist eine zuverlässige, duktil haftende Verbindung zwischen Stahl und Aluminium entscheidend. Nach den Ausführungen von Krishna Venkatesh, TU Ilmenau, haben Studien gezeigt, dass Al-Si-Schichten auf Stahlsubstraten durch die Bildung einer intermetallischen Phase aus Al-Si-Fe diese Anforderungen erfüllen können.

Derzeit werden diese Al-Si-Schichten hauptsächlich durch CO₂- und energieintensive Verfahren wie die PVD-Beschichtung oder die Elektrolyse in geschmolzenen Salzen (> 960 °C) hergestellt. Die elektrochemische Abscheidung in ionischen Flüssigkeiten bietet eine effiziente und skalierbare Möglichkeit, solche Schichten mit einstellbaren Eigenschaften zu erzeugen. Die ionische Flüssigkeit 1-Ethyl-3-methylimidazoliumchlorid ([EMIm]Cl): Aluminiumchlorid (AlCl₃) ist ein vielseitiges Medium für die galvanische Abscheidung von Aluminium und seinen Legierungen.

Für die galvanische Abscheidung von Al-Si-Legierungen bei Raumtemperatur in [EMIm]Cl: AlCl₃ (1:1,5) eignen sich verschiedene Siliciumquellen wie SiCl₄, SiBr₄ und SiI₄. Ergebnisse der durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass die Art des Präcursors und dessen Konzentration die maximale Menge an Silicium in der Legierung sowie die Morphologie der Schichten beeinflussen. Außerdem zeigt die Abscheidetechnik (galvanostatisch, potentiostatisch oder Pulsabscheidung) einen starken Einfluss auf die Schichtqualität.

Neue Generation chromfreier Aluminiumpassivierung

Die Nachfrage nach nachhaltigen Verfahren ist nach Aussage von Holger Stausberg, MacDermid Enthone Industrial Solutions, in allen Branchen gestiegen. Da Aluminium sowohl im Automobil- als auch im Bausektor eine wesentliche Rolle spielt, werden seine Produktion und Anwendung neu bewertet, um Nachhaltigkeitsziele zu erreichen. Die Vielseitigkeit und Stärke von Aluminium haben es zu einem bevorzugten Material für zahlreiche Anwendungen gemacht, insbesondere in der Automobil- und Bauindustrie. Wachsende Umweltbedenken und Ressourcenbeschränkungen haben jedoch zu einem Wandel bei der Beschaffung und Verarbeitung von Aluminium geführt.

Um die Auswirkungen dieser Parameter auf die Korrosionsbeständigkeit zu demonstrieren, wurden drei Legierungen ausgewählt, deren komplexe Strukturen einen negativen Einfluss auf die Korrosionsbeständigkeit mit Eisen und Zink als Legierungselemente haben. Die erste ausgewählte Legierung ist AA 5457 mit Magnesium als Hauptlegierungselement und die Legierung 3003, die reich an Zink ist und die geringste Korrosionsbeständigkeit aufweist. Die dritte Legierung 6063 wurde ausgewählt, um die Korrelation zwischen Adhäsionseigenschaften und Korrosionsbeständigkeit aufzuzeigen. Diese wurde im Vergleich getestet, um den Unterschied zwischen Standard-Ti und Ti/Zr-basierten Alternativen zu zeigen. Schließlich wurde zum Schutz der Teile aus der Legierung 3003 eine Nachbehandlung eingeführt, um die Korrosionsbeständigkeit über 480 Stunden in NSS zu verbessern.

Laserinduzierte Direktmetallisierung von nichtleitenden Werkstoffen

In den vergangenen Jahren hat sich die laserinduzierte Direktmetallisierung von nichtleitenden Werkstoffen, wie beispielsweise Keramiken, als vielversprechende Technik zur Verbesserung der Funktionalität verschiedener Komponenten etabliert. Michael Lingner, Robert Bosch Manufacturing Solutions, und Randolf Hoffmann, NanoMID-FEP, stellten ein neuartiges Verfahren vor, bei dem nicht-leitfähige Substrate zunächst mit einer speziellen Tinte, die unter anderem Metallionen enthält, besprüht werden. Anschließend wird die vorbereitete Oberfläche mit einem Laser bearbeitet. Dabei wird eine definierte Rauheit der Oberfläche durch Anpassung der Laserparameter an den verwendeten Grundwerkstoff erzeugt, und Metallionen werden durch den Laser zu ersten Metallclustern reduziert.

Diese Cluster dienen als Nukleationsstellen für nachfolgende chemische oder galvanische Abscheidungsverfahren, wodurch unterschiedliche metallische Schichten aufgebracht werden können. Die präzise Führung des Lasers ermöglicht die Erzeugung feinster, partieller Strukturen auf geometrisch komplex geformten Bauteilen. Das Verfahren überzeugt durch eine erhöhte Haftung, Präzision und Flexibilität, gute Materialeffizienz sowie weitreichende Funktionalität und vielfältige Anwendungsmöglichkeiten.

Nickel-Wolfram-Legierungsschichten als potenzieller Hartchromersatz

Der Referent Dr. Daniel Wett, Institut für Korrosionsschutz Dresden, befasste sich mit galvanischen Abscheidung von Nickel-Wolfram-Legierungsschichten. Untersucht wurde der Einfluss der Konzentration der Elektrolytbestandteile, Temperatur, pH-Wert und Stromdichte auf die erzeugten Nickellegierungsschichten durch erste Untersuchungen im Becherglasvolumen. Im Maßstab eines 30-Liter-Beckens abgeschiedene Schichten sind dicht, bis zu einer Dicke von etwa 30 µm nahezu frei von Rissen. Der in den Schichten erreichte Wolframgehalt lag zwischen 17 und 24 Atomprozent, damit können sie durch Anlassen gehärtet werden. Die Härtung bei 500 °C an Luft führt zu Härtewerten von 1.000 bis 1.200 HV0,01. Damit liegt die Härte der Schichten im Bereich derer von Hartchromschichten. Je nach Anwendungsfall könnten damit chrom(VI)-haltige Verfahren zukünftig ersetzt werden. 

Bei der Charakterisierung der Schichten kamen neben Härtemessungen, Licht- und Elektronenmikroskopie, Röntgenspektroskopie und Korrosionstests auch Verschleißbestimmungen zum Einsatz und ausgewählte Ergebnisse wurden mit Werten für Hartchromschichten verglichen. Nachteilig an den Schichten ist im Vergleich zu Hartchromschichten insbesondere deren niedrige Korrosionsbeständigkeit, die in etwa auf dem Niveau von galvanischen Nickelschichten ähnlicher Schichtdicke liegt. Für die Erhöhung des Korrosionsschutzes sind demnach entsprechende Grund- oder Zwischenschichten nötig.

Elektropolitur von Magnesiumwerkstoffen

Nach Ansicht von Jessica Kloiber, OTH Regensburg, zeigt Elektropolieren großes Potenzial als elektrochemisches Nachbehandlungsverfahren zur Verbesserung der Korrosionsstabilität biomedizinischer Magnesiumlegierungen. Aufgrund des reaktiven Charakters von Magnesium gestaltet sich der Elektropolierprozess jedoch deutlich komplexer als bei konventionellen Stählen. Die Entwicklung geeigneter Elektropolierelektrolyte für Magnesiummaterialien reduziert sich gegenwärtig auf Elektrolytmischungen mit Phosphorsäurebasis. Ein neuartiger Ansatz ist der Einsatz von Deep Eutectic Solvents, die sich insbesondere durch ihre geringe Toxizität und biologische Abbaubarkeit auszeichnen. Typische Elektrolyte sind eutektische Mischungen aus Cholinchlorid mit Ethylenglykol, Harnstoff oder Glycerin.

Der Fokus der durchgeführten Untersuchungen liegt auf der Entwicklung geeigneter Prozessparameter für die Elektropolitur von Magnesium in den verschiedenen Deep Eutectic Solvents und der anschließenden Charakterisierung der elektropolierten Oberflächen. Ihre Untersuchungen umfassen Kennwerte der Oberflächenmorphologie mittels Laserscanning- und Rasterelektronenmikroskop, der Oberflächenzusammensetzung durch Infrarotspektroskopie sowie des Degradationsverhaltens mit elektrochemischen Messungen. Zudem wurden die erzielten Oberflächen mit jenen unter Anwendung des herkömmlichen säurehaltigen Elektrolyten verglichen. 

Oberflächenbehandlung von großen additiv gefertigten metallischen Strukturen für die Luftfahrt

Die Designfreiheit der additiven Fertigung metallischer Teile ermöglicht die Fertigung topologieoptimierter Leichtbaukomponenten für Luftfahrtanwendungen. Verfahren wie das Laser Powder Bed Fusion (LBPF) ermöglichen die Herstellung komplexer und leichter Komponenten aus Titan, Aluminium oder Stahl, die jedoch durch den Bauraum der Anlage in der Größe limitiert sind. Mit drahtbasierten DED-Verfahren ist es potenziell möglich, große metallische Strukturteile herzustellen, die eine signifikante Reduzierung des Gewichts der Flugzeugstruktur und damit auch des Energieverbrauchs der Antriebssysteme erlauben. 

Oliver Rohr, Airbus Defence and Space, hat im Forschungsprojekt XL-3D-Printing Airbus Central R&T Konzepte zur additiven Fertigung großer metallischer Strukturen untersucht. Aufgrund der Größe von einigen Metern ergeben sich neue Herausforderungen für die Oberflächenbehandlung, da eingeführte Nachbehandlungsverfahren für LBPF-Teile wie Gleitschleifen oder Plasmapolieren dafür nicht geeignet sind. Auch die unterschiedliche Topographie und Mikrostruktur von DED-Oberflächen erfordert angepasste Verfahren, um die Anforderungen an die Oberflächengüte bezüglich Fatigue und zerstörungsfreie Prüfung von Strukturteilen erfüllen zu können. Der Vortragende gab einen Überblick über den Stand der Technik der additiven Fertigung großer metallischer Teile, die sich daraus ergebenden Herausforderungen für die Oberflächentechnik und die im Projekt XL-3D-Printing erarbeiteten Lösungsansätze. 

Entwicklung einer flexiblen Batterie mit drahtbasierten Elektroden 

Das Forschungsprojekt FiberBat hat als Ziel die Entwicklung einer flexiblen Lithium-Schwefel-Batterie (Li-S) durch den Einsatz drahtbasierter Elektroden, vorgestellt von Max Braungardt, Hochschule Aalen. Lithium-Schwefel-Batterien zeichnen sich durch eine erhöhte Sicherheit im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien aus, wie Tests wie der Nagelpenetrationstest zeigen. Daher sind sie für den Einsatz in körpernahen Anwendungen besser geeignet.  

Die Herstellung der Kathode erfolgt mittels Dispersionsabscheidung, indem das Aktivmaterial in Form von mit Polythiophen funktionalisierten Schwefelpartikeln galvanisch in eine Nickelmatrix auf Nickeldraht abgeschieden wird, wobei die Funktionalisierung zu einer untypischen und für die Batterieanwendung zwingend nötigen Struktur führt. Dadurch entfällt der Bedarf an in herkömmlichen Verfahren notwendigen Bindemitteln oder leitfähigen Zusätzen und erlaubt so eine synergetische Optimierung von elektrischer und mechanischer Anbindung, welche die Grundlage für Kathoden mit hoher Leistungsdichte und Energieeffizienz bildet. Dies resultiert aus einer hohen Gesamtleitfähigkeit und Kombination mit einer stark erhöhten Kathodenoberfläche. 

Die Herstellung der Anoden erfolgt über die kontrollierte galvanische Abscheidung von metallischem Lithium auf Kupferdraht, was zu einer Verringerung des Lithiumüberschusses in der Zelle führt und so die Sicherheit der Batterie erhöht. Der Einsatz drahtbasierter Elektroden ermöglicht nicht nur eine hohe Flexibilität der Batterie und Skalierbarkeit für Anwendungen in tragbarer Elektronik, sondern verbessert auch die Sicherheitsmerkmale, die für den breiteren Einsatz von Lithium-Schwefel-Batterien in körpernahen Anwendungen wie Smart Clothes erforderlich sind. Dabei gewährleisten sie eine bessere Wärmeableitung sowie die Eingrenzung mechanischer Defekte auf einzelne Drähte, was die Gefahr eines Thermal-Runaway deutlich reduziert.

Wege zur energieeffizienten Galvanik – datengetriebene Energiesystemplanung

Der effiziente Einsatz von Energie und Ressourcen ist nach Aussage von Dr.-Ing. Stefan Kölle, Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, angesichts der stark steigenden Energie- und Rohstoffpreise vor allem im internationalen Wettbewerb zunehmend von Bedeutung. Dies trifft die Galvanotechnikbranche besonders, da die Kosten für Energie und Materialien einen erheblichen Teil der Produktionskosten ausmachen. Deshalb kann für Unternehmen ein effizienter Umgang mit Energie und Ressourcen zu einer Schlüsselkompetenz werden, die sowohl ökonomische als auch ökologische Vorteile im Wettbewerb mit der Konkurrenz bietet. Der Weg zur Identifikation von Einsparpotenzialen führt dabei zwangsläufig über eine Analyse des eigenen Energieverbrauchs. Daten zum Strom- und Wärmeverbrauch auf Unternehmensebene sind zwar häufig vorhanden, können aber in vielen Fällen nicht auf einzelne Anlagen oder Prozess­schritte heruntergebrochen werden, wie zum Beispiel beim Wärmeverbrauch, der aufgrund fehlender Sensorik nur als Gesamtverbrauch vorliegt. 

In einem vom Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus des Landes Baden-Württemberg geförderten Forschungsprojekt wurden auf Grundlage dieser für die Galvanotechnik typischen Ausgangssituation die Energieverbrauchsdaten eines Lohnbeschichtungsbetriebs mit Hilfe von modernen Datenanalysewerkzeugen ausgewertet und aufbereitet. Im zweiten Schritt wurden die aufbereiteten Daten dazu verwendet, ein Modell des vorhandenen Energiesystems aufzubauen. Dieses wurde mit alternativen, effizienteren Energieerzeugungstechnologien verglichen, um ein optimales Energieversorgungssystem für das Unternehmen in der Zukunft zu identifizieren. Der Vortragende stellte dazu die Methodik zur Ermittlung der Daten, die Vorgehensweise bei der Datenauswertung und den Aufbau des Energiekonzepts einschließlich ökonomischem und ökologischem Vergleich vor. 

Absaugung von Galvanikanlagen: Mitarbeiterschutz und Senkung der Folgekosten

Die Belüftung von Galvanikanlagen beeinflusst Mitarbeitersicherheit, Prozessqualität und die Energieeffizienz. Eine unzureichende Absaugung kann zu MAK-Wert-Überschreitungen führen, während überdimensionierte Volumenströme hohe Energieverluste in Verbindung mit der Erwärmung der nachströmenden Frischluft verursachen. Manuel Langstroff, Hürner Luft- und Umwelttechnik, und Michael Dallmayer, Dallmayer Galvano-Consulting, stellten eine bedarfsgerechte Regelung der Absaugvolumenströme vor, die eine optimale Balance zwischen Schutz und Ressourcenschonung ermöglicht. Darüber hinaus wurden die Wärmeströme innerhalb ­einer Galvanik beleuchtet und Einsparpotenziale durch die Nutzung von Abwärme in der abgesaugten Luft aufgezeigt.

Den Ausführungen zufolge, sind die aktuellen Normen DIN 16798 und DIN 17059 von ihren Aussagen her nicht kompatibel und müssen überarbeitet werden, um Emissionsschutz und minimalen Energieeinsatz zu vereinen. Durch den Einsatz von Sensorik zur Echtzeitmessung und intelligenter Steuerung lassen sich Volumenströme anpassen. Simulationen zeigen Einsparpotenziale und die Einhaltung der MAK-Werte. Die Bereitstellung der Abwärme mittels korrosionsbeständiger Wärmerückgewinnungssysteme ermöglicht die Einsparung von Primärenergieträgern sowie eine Senkung der Betriebskosten bei interessanten Amortisationszeiten. Eine moderne Absaugtechnik verbessert die Sicherheit und bietet wirtschaftliche wie ökologische Vorteile. 

Product-Carbon-Footprint-Berechnung in der Oberflächentechnik

Nachhaltige Unternehmensstrategien, regulatorische Anforderungen und kundenseitige Anfragen erfordern die Erstellung von CO2-Bilanzen. Dafür werden Kenngrößen wie der produktbezogene CO2-Fußabdruck (PCF) ermittelt; im Falle des PCF handelt es sich um die Summe aller Treibhausgasemissionen bei der Herstellung eines Produkts (Bezugsgröße: 1 Stück/Funktionseinheit). Die entsprechende ISO-konforme Berechnung des CO2-Fußabdrucks stellt für mittelständische Unternehmen häufig eine große Hürde dar. Abhilfe bietet das Unternehmen von Tobias Hain, die FRED GmbH, die sich seit 2022 mit diesem Thema befasst und inzwischen auch nach DIN ISO EN 14067 und DIN ISO EN 14064-1 validiert ist.

In Kooperation mit FRED – Carbon Footprint Calculator hat der ZVO ein spezifisches Modul für die Oberflächentechnik entwickelt, das es ermöglicht, schnell und einfach produkt- und unternehmensbezogene CO2-Fußabdrücke (PCF, CCF) zu berechnen, die Ergebnisse zu analysieren und auf dieser Basis Optimierungsideen zu simulieren. Anhand eines konkreten Beispiels aus der Oberflächentechnik demonstrierte Hain die Berechnung eines Product Carbon Footprint und zeigte Optimierungsmöglichkeiten auf. Hierfür wurden prozessspezifische Daten für die unterschiedlichen Einzelprozesse wie Beizen oder Beschichten mit realistischen Werten aus der Praxis belegt; Flächen, Massen und Stückzahlen aus realen Betrieben wurden erfasst, gängige Chemikalien und Energieträger herangezogen und realistische Chargengrößen zugrunde gelegt. Daraus lassen sich auch Änderungen, beispielsweise der Temperatur von Medien oder der Änderung der Verfahrenschemie simulieren und Verbesserungsmöglichkeiten abschätzen. Schließlich wurden die heute üblichen Transporte zwischen Kunden und Beschichter berücksichtigt, wobei für Simulationen eine Strecke von 150 Kilometer angenommen wurde. 

Ergebnisse klimaschonender und zukunftssicherer Trocknungstechnologie

In allen Bereichen der Industrie werden derzeit leistungsstarke und energieeffiziente Technologien benötigt. Auch der vermeintlich kleine Prozessabschnitt der Trocknung spielt hier eine wichtige Rolle, denn die damit verbundenen Produktionsprozesse sind sehr energieintensiv, wie Reinhold Specht von der Harter GmbH einleitend betonte. Eine kritische Auseinandersetzung mit herkömmlichen und alternativen Verfahren lohnt sich. Nach wie vor werden häufig Entfeuchtungstechniken eingesetzt, die einen hohen Energie- und CO2-Verbrauch aufweisen und ein hohes Maß an Abluft erzeugen. 

Ein seit über 30 Jahren bewährtes und ständig weiter optimiertes Verfahren ist die Kondensationstrocknung mit Wärmepumpe. Mit dieser Art der Trocknung wird einerseits Wärme zurückgewonnen und andererseits die Prozessluft in einem lufttechnisch geschlossenen Kreislauf gefahren; es wird damit abluftfrei gearbeitet.

Das System zum Einsatz der Kondensationstrocknung besteht aus zwei separaten Komponenten: dem Entfeuchtungsmodul mit Wärmepumpe und der Trocknungskammer. Die Trocknungskammer wird entsprechend der örtlichen Gegebenheiten der Produkte und der bestehenden Verfahrenstechnik gestaltet. Dies betrifft vor allem die Art der Luftführung in der Trocknungskammer, um eine hohe Trocknungsqualität bei möglichst kurzen Prozesszeiten zu erzielen. Eingesetzt werden kann die Technologie für gängige Teile auf Beschichtungsgestellen mit gut zugänglichen Oberflächen ebenso wie für kompakte Schüttgutmengen oder Rohrleitungen. Die Trocknungstemperaturen liegen üblicherweise zwischen 40 °C und 75 °C und damit deutlich unter denen der klassischen Heißlufttrocknung. 

Energieträgerkopplung und flexible Hybridisierung der Prozesswärme

Die Balance zwischen Volatilität und Flexibilität ist die Herausforderung im Strommarktdesign. Gelingt die Balance nicht, werden die Stromerzeugungskosten in Deutschland auf einem Niveau bleiben, mit dem die Industrie – auch die Oberflächentechnikbranche – nicht wettbewerbsfähig ist. Bisherige Ansätze wie das Speichern von Stromüberschüssen in Batterien oder das forcierte Anpassen der Produktion an die Stromerzeugung sind nach Aussage von Robert Mill, ZINQ, unwirtschaftlich. In seinen Ausführungen zeigte er, dass Energieträgerkopplung in der Oberflächentechnik durch ein Smart-Power-to-Heat (SP2H)-Konzept zur Nutzung von grünem Überschussstrom in der industriellen Prozesswärme das größte Potenzial hat, als Entlastungsanlagen nach EnWG den Strommarkt zu stabilisieren. Durch Energieträgerkopplung werden die nötigen Flexibilitätspotenziale erschlossen und erhebliche CO2-Einsparungen mit wirtschaftlichen Vorteilen verbunden. Der Fokus liegt auf dem Vergleich zwischen rein elektrischen Lösungen und bivalent-hybriden Systemen (Strom, Erdgas, Wasserstoff). 

Die Analyse im Rahmen einer durch die DBU geförderten Studie zeigt, dass monovalente Elektrifizierungskonzepte aufgrund ihrer Volatilität Nachteile wie höhere Kosten und Prozessinstabilität aufweisen, während die Hybridisierung stabile Produktionsprozesse und eine flexible Nutzung von Überschussstrom gewährleistet. 

Metallreinigung: Effizienz und Nachhaltigkeit im Fokus

In der Wertschöpfungskette stellt die Bauteilreinigung, mit der sich Björn Stroh, mks Atotech, befasst, den entscheidenden ersten Schritt für alle Beschichtungsanwendungen dar und sorgt für eine optimale Vorbereitung des Metallsubstrats. Globale Standards für Oberflächenbehandlung und Beschichtungen stellen hohe Anforderungen an Reinigungsprozesse, um eine hervorragende Haftung, Beschichtungsqualität und Korrosionsbeständigkeit der abgeschiedenen Schichten zu gewährleisten. Konventionelle alkalische Reiniger können diese Anforderungen zwar erfüllen, sind jedoch häufig durch hohe Betriebstemperaturen, eine im Laufe der Zeit stark nachlassende Leistung und Umweltbelastung durch regulierte Substanzen limitiert.

Stroh stellte einen neu entwickelten Reinigungsprozess vor, der eine nachhaltigere und leistungsfähigere Lösung bietet. Er arbeitet effizient bei niedrigen Temperaturen, bietet eine hervorragende Reinigungsleistung und ist frei von bedenklichen Chemikalien. Durch den modularen Aufbau kann das System individuell an die spezifischen Anforderungen des Anwendungsfalls angepasst werden und ist so für den Einsatz in einem weiten Anwendungsbereich geeignet. 

Durchgeführte Untersuchungen mit praxisrelevanten Verschmutzungen zeigen, dass der neue Reinigungsprozess bei einer um 15 °C niedrigeren Temperatur (35 °C) innerhalb von 15 Minuten eine vollständige Abreinigung erzielt, während ein konventioneller Prozess dies nicht gewährleistet. Bessere Ergebnisse werden zudem bei der Aufnahme von Umform- und Schneidöl erreicht. 

Digitale Zwillinge und KPIs für nachhaltige Beschichtungstechnologien

Um die Klimaneutralität in der EU bis 2050 gemäß European Green Deal zu erreichen, müssen laut Dr. Matthias Harsch, LCS Life Cycle Simulation, alle Umweltauswirkungen mit dem Ziel von Nullemissionen über den gesamten Lebenszyklus hinweg ­berücksichtigt werden. Beschichtungsprozesse, wie beispielsweise das Lackieren von Bauteilen, sind als Querschnittstechnologie die mit am energie- und emissionsintensivsten Technologien in der Lieferkette von Produkten im Bereich von Automobil und Maschinenbau.

Digitale Zwillinge beinhalten detaillierte physikalische Energie-, Material- und Lebenszyklusmodelle von Lackieranlagen zur Bewertung aller Arten von Prozessen, zum Beispiel Applikation, Aushärtung etc. sowie Materialien (wasser-, lösemittelbasierte, Pulverlacke). Darüber hinaus erfordert die Bewertung von Prozessen eine detaillierte Betrachtung der betriebswirtschaftlichen Leistungskennzahlen (KPI) der wichtigen, aber energieintensiven Beschichtungsverfahren. 

An zwei Praxisbeispiele aus der Automobil- und Kunststoffbeschichtung demonstrierte der Vortragende die Anwendung von digitalen Zwillingen über den gesamten Lebenszyklus von Technologien hinweg. Im Mittelpunkt stehen dabei der Einsatz in Entwicklungsprozessen, Hot-Spot-Analysen und die Bewertung von Potenzialen anhand der Parameter Carbon Footprint, VOC-Bilanz und Primärenergiebedarf. Mit Hilfe der digitalen Zwillinge können die Themen Klimaneutralität und Nullemissionen systematisch und methodisch angegangen werden.

Nachhaltige SLCR-Laserreinigung von Massenschüttgut

Umweltfreundlicher, effizienter und kostengünstiger werden – das war der Ansatz der Unternehmen Dörken Coatings (Hersteller für Hochleistungskorrosionsschutz und hochwertige Beschichtungen) und SLCR Lasertechnik GmbH (Sondermaschinenbauer im Bereich Lasertechnik für die Oberflächenbearbeitung), als sie 2020 die Idee hatten, einen völlig neuen, laserbasierten Prozess für eine optimale Haftung von Beschichtung auf Massenschüttgut zu entwickeln. Wie die beteiligten Fachleute der SLCR Lasertechnik GmbH, Olav G. Schulz, Christian Rabe und Michael Umbreit, betonten, waren langjährige Entwicklungen, zahlreiche Tests und Versuche erforderlich, um einen stabilen Prozess zu erreichen sowie seine Eignung und die Materialverträglichkeit nachzuweisen. Inzwischen ist das System marktreif und zum Patent angemeldet. Die ersten Anlagen werden bereits erfolgreich bei Dörken getestet.

Verunreinigungen, wie zum Beispiel Öle, Fette, Zunder oder Verzunderungsrückstände aber auch Flugrost werden von Massenschüttgütern wie Schrauben, Muttern oder Klipsen durch die umweltfreundliche, energieeffiziente Laserbearbeitung im Schüttgutverfahren entfernt. Mit dieser Technologie steht jetzt eine vollständig neue Alternative zur Oberflächenvorbereitung für Beschichtungen mit Zink-Lamelle im Dip-Spin-Verfahren oder für die galvanische Beschichtung zur Verfügung. Dadurch kann der Einsatz der bis heute genutzten chemischen Reinigungsprozesse in Kombination mit mechanischem Strahlen vielfach komplett ersetzt werden. Insgesamt trägt der neue Prozess nachweislich erheblich zur Verringerung des CO2-Fußabdrucks bei der Herstellung von Schüttgutartikeln bei. Das derzeitige Augenmerk richtet sich auf die vielfältigen Möglichkeiten des neuen Ansatzes der SLCR-Laserreinigung von Massenschüttgut.

Dreiwertige Verchromung – neue Methoden für einen verbesserten Qualitätsstandard 

Die Entwicklung bei Umweltvorschriften und Regulierungen haben dazu geführt, dass vor allem dekorative dreiwertige Chromprozesse mit chromfreier Nachbehandlung als Alternativen zu dekorativem sechswertigem Chrom breite Akzeptanz gefunden haben, wie Michael Bendig von MacDermid Enthone in seinem Vortrag einleitend betonte. Die Farbvielfalt von dreiwertigem Chrom in Verbindung mit Perlglanz-Effekten ermöglicht Designern einen großen Spielraum für Kreativität. Unterschiedliche Anforderungen in OEM-Spezifikationen sind wichtige Kriterien bei der Implementierung von geeigneten Chrom(III)-Verfahren. 

Durch den Technologiewechsel von der klassischen Chromabscheidung hin zu chrom(III)­haltigen Verfahren ergeben sich spezielle Probleme bei der genauen Messung der Porenzahlen der abgeschiedenen Schichten. Chromschichten, die aus Chrom(III)-Elektrolyten abgeschieden wurden, sind nicht geschlossen, sondern haben mikrorissige oder mikroporige Strukturen. Durch die Strukturen der Chromschicht entstehen zusätzlich zu den echten Mikroporen, die durch Feststoffe in der letzten Nickelschicht erzeugt werden und Kontakt zu der unedelsten Glanznickelschicht herstellen, scheinbare Mikroporen, die jedoch in den herkömmlichen Messmethoden (Ermittlung der Porenzahl) mitbestimmt werden. 

Hinzu kommt die Notwendigkeit von Passivierungen für dunkle Schichten aus Chrom(III). Mit der Passivierung lassen sich relativ dicke Passivschichten bis etwa 10 nm herstellen. Der Vorteil der dickeren Schicht zeigt sich deutlich nach dem NSS-Test. Mit dem neuen elektrochemische CASS-Test wird die Zahl der aktiven Poren der Beschichtung ausgewertet. Dieser kann in wenigen Minuten ausgeführt werden und ist mit dem klassischen CASS-Test vergleichbar in Bezug auf die Aussagekraft. Damit lässt sich unter anderem belegen, dass die Gesamtzahl der Poren erheblich größer ist als die der aktiven Poren. Der elektrochemische CASS-Test liefert hier eine deutlich realistischere Zahl. Damit ergibt sich in einer Zeit von zehn Minuten ein vergleichbar gutes Ergebnis wie nach 72 Stunden im klassischen Testverfahren. Die elektrochemische Simulation des CASS-Tests (eCASS) ermöglicht hier die Darstellung des Korrosionsverhaltens und -bildes, wie es in einer tatsächlichen CASS-Testkammer vorliegen würde.

Qualitätssteigerung und Ressourceneinsparung 

Dr. Elke Spahn, Gravitech, stellte sich im Rahmen ihrer Arbeit die Frage, ob die analytische Elektrolyt- und Produktüberwachung wirklich zu einer Qualitätssteigerung und Ressourceneinsparung führt. Dies ist im Kontext zu sehen zu der meist angestrebten Aufgabe, die optimale Oberfläche zu erzielen. In der Galvanotechnik ist die Aufgabe der Analyse besonders herausfordernd, da sich die Galvanochemie durch eine sehr große Variation auszeichnet. Dabei ist die Analytik auf der Suche, Verfahren inline und über einen kontinuierlichen Zeitraum der Produktion durchzuführen, zunehmend unter Einsatz von KI. 

Nach Erfahrung der Vortragenden haben auf die Analytik deutlich mehr Parameter Einfluss, als die Messtechnik heute liefert, zum Beispiel die umfangreiche Kenntnis der Mitarbeiter aus deren Erfahrungen heraus. Für Analyseanbieter ist die Erstellung von Systemen, die allen Anforderungen gerecht werden, kaum möglich, da die Betriebe sich in ihrer Arbeitsweise und Produktbearbeitung sehr stark unterscheiden. Um Entscheidungen zur Kosteneinsparung zu treffen, müssen die Kosten vergleichbarerer Prozessschritte betrachtet werden. 

Bei diesen Überlegungen kam die Vortragende zum Ergebnis, dass einfachste Analytik hilft, die entstehenden Kosten um mehr als 20 Prozent zu senken. Deutlich höher fällt der Vorteil bei der Kostenbetrachtung für die gesamte Beschichtungsanlage aus, da hier die Reduzierung von etwa 20 Prozent in der Regel einen Betrag von mehreren 10 000 Euro ausmacht. 

Entwicklung zum Analysenlabor 

Seit 20 Jahren ist Oliver Brenscheidt, Brenscheidt Galvanik Service, mit der Herausforderung befasst, Analytik für die Galvanotechnik zu optimieren und dies seit fünf Jahren im eigenen Unternehmen. Eine der Herausforderungen in der Galvanotechnik besteht darin zu erkennen, welche Größen und Kennwerte sinnvoll mittels Parametern erfasst werden können und sollen und welche sinnvollerweise auf der Erfahrung basierend bleiben sollten. Aktuell ist festzustellen, dass die Produktionsbetriebe immer weniger in der Lage sind, die notwendige Analyseneinrichtungen einzurichten und zu bedienen, auch wenn die Auslagerung in externe Labore nachteilig ist. Der Wandel bei den Chemieanbietern, dass kleine Abnehmer nicht mehr mit ausreichend Service bedient werden, hat dazu geführt, dass vor allem kleine Betriebe auf externe Dienstleister zurückgreifen müssen. Hier hat Brenscheidt seine Geschäftstätigkeit mit Erfolg etablieren können.

DigiChrom – Fortschrittliches digitales Elektrolytmanagement 

Im Mittelpunkt galvanotechnischer Prozesse steht nach wie vor die optimale Steuerung von elektrochemischen Abläufen. Während Parameter wie Prozessdauer und Temperatur bereits hochautomatisiert und präzise geregelt werden, bleiben die komplexen Einflüsse der Elektrolytzusammensetzung oftmals eine Herausforderung. Schwankungen führen nicht nur zu Qualitäts- und Ressourcenkosten, sondern erfordern auch spezialisiertes Fachpersonal und aufwändige Analytik.

Basierend auf aktuellen Erkenntnissen aus dem Forschungsprojekt DigiChrom und den Erfahrungen der vergangenen Monate stellte Sebastian Breuckmann, DiTEC GmbH, weiterentwickelte Strategien für ein digitales Elektrolytmanagement vor. Dazu gehören neue Funktionen zur kontinuierlichen Datenerfassung, automatisierten Auswertung und intelligenten Regelung. Praxisnahe Fallbeispiele zeigen, wie diese Ansätze in bestehende Anlagen implementiert werden können, ohne umfassende Hardware-Umrüstungen vorzunehmen. Dadurch wird eine höhere Stabilität der Prozesse gewährleistet, was Zeit, Kosten und Ressourcen einspart. Ein Fokus liegt auch auf den diversen Anwendungsoptionen, die sich durch verbesserte Prognosemodelle und digitale Zwillinge ergeben. 

Spurenanalytik in der Galvanik mittels AAS, OES und TOC

In der Galvanotechnik entscheidet die Qualität des Elektrolytbads maßgeblich über die Eigenschaften der abgeschiedenen Schichten. Allerdings sind Elektrolyte dynamische Systeme, deren Zusammensetzung sich durch Einträge von Anodenmaterial, Additiven, Verschleppung und chemische Reaktionen kontinuierlich verändert und demzufolge die Effizienz des Beschichtungsprozesses und die funktionellen Eigenschaften der erzeugten Oberflächen, wie Korrosionsbeständigkeit, Haftfestigkeit und Schichtdickenverteilung. Eine regelmäßige und präzise Überwachung der relevanten Elektrolytparameter – ein Thema, mit dem sich Dr. Kilian Schneider, Analytik Jena, befasst – ist daher unerlässlich, um eine konstant hohe Produktqualität zu gewährleisten und Produktionskosten zu minimieren.

Die Atomabsorptionsspektrometrie (AAS), die induktiv gekoppelte plasma-optische Emissionsspektrometrie (ICP-OES) und die Bestimmung des gesamten organischen Kohlenstoffs (TOC) sind etablierte und leistungsfähige Analysemethoden zur umfassenden Charakterisierung von Galvaniksystemen. Die Spurenanalytik mittels AAS und ICP-OES ermöglicht die präzise Quantifizierung von metallischen Hauptkomponenten und kritischen Verunreinigungen, selbst in komplexen Matrices. 

Der Vortragende verdeutlichte, wie die Messinstrumente von Analytik Jena (contrAA 800, PlasmaQuant 9100 Elite und multi N/C) helfen können, dass Galvanikbetriebe den Zustand ihrer Elektrolyte und Lösungen detailliert überwachen und verstehen können. Die frühzeitige Erkennung von Veränderungen und Kontaminationen ermöglicht es, rechtzeitig korrigierend einzugreifen, Standzeiten der Elektrolyte zu optimieren, Ausschuss zu reduzieren und letztlich eine effizientere und nachhaltigere Produktion mit gesteigerter Produktqualität zu realisieren.

KI-basierte Inlinemessgeräte für die Galvanotechnik

Rowena Duckstein, Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST, und Marija Lindner, TU Braunschweig – Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik, stellten neue Ergebnisse eines Entwicklungsprojekts zur Nutzung von Inlinemessgeräten mit KI-Unterstützung vor. Übergeordnetes Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung einer KI-basierten messtechnischen Systemlösung für die industrielle Galvanotechnik zur Steigerung der Ressourceneffizienz. Hierbei wird ein datenbasierter Ansatz verfolgt. Die Datenakquise erfolgt zum einen in industrieller Umgebung beim Unternehmen Galvanotechnik Jens Holzapfel, ausgestattet mit der Steuerungssoftware der Ditec und dem Online-RFA-Messgerät der B+T sowie in einer Testumgebung im 20-L-Maßstab am Fraunhofer IST, in der die Industrieumgebung, soweit möglich, gespiegelt wurde. Die Datenmodellierung erfolgt durch die TU Braunschweig. 

Im ersten Teil, der 2024 vorgestellt wurde, wurden die Ergebnisse basierend auf Daten der Testumgebung und die hieraus abgeleiteten Modelle gezeigt. Hierbei konnte eine Genauigkeit von bis zu 83 Prozent unter anderem für die Vorhersage der Metallkonzentrationen im Bad erzielt werden. Der zweite Teil fokussiert weitergehend auf die Übertragbarkeit der entwickelten Modelle auf die Industrieumgebung sowie deren Einbindung in die Anlagen- und Prozesssteuerung. 

Einkomponenten-chemisch-Nickel im Vergleich zu Mehrkomponentensystemen 

Roland Ratschiller, Electroless Technology, betrachtete in seinem Vortrag unterschiedliche Arten der Abscheidung aus chemisch-Nickelverfahren, speziell im Hinblick auf den Fachkräftemangel, wobei er unter Fachkräfte Personen mit Spezialwissen versteht. Als eine Lösung zur Verbesserung dieser Herausforderung kann auch der Einsatz von Automatisierung und Digitalisierung dienen. Ratschiller sieht aber auch in der Vereinfachung der Prozesse eine Möglichkeit, der Herausforderung Fachkräftemangel zu begegnen. 

Im Falle der chemischen Vernickelung beispielsweise gibt es seit 2017 ein Einkomponentensystem. Damit werden Verfahren mit in der Regel drei oder mehr Bestandteilen ersetzbar. Bei den Einfachsystemen sind Ansatz- und Ergänzungslösung identisch. Die Rahmenkomponenten und Abläufe bleiben unverändert, ebenso die Zusatzstoffe zur Einlagerung von beispielsweise Hartstoffen. Neben den Zusätzen ist das Analysensystem einfacher, da nur noch der Nickelgehalt des Elektrolyten relevant ist. Des Weiteren werden Stabilisatoren nicht mehr gemessen und müssen nicht mehr definiert nachgegeben werden. Daraus resultiert eine einfachere Dosierung ohne Verwechslungsgefahr. 

Durch die so entstehende Vereinfachung wird die Neigung zum Einsatz von chemisch Nickel erhöht, da das Nutzungsrisiko deutlich reduziert ist. Kostenvorteile ergeben sich unter anderem durch vereinfachte Lagerhaltung (kleinere Lagerfläche), aber auch durch geringere Investitionskosten für die Beschaffung der Systeme, die Analyse der laufenden Prozesse und die Nutzung kostengünstigerer Arbeitskräfte für die Bedienung des Verfahrens. 

Außenstromlose Chromabscheidung 

Mit dem Ansatz einer chemischen Chromabscheidung sollte es nach den Worten von Gisella Liliana Lucero Lucas, TU Ilmenau, möglich sein, eine gleichmäßigere Schichtabscheidung mit besserer Schichtverteilung zu erzielen, sowie die Wasserstoffentwicklung zu vermeiden. Untersucht wurden verschiedene Komplexe in einem pH-Bereich zwischen etwa pH 3 und pH 11, wobei mit einem Elektrolyten auf Basis von Chrom(III)-Verbindungen gearbeitet wurde. Als Reduktionsmittel dienten Hypo­phosphit, Dithionit und Rongalit C, wobei ein pH-Wert von 11 genutzt wurde. Die Chromschicht wurde auf eine galvanisch abgeschiedene Nickelschicht aufgebracht. Erste Ergebnisse wurden mit einem Elektrolyten mit Rongalit C bei pH 1 und 22 °C erhalten. Weitere Abscheidungen wurden auf Messing und Stahl durchgeführt. Auf Messing konnte eine weitgehend geschlossene Schicht mit Dicken bis etwa 60 nm erreicht werden und auf Stahl von bis zu 160 nm. Weitere Abscheidungen wurden auf Zinkdruckguss aufgebracht. Durch die Kontaktierung mit Aluminium und Zink kann die abscheidbare Schichtdicke erhöht werden. 

Analysemethoden für Phosphor in chemisch Nickel

Dr. Jan Kinast, Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF, stellte einen Vergleich der Analysemethoden zur Bestimmung der Phosphorkonzentration von chemisch abgeschiedenen Nickelschichten vor. Solche Schichten werden unter anderem für optische Elemente eingesetzt, die auf Rauheiten bis zu unter 1 nm poliert werden. Um dies zu erreichen, muss im ersten Schritt die Art der Beschichtungen mit Phosphor als Richtwert ermittelt werden. Am besten eignen sich röntgenamorphe Schichten mit mehr als 12 Prozent Phosphor, da sie auch den geringsten thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Laut Norm können zur Phosphorbestimmung ICP-Methoden (engl., inductively coupled plasma) oder molekularabsorptionsspektrometrische Methoden genutzt werden. In beiden Fällen handelt es sich um eine auflösende Methode mit einer relativ großen Fläche an Schicht und damit auch an Metallmenge. Dementsprechend ist in beiden Fällen das Ergebnis ein Mittelwert. 

Als weitere Methode kann EDX (energy dispersive X-ray spectroscopy) herangezogen werden, die oberflächlich sensitiv und zerstörungsfrei ist. Für eine präzise Bestimmung ist eine Kalibrierung notwendig. Nachteilig ist, dass die Menge von der Anregungsenergie der Messung abhängt. Weit verbreitet ist zudem die RFA-Messung (RFA – Röntgenfluoreszenzanalyse), die ebenfalls oberflächensensitiv und zerstörungsfrei ist. Hier liegt die Messunsicherheit bei 0,4 Masse%. Gängig ist des Weiteren die zerstörende Gravimetrie, die eine Messunsicherheit von 0,3 Masse% aufweist. Die komplexometrische Titration als zerstörendes Verfahren liegt bei einer Mess­unsicherheit von etwa 1 Masse%. 

Zusammenfassend zeigen alle Methoden die korrekte Tendenz, allerdings weisen die absoluten Werte deutliche Unterschiede auf. Bei den nasschemischen Verfahren liegen die Werte sehr nahe beieinander. Der Gesamtvergleich zwischen den Verfahren zeigt die Unterschiede der Messmethoden, wobei im Vorfeld darüber nachzudenken ist, welche Aussage gefordert ist: nur eine Messung der Phosphorkonzentration an der Oberfläche oder über die Gesamtschicht.

Mit KI zur Effizienz – Automatisieren, Analysieren, Vereinfachen

Bei vielen Unternehmen ist häufig zu hören, dass die Beschaffung von qualifiziertem Personal sehr aufwändig ist, wie Michael Hellmuth, Softec GmbH, einleitend ausführte. Um diesen Missstand zu bereinigen, bietet sich die Nutzung von Einrichtungen an, die allgemein unter KI (Künstliche Intelligenz) zusammengefasst werden. Solche Systeme eignen sich sowohl zur Weiterbildung von neuen und langjährigen Mitarbeitern, als auch zur Unterstützung der Nachwuchskräfte in Schulen und Lehre. Vorteile der KI liegen zum Beispiel in umfangreichem Allgemeinwissen, das sofort abrufbar und ermüdungslos verfügbar ist. Allerdings sind für die Nutzung von Domänenwissen umfangreiche Nachlieferungen oder Ergänzungen an Fachwissen erforderlich. Zu beachten sind in jedem Fall die Vorgaben des Datenschutzes sowie das Beschaffen optimaler technischer Infrastruktur. 
Die Umsetzung eines solchen Systems basiert auf der Verfügbarkeit beziehungsweise dem Zurverfügungstellen vorhandener Daten und Unterlagen, deren Aufbereitung und als dritter Schritt deren Indizierung. Daraus kann ein KI-System unterschiedlich semantisch gestellte Fragen beantworten. In der Praxis kann das so ablaufen, dass eine eingehende Anfrage vom ersten Assistenten an untergeordnete Assistenten zur Beantwortung weitergereicht wird. Aus solchen Antworten können sich weitere Fragen ergeben, die entweder vom System oder aber durch Rückfrage an den Auftraggeber beantwortet werden. 

Die technischen Assistenten lassen sich nach unterschiedlichen Schwerpunkten einteilen, wie beispielsweise Verschleppung, Aufhängung, Arbeitsvorbereitung, Kalkulation, Korrespondenz oder holistische Planung. Dabei ist vorgesehen, dass solche Systeme nicht auf externen Rechnern laufen, sondern auf solche im eigenen Unternehmen. 

Entlastung von Management und Bediener durch KI

Im Unternehmen der Vortragenden Nico Kahlich und Dr. Siegfried Kahlich, DITEC Dr. S. Kahlich & D. Langer, stehen seit 30 Jahren Innovationen in Steuerungen für ­galvanische Anlagen im Fokus, was für umfangreiche Kenntnisse über die Entwicklungen spricht. Künstliche Intelligenz soll den Vortragenden zufolge dabei helfen, komplexe Prozesse zu beherrschen, die Flut an Daten zu nutzen oder den Fachkräftemangel abzufedern. Zudem können die Ressourceneffizienz verbessert oder objektive Entscheidungen gefunden werden. 

Zu beachten ist, dass KI aktuell einige Aufgaben sehr gut beherrscht, aber nach wie vor nicht Erfahrungen ersetzen oder höchste Sicherheit garantieren kann; sie gibt nach wie vor nur Wahrscheinlichkeiten an. Dies bedeutet, dass die KI auf die grundlegende Datenbasis angewiesen ist. Gut ist diese Technologie zum Beispiel beim Erkennen von Anomalien in Abläufen. Diese können in Grafiken auftreten oder auch in realen Werkzeugen, zum Beispiel dem Leere-Zustand von Trommeln. 

KI auf dem Weg in die Produktion 

Timm Straub und Fabian Herbst, B+T Oberflächentechnik, die sich seit einigen Jahren intensiv mit moderner Datentechnik in der Oberflächentechnik befassen, stellten ihre Erkenntnisse in einem Erfahrungsbericht zusammen. Ihnen zufolge werden in einem modernen Galvanotechnikbetrieb täglich enorme Mengen an Daten erzeugt, darunter Energie- und Ressourcenverbrauchsdaten aus der Produktion, Laboranalysedaten, Qualitätskontrollinformationen sowie Auftragsinformationen, die unter Berücksichtigung von Normvorgaben verknüpft werden müssen. Diese wachsende Datenflut stellt Unternehmen vor massive Herausforderungen, um die Übersicht über die eigenen Prozesse und Daten zu behalten. 

Ein großes Problem dabei ist, dass Daten aus isolierten Einzellösungen vorliegen (Anlagenbedienung, ERP, Lagerverwaltung, …) und jeweils nur einen Teilaspekt des Unternehmens abbilden. Dies behindert jedoch eine ganzheitliche Betrachtung der Daten und Prozesse, was wiederum zu Ineffizienzen und einer geringeren Produktivität führt. Die Vortragenden erläuterten, wie Unternehmen den Weg von der Vision bis zur Umsetzung einer KI-Lösung gestalten können. Der Fokus liegt dabei darauf, wie KI-Technologien dazu beitragen können, die verschiedenen Datenquellen zu integrieren und nutzbar zu machen, um so die Effizienz des Unternehmens zu steigern. 

Verschleppungsklassifizierung in der Galvanotechnik mittels KI

Die Verschleppung von Medien (Elektrolyte ebenso wie Reinigungslösungen oder Spülwässer) stellt die Prozessoptimierung in der Galvanotechnik vor Herausforderungen. Eine exakte Ermittlung der Elektrolytverschleppung ermöglicht eine optimierte Steuerung von Warendurchlauf, Elektrolytkonzentrationen, Nachdosierungen und Abtropfzeiten, wodurch Galvaniken ressourceneffizienter arbeiten können. So lassen sich beispielsweise Elektrolyte dynamisch anpassen und Abtropfzeiten können in der Planung berücksichtigt werden. 

Bislang wird der Verschleppungsgrad von Prozessexperten auf Basis von Pauschalwerten bestimmt und die Beschichtungsanlage darauf basierend aufwändig eingestellt. Dieses Vorgehen bietet ein hohes Potenzial zur Automatisierung und Digitalisierung; ein Thema, mit dem sich unter anderem Timo Leitritz vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA im Rahmen des öffentlich geförderten Projekts KI-gestützte Produktionsplanung und -steuerung für die Oberflächentechnik (KI-PrOT) befasst. Im Projekt wird ein innovativer Ansatz entwickelt und getestet, der mit Hilfe von Kamerabildern und KI-Bildverarbeitung die Verschleppung automatisch klassifiziert. 

Vorangegangene Analysen im Rahmen des öffentlichen SmARtPlaS-Projekts haben ergeben, dass der Grad der Verschleppung in Verschleppungsklassen eingeteilt werden kann. In KI-PrOT wird ein Bauteilerfassungssystem entwickelt, das zur Datenerfassung von Ground-Truth-Daten aus Verschleppungsklasse und Geometrie dient und auch für die Anwendung der Verschleppungsklassifizierung eingesetzt wird. Das Bauteilerfassungssystem besteht aus mehreren Kameras, die das Bauteil aus einer Vielzahl an Blickwinkeln erfassen und der KI dadurch umfassende Informationen über die Bauteilgeometrie liefern. Die automatische Bestimmung der Verschleppungsklasse auf Basis der Bauteilgeometrie bietet eine Grundlage für die effizientere und digitalisierte Steuerung des Galvanikproduktionsprozesses. Der Vortrag zeigte anhand von umfangreichen Messdaten, welche Anforderungen für eine sichere Abschätzung zu erfüllen sind und wie unterschiedliche Software die notwendige Präzision der ermittelten Werte erfüllen kann.

Holistische Produktionsplanung in der Oberflächentechnik

Wie Alexander Windhab, Softec GmbH, einführend betonte, ist die Produktionsplanung in der Oberflächentechnik ein komplexer Prozess mit kurzen Planungshorizonten, sehr großer Variabilität der zu beschichtenden Bauteile und einer Reihe an komplexen Randbedingungen. Hinzu kommen noch Anforderungen, die miteinander im Wettbewerb stehen: Schnelligkeit, Qualität, Flexibilität und Nachhaltigkeit. Eine Lösung bietet ein holistischer, ganzheitlicher Ansatz, der alle Zusammenhänge in der Produktion berücksichtigt und zum Ziel hat, eine Balance zwischen diesen Aspekten zu schaffen. Die entsprechenden Arbeiten waren im Projekt KI-PrOT mit den Projektpartnern eiffo, Fraunhofer IPA, Holzapfel Galvanotechnik und Softec integriert (s. vorhergehender Vortrag). 

Ziel des Projekts ist daher die Entwicklung eines KI-gestützten Softwaretools für die Produktionsplanung und steuerung in der Oberflächentechnik, dass erstmals eine Pareto-Optimierung der multiplen und divergierenden Optimierungsziele ermöglicht und Betriebsleitung und Mitarbeiter effizient bei wichtigen Entscheidungen im Tagesgeschäft unterstützt. 

KI in der Galvanotechnik

Der zunehmende Fachkräftemangel stellt Unternehmen der Oberflächentechnik vor immense Herausforderungen, da erfahrene Experten ausscheiden und qualifizierter Nachwuchs schwer zu rekrutieren ist. Dadurch geht wertvolles Spezialwissen verloren und gleichzeitig steigt der Bedarf an effizienteren, flexibleren Prozessen, um wettbewerbsfähig zu bleiben.

Der Vortrag von Sabine Perry, Personalagentur Sabine Perry, beleuchtete, inwieweit KI-gestützte Systeme dazu beitragen können, das vorhandene Fachwissen strukturiert zu erfassen, zu konservieren und für nachfolgende Generationen nutzbar zu machen. Dabei geht es außerdem darum, die Auswirkungen einer digitalen Wissensplattform auf die Personalrekrutierung, die Prozessoptimierung und die Qualifizierung von Mitarbeitern zu betrachten.

In diesem Zusammenhang ist ein Aspekt der Erhalt und die Weitergabe von Wissen an zukünftige Generationen. Unter Nutzung von KI-gestützten Systemen kann Expertenwissen bearbeitet werden, um dies dann zu dokumentieren, aufzubereiten und praxisnah bereitzustellen. Der Einsatz von KI kann einen Mehrwert bieten durch eine intelligente Aufbereitung und Verknüpfung von Erfahrungswerten. Dies reduziert nicht nur Fehlerquellen, sondern erleichtert auch die Einarbeitung von neuen Mitarbeitern erheblich. 

Für die Angebots- und Erstbearbeitungsphase bieten KI-gestützte Systeme eine verbesserte Nutzung von konserviertem Wissen über den eigentlichen Produktionsprozess hinaus und machen Wissen für nichttechnische Mitarbeiter zugänglich. Nach Ansicht der Vortragenden wird dadurch das Angebotswesen präziser und effizienter. Dies führt unter anderem zu einer genaueren Kalkulation und zu einer Reduzierung des Risikos von Fehleinschätzungen und Reklamationen. Insgesamt kann der Einsatz von KI-gestützten Wissenssystemen maßgeblich zur Bewältigung des Fachkräftemangels beitragen. An Beispielen zeigte Sabine Perry, wie Unternehmen diese Technologien erfolgreich implementieren können. 

Scannendes 3D-Prüfsystem zur Messung von Schichtdicken 

Das neu entwickelte photothermische Prüfverfahren, vorgestellt von Dr. Fabian Gaußmann, OptiSense, erlaubt es, endlos lange Flächen und bewegte Objekte zu prüfen, ohne dabei mit den Bauteilen mitfahren zu müssen. Die neue Technologie nutzt aktiv die Bewegung zwischen Werkstück und Sensor, wodurch es möglich wird, beliebig lange, bewegte und großflächige Objekte zu prüfen. Bei der photothermischen Schichtdickenprüfung werden die unterschiedlichen thermischen Eigenschaften von Beschichtung und Untergrund genutzt. Dabei muss das aufgewärmte Areal nicht die komplett zu prüfende Fläche umfassen, sondern nur einen kleinen Ausschnitt im Bereich von wenigen Zentimetern. Bei der Technik ist es nicht mehr notwendig, mit Lichtimpulsen anzuregen, so dass konstant leuchtende Anregungsquellen von Vorteil sind.

Das Prüfverfahren ist flexibel und kann Dr. Gaußmann zufolge auch nachträglich einfach in bestehende Produktionslinien integriert werden. Insbesondere spielen der Zustand der Beschichtung (nass, feucht, weich, trocken, eingebrannt) sowie die Dimension des Werkstücks kaum eine Rolle. Es ist sogar möglich, bei mehreren nebeneinander montierten Messsystemen beliebig große Objekte berührungslos und wiederholbar exakt zu prüfen. Derzeit ist das Verfahren für Schichtdicken zwischen 50 µm und 1000 µm bei Geschwindigkeiten der Substrate von 1 m/min bis 80 m/min und Meßfeldbreiten bis 100 mm ausgelegt. Die räumliche Auflösung reicht bis zu 1 mm. Als Anwendungsbeispiel nannte der Vortragende die Qualifizierung von Elektrodenfolien für Batterien, bei der eine vollflächige und lückenlose Prüfung der Beschichtung möglich ist. 

Menschzentrierte Digitalisierung galvanischer Prozesse am Beispiel Zink-Nickel

Wie andere Industriezweige auch steht die Galvano- und Oberflächenbranche nach Ansicht von Dr. habil. Franziska Bocklisch, TU Chemnitz, vor der Herausforderung, sich sowohl in Nachhaltigkeit als auch Digitalisierungsgrad weiterzuentwickeln. Bisher oft erfahrungsgeleitete Prozesse, die auf menschlichem Fachwissen und Kompetenzen beruhen, sollen digital abgebildet werden. Diese Transformation verspricht neben der Sicherung von Expertenwissen in Zeiten einer angespannten Fachkräftesituation auch eine höhere Prozesseffizienz durch Präzision, Strukturierung und Integration datenbasierter Ansätze wie KI in die Produktions- und Geschäftsprozesse. So sollen unter anderem komplexe Optimierungs- und Entscheidungsfragestellungen unterstützt oder eine höhere Leistungsfähigkeit in Key Performance Indicators erreicht werden. Ob die ambitionierten Ziele ohne unerwünschte Nebenfolgen praktisch realisierbar sind, hängt nicht nur vom Vorhandensein von Sensorik, Datenmenge oder KI-Algorithmen ab. Wesentlich sind die gewählte Digitalisierungsstrategie und das ­Zusammenwirken von allen handelnden Akteuren, zum Beispiel technische Fach- und Digitalisierungsexperten. 

Dr. Bocklisch stellte in ihrem Vortrag einen prototypischen Digitalisierungskreislauf vor, der von der Analyse der Problemlage über konzeptuelle Wissensmodelle bis zur KI-Modellierung führt. An einem Beispiel wurde der Ablauf für die Entscheidungsunterstützung bei der Parameterwahl für galvanische Zink-Nickel-Beschichtungsprozesse skizziert. Besonderes Augenmerk ist hierbei auf die Analyse des menschlichen Expertenwissens zu legen, das in hierarchisch strukturierten kognitiven Wissensgraphen beschreibbar und in digitale Ontologien überführbar ist. Methodische Ansätze fungieren als Bindeglied zwischen Fachexperte und Digitalmodell. 

Bekämpfung der Bürokratiekrankheit durch Digitalisierung

Dr. Jürgen Hofinger, Biconex GmbH, ging in seinem Vortrag auf seine Erfahrungen der vergangenen zehn Jahre zur Verbesserung der Situation im Hinblick auf die überbordende Bürokratie ein. Nach seiner Meinung bieten sich auch für kleine Unternehmen große Potenziale in der Digitalisierung, da insbesondere diese Unternehmen durch bürokratische Prozesse besonders betroffen sind, beispielsweise aufgrund von Qualitätsanforderungen durch Kunden oder gesetzliche Regularien und Vorschriften. Digitalisierung verspricht die Automatisierung der Verwaltung und damit die Entlastung der Mitarbeiter von diesen unproduktiven Prozessen. Der Weg dorthin ist aber nach seiner Erfahrung ein Dilemma: Standardsoftware für relativ allgemeine Bereiche ist günstig zu haben, beschränkt sich aber naturgemäß auf Standardprozesse. Branchensoftware ist individueller auf die Bedürfnisse ähnlicher Unternehmen zurechtgeschnitten, damit aber bereits deutlich kostspieliger. Da sich die Prozesse im Detail in den einzelnen Unternehmen deutlich unterscheiden, bleibt auch bei Branchensoftware von der Stange ein erheblicher Teil des Potenzials ungenutzt. 

Individuelle Programmierung durch Softwarehäuser ist für kleine Unternehmen meist unerschwinglich. Digitalisierung ist ein Optimierungsprozess, der sich schrittweise an eine immer bessere Gesamtlösung annähert und somit ein laufender Prozess. Unter Verwendung eines Softwarepakets, das ohne besondere Programmierkenntnisse (low code) den Übergang von Excel-Dateien zu serverbasierten Datenbanklösungen erlaubt, ist ein schrittweiser Übergang zur Automatisierung von Datenverarbeitungsprozessen möglich, der schnellen Nutzen bringt, durch unkomplizierte Anpassungen die Lösung immer weiter optimiert und ­Abhängigkeiten weitgehend vermeidet. 

Die digitale Galvanik – Stand und Trends

Wie Klaus Schmid vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA einleitend betonte, nimmt der Einsatz von digitalen Diensten auch im betrieblichen Umfeld stetig zu; allerdings ist die Digitalisierung bis auf die Produktionsanlagen bei vielen Betrieben noch kaum realisiert, speziell auch in der mittelständisch geprägten Galvanikindustrie. Hindernisse sind dabei sicher durch die notwendigen finanziellen Aufwendungen gegeben, aber auch die Komplexität des Themas stellt ein nicht zu unterschätzendes Hemmnis dar. Diesen Status zeigen die verschiedensten Analysen und Befragungen in der Industrie und speziell im Bereich der kleinen und mittelständischen Unternehmen. 

Anhand konkreter Handlungsempfehlungen erläuterte Schmid, wie Galvaniken nach seiner Erfahrung ihren eigenen Weg der Digitalisierung gestalten und nutzen können. Er empfiehlt, für den eigenen Betrieb eine passende Vorgehensweise zu erarbeiten in Form einer Roadmap zur digitalen Galvanik. Ausgehend von ersten Analysen zur Identifizierung von potenziellen Use Cases, über die Planung und den Aufbau einer passenden IT-Architektur kann der Weg dabei bis hin zum Einsatz von Methoden des maschinellen Lernens oder der künstlichen Intelligenz führen. Im Vordergrund der Ausführungen stand die strategische, unternehmensplanerische Ebene. Diese Betrachtungsebene erfordert es, sich auch mit dem Thema Human Resources und Digitalisierung auseinanderzusetzen. 

IT-Architekturen in der Produktion als Backbone der Digitalisierung

IT-Architekturen entstehen nicht einfach im Unternehmen, sondern sie müssen sorgfältig geplant, umgesetzt, überprüft und kontinuierlich weiterentwickelt werden. Dabei dient eine IT-Architektur keinem Selbstzweck. Vielmehr sollte nach Aussage von Daniel Schel, Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, immer das Ziel sein, eine enge Verzahnung zwischen Business und IT zu erreichen, um eine optimale IT-Unterstützung der Abteilungen zu gewährleisten.

Schel stellte einen ganzheitlichen, modellunterstützten Ansatz zur Entwicklung einer IT-Architektur vor, der die bestehende IT-Systemlandschaft berücksichtigt. Dieser Ansatz ermöglicht es, die spezifischen Anforderungen und Gegebenheiten der bestehenden Systeme in die Planung und Umsetzung der neuen IT-Architektur einzubeziehen, um so eine nahtlose Integration und effiziente Unterstützung der Geschäftsprozesse zu gewährleisten. Entwickelt wurde das Vorgehen auf Basis von Standards, Best Practices und den Erfahrungen aus Projekten mit produzierenden Unternehmen.

Use Cases Digitalisierung

Nach den Erfahrungen von Dr.-Ing. Peter Schwanzer, Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, werden seit einiger Zeit auch galvanotechnische Produktionen zunehmend digitalisiert und vernetzt – von einzelnen Prozessen über die gesamte Anlage bis hin zur Peripherie. Neben den direkten Vorteilen durch besseren und schnelleren Informationsfluss eröffnen sich auch neue Potenziale durch die tiefergehende Nutzung der damit verfügbaren Daten und Informationen. Speziell mit Hinblick auf KI und maschinelles Lernen werden Daten immer wertvoller; eine umfassende und vollständige Datenbasis stellt jedoch auch eine Herausforderung dar.

Bei einer aufgebauten Infrastruktur, welche die Basis für die Digitalisierung darstellt, können bereits mit einfachen Mitteln relevante Erkenntnisse gewonnen und Verbesserungsmöglichkeiten oder kritische Zusammenhänge aufgezeigt werden. Die Analyse auch von größeren Datenmengen kann für die Ableitung von Optimierungsansätzen und die Ermittlung von kritischen Faktoren genutzt werden. Der Vortragende gab anhand von Ergebnissen aus Entwicklungsarbeiten, zum Beispiel der im Rahmen des Projekts SmARtPlaS aufgebauten produktionsnahen Lerngalvanik am Fraunhofer IPA, und industrieller ­Praxis einen Einblick in Use Cases und resultierende Mehrwerte für die Produktion. 

Automatisierte, nachhaltige Oberflächenbehandlung in der Strahltechnik 

Die Strahltechnik bietet ein vielseitiges Potenzial, um optische und physikalische Oberflächeneigenschaften wie Rauheit, Glanzgrad oder Struktur zu beeinflussen. Mit konventioneller Strahltechnik sind eine Reproduzierbarkeit der Ergebnisse sowie eine qualitative Bewertung der Oberflächen allerdings nur bedingt möglich. Ronny Bernstein, BMF GmbH, stellte eine neue Technologie (Smart Surface Control) vor, mit der eine zukunfts­orientierte und i4.0-gerechte Prozesskette für die strahlende Behandlung von Oberflächen realisiert wird. Der Fokus liegt auf der Erzeugung homogener und reproduzierbarer Oberflächen und Kennwerte, die es zukünftig ermöglichen, Oberflächen objektiv zu beurteilen und zu erzeugen.

Die vorgestellten, neuesten Entwicklungen zur automatisierten Strahltechnik ermöglichen es, hochpräzise und qualitativ einheitliche Oberflächen zu erzeugen. Dabei werden die Vorteile einer KI-gestützten, automatisierten Strahltechnologie genutzt, die nicht nur den Ressourcenverbrauch drastisch reduziert, sondern auch eine praxisorientierte Qualitätsprüfung ermöglicht. Die eingesetzte Technologie trägt wesentlich dazu bei, dass der Energieverbrauch bis zu 90 Prozent unter dem konventioneller Anlagen liegt. 

Iridiumverbindungen für die galvanische Abscheidung aus wässrigen Elektrolyten

Wie Burkhard Uwe Hübner, Hochschule Mittweida, einleitend ausführte, ist Iridium eines der teuersten, nicht-radioaktiven Metalle der Welt; chemisch gesehen gilt es aber als eines der beständigsten Metalle, jedoch mit der höchsten bekannte Anzahl an Oxidationsstufen. In der Oberflächentechnik ist das Metall häufig in Form seines Oxids als zentraler Bestandteil nicht-löslicher Anoden anzutreffen. In Elektrolyseuren wird das Oxid als katalytisch aktive Oberfläche für die Anodenreaktion der Wasserelektrolyse verwendet, um diese besonders effizient realisieren zu können. Weiterhin können metallisches Iridium oder dessen Legierungen, wie etwa mit Nickel, für elektrische Kontakte mit hoher Verschleißbeanspruchung verwendet werden. 

Bisher standen für die galvanische Abscheidung nur Elektrolyte auf Basis von Chlor- oder Bromverbindungen zur Verfügung. Die Elektrolyte zeigen rasche Alterungserscheinungen sowie den Einbau der entsprechenden Halogene in die Schicht. Durch das Erschließen neuer Synthesewege können nun auch neue, halogenfreie Iridiumverbindungen untersucht werden. Bei der Erprobung lässt sich eine Eignung für die galvanische Abscheidung aus wässrigen Systemen erkennen, wobei experimentell bereits dünne Iridiumüberzüge (< 1 µm) auf Gold realisiert werden konnten.

Antireflexionsschichten auf Kunststoffen

Die plasmachemische Oxidation (PCO) hat sich als bewährte Technologie zur Erzeugung von schwarzen, lichtabsorbierenden und matten Oberflächen auf Leichtmetallen wie Aluminium, Magnesium und Titan etabliert. Insbesondere in der optischen Industrie und der Lasertechnik sind diese Schichtsysteme nach Aussage von Jun Xu, Innovent Technologieentwicklung, unverzichtbar. Kunststoffe bieten zwar zahlreiche Vorteile wie Korrosionsbeständigkeit, geringe Dichte für den Einsatz in Leichtbauanwendungen, flexible Formgebung und zugleich Kosteneffizienz, jedoch sind sie aufgrund ihrer Materialeigenschaften nur eingeschränkt für die plasmachemische Oxidation zugänglich.

Ein innovativer Ansatz ermöglicht es, diesen Nachteil zu überwinden: Durch atmosphärisches Plasmaspritzen wird zunächst eine Aluminiumschicht (etwa 30 µm) auf die Kunststoffoberfläche aufgebracht, die anschließend mittels plasmachemischer Oxidation in eine oxidkeramische Schicht umgewandelt wird. Dieses Verfahren kombiniert die Vorteile von Kunststoffen mit den funktionalen Eigenschaften von PCO-Schichten und eröffnet neue Anwendungsbereiche, insbesondere für schwarze Antireflexionsbeschichtungen. Diese Entwicklung stellt einen vielversprechenden Schritt in Richtung innovativer und kosteneffizienter Lösungen für optische Anwendungen dar.