#OTLeipzig24 überzeugten durch Beitragsspektrum und -qualität

Anschließend erwarteten die erfreulich vielen, weiblichen wie auch männlichen Besucher der Session Präsentationen von vier Rolemodels aus den Reihen der Female SurFaces: Hannah Betz, Sally Kulemann, Lisa Büker und Patricia Preikschat stellten sich und ihre sehr unterschiedlichen Hintergründe und beruflichen Werdegänge in der Oberflächentechnik vor. 

Es folgte ein Impulsvortrag von Tanja Gebel, WHW Hillebrand, zum Thema Mentoring in Organisationen – ein starkes Instrument der Personalentwicklung, das mehr denn je an Bedeutung gewinnt. Unzählige Erfolgsberichte von Unternehmen und Organisationen, die dieses Instrument bereits einsetzen, bestätigen dies. Gerade die Oberflächenbranche kann durch den Einsatz von Mentoring profitieren, sowohl Männer, aber insbesondere auch Frauen in der noch männerdominierten Branche dabei unterstützen, sich erfolgreich und effizient weiterzuentwickeln.

In der allgemeinen Definition wird Mentoring als „Beratungs- und Unterstützungsprozess“ bezeichnet. Hierbei handelt es sich klassisch betrachtet um eine hierarchisch voneinander unabhängige Beziehung zwischen einer erfahrenen Person (Mentor*in) und einer weniger erfahrenen Person (Mentee). Die erfahrene Person (Mentor*in) teilt die Erfahrungen, das Wissen und die Fähigkeiten mit der weniger erfahrenen Person (Mentee) zu den Themen/Zielen, die der/die Mentee hat, um die persönliche und berufliche Entwicklung des/der Mentee nachhaltig zu unterstützen und zu fördern.

Zunächst werden die Ziele des/der Mentee benannt. Im Anschluss daran kann ein passender „Tandem-Partner“ (Mentor*in) ausgewählt werden. Hierfür ist ein Pool an Mentor*innen hilfreich oder das Unternehmen nimmt an einem bereits vorhandenen Programm teil.

Wenn das passende Match gefunden ist, lernt sich das „Tandem“ kennen und es werden Treffen vereinbart.

Für die Tandem-Arbeit wird In der Regel ein Zeitrahmen vorgegeben, zumeist ein Jahr. Während dieses „Mentoring-Jahres“ finden in regelmäßigen Abständen von etwa vier bis sechs Wochen die Treffen zwischen Mentor*in und Mentee statt. Die Treffen gestaltet das Mentoring-Tandem eigenständig. Hier übernimmt insbesondere der/die Mentee die Organisation (Protokollführung, Terminorganisation).

Je nach Bedarf können während dieser Zeit passende Veranstaltungen (Netzwerktreffen, Trainings, Begleitung zu Vorträgen, …) besucht bzw. ausfindig gemacht werden, die das Ziel/Thema des Mentees fördern. 

Die Förderung von Kompetenzen und Fähigkeiten ist dabei verschieden und je nach Ziel/Thema des/der Mentee/s differenziert ausgeprägt:

Die Zielgruppen sind vielfältig:

• Während der Weiterentwicklung „vom Kollegen/Von der Kollegin zur Führungskraft“
• Neu in der Rolle als Führungskraft
• Führungskräfte, die sich weiterentwickeln möchten bzw. neue Perspektiven/Blickwinkel/Reflexion erfahren möchten (zum Beispiel neue Anforderungen an die Rolle)
• Projektleiter*innen oder Fachkräfte
• Während der Ausbildung/des Studiums

Folgende Varianten von Mentoring gibt es:

• One-to-one-Mentoring
  • Beide arbeiten als Mentoring-Tandem über einen längeren Zeitraum hinweg  zusammen, in der Regel für die Dauer von einem Jahr.
• Gruppen-Mentoring
  • Eine Gruppe von Mentees wird von einem/einer Mentor*in über einen längeren Zeitraum hinweg betreut.
• Peer-Mentoring
  • Eine Gruppe von Gleichgestellten organisiert sich selbst zur Realisierung eines Projekts und unterstützt sich gegenseitig.
• Cross-Mentoring
  • Eine Sonderform des externen Mentorings, bei dem der Mentee/die Mentee eine/n Mentor*in aus einer anderen Organisation/einem anderen Unternehmen erhält. 

Die Vorteile:

• Förderung und Motivation beruflich ambitionierter Mitarbeitender
• Nachhaltige Personalentwicklung und -gewinnung
• Vorbeugung eines Fach- und Führungskräftemangels durch die Entwicklung und Bindung von qualifizierten Mitarbeitenden
• Positionierung als attraktiver Arbeitgeber durch den Einsatz innovativer Personalinstrumente
• Sicherung von Know-how im Unternehmen
• Gewinnung von neuen Impulsen und Eindrücken aus anderen Organisationen, um vorhandene Strukturen und Abläufe im eigenen Unternehmen zu hinterfragen
• Wertschätzung gegenüber dem/der Mentee und Mentor*in

Besondere Vorteile des „Cross-Mentoring“:

• Hierbei entsteht häufig ein schnelleres Vertrauensverhältnis zwischen Mentee/Mentor*in, da keine direkte berufliche bzw. hierarchische Verbindung besteht.
• Die Auswahl an Mentor*innen ist größer, sodass viel höhere Chancen für ein passendes Match bestehen.
• Auch kleine und mittlere Unternehmen können so ein Mentoring-Programm anbieten.
• Neue Impulse und Eindrücke aus jeweils einer anderen Unternehmenskultur entstehen für Mentee und Mentor*in.

Katja Feige schloss sich mit einem Vortrag zum Thema Arbeits(zeit)modelle an. Zunächst stellte sie verschiedene mögliche Modelle vor. Im Anschluss fasste sie die Ergebnisse der Umfrage der Female SurFaces zusammen, die von Mitte Juli bis Ende August gelaufen war, mit dem Ziel, persönliche Erfahrungen, Wünsche und Anregungen zu Arbeits(zeit)modellen, Homeoffice-Optionen, Kinderbetreuung und der generellen Förderung von Frauen zu erfassen. Der Fragebogen war hierzu zum einen an Frauen gerichtet (29 Beantwortungen), zum anderen an Unternehmen (54 Beantwortungen).

Bei Gegenüberstellung der Ergebnisse ergaben sich deutliche Übereinstimmungen: Flexible Arbeitszeitmodelle werden von  Arbeitnehmerinnen und Unternehmen geschätzt und sind weit verbreitet. Aber es zeigten sich auch Unterschiede in der Wahrnehmung und Umsetzung bestimmter Aspekte wie Homeoffice, Kinderbetreuung und Frauenförderung. Eine genauere Betrachtung der kritischen Punkte durch die Unternehmen könnte helfen, diese Diskrepanzen zu überwinden und das Angebot besser auf die Bedürfnisse der Mitarbeitenden abzustimmen. Frauen hingegen könnten von einer intensiveren Kommunikation über bestehende Angebote profitieren, um Unsicherheiten zu beseitigen und die Nutzung vorhandener Modelle zu fördern.

Den Abschluss machte eine ausgesprochen gut frequentierte und angeregte wie anregende Podiumsdiskussion unter der Moderation von Judith Klups. Frauen wie Männer äußerten sich – zum Teil kontrovers, aber stets offen und respektvoll – zu Thesen bzw. Leitfragen zum Thema Arbeitszeitmodelle, Frauenförderung, Chancengleichheit, Frauen in Führungspositionen, Vereinbarkeit von Beruf und Privatleben, Fachkräftemangel etc. Der „freie Stuhl“ auf dem Podium blieb nicht lange unbesetzt, er fand wechselnde Redner und auch das Publikum beteiligte sich lebhaft an dem Austausch. 

Teil des Vortragsprogramms war außerdem erneut eine Sprechstunde des ZVO-Ressorts Umwelt- und Chemikalienpolitik. Sie war wie schon im vergangenen Jahr in Berlin als Fragerunde ausgelegt: Experten des Ressorts standen für Auskünfte und Diskussionen zur Verfügung.

Nach Vorstellung des Ressorts ging Leiter Dr. Matthias Zimmer auf einige wesentliche Themen ein, die für die Branche bedeutsam und mehr als fordernd werden können. Dazu gehörten die Thematik von Chromtrioxid unter REACH, der PFAS-Beschränkungsentwurf und die aktuelle Überarbeitung des STM-BREF auf der Basis der überarbeiteten Industrieemissionrichtlinie 2.0. Letztere geht über ihren Namen mittlerweile weit hinaus. Denn statt nur die Emissionen zu behandeln und zu regulieren verlangt sie zukünftig auch die Vorgabe der Mengen von zulässigen Einsatzstoffen (sogenannte BAT-AEPLs[1]), darunter Wasser und Energie. Diese Vorgabe stellt die freie Wahl von Produkten und Produktionsprozessen sowie Weiterentwicklungen infrage. Ausweg aus diesem Eingriff in die unternehmerische Freiheit sollen Gutachten bieten, die nachweisen, dass ein Prozess nicht mit weniger Einsatzstoffen betrieben werden kann. Damit wären nicht nur Kosten und Zeit für Genehmigungen erhöht. Auch die Bürokratie nimmt weiter zu und die Planungsunsicherheit wächst. Einziger Nutznießer werden Berater sein, die Unternehmen bei der Ausarbeitung behördengerechter Unterlagen unterstützen müssen.

Das Thema BREF bestimmte die Sprechstunde, für viele waren diese massiven Regulierungen weitestgehend neu. Es kam zu der Frage, wie weit die Regulierung gehen soll, wo doch schon jetzt der Anteil nicht wertschöpfender Tätigkeiten ein ungesundes Maß angenommen hat – zumindest für KMU. Ebenso wurde die Frage aufgeworfen, wie und mit welchem Wording reagiert werden sollte.

Bedauert wurde, dass von den zahlreichen Teilnehmern der Oberflächentage nur etwa 30 den Weg in diese Sprechstunde gefunden hatten. So werden Diskussionen über mögliche Reaktionen der Branche außerhalb weitergeführt werden müssen.

Die Sprechstunde endete mit der Einladung, aktiv im Ressort mitzuarbeiten, was einerseits der eigenen Informationslage dient, andererseits den Verband stärkt.

[1] Best-avaliable-technologies-associated-environmental-performance-level

Christoph Kiesl vom fem in Schwäbisch Gmünd widmete sich dem Thema „Post-Lithium-Batterien“. Wenn bei der Defossilisierung einseitig auf die Elektrisierung durch Lithium-Ionen-Technologie gesetzt wird, birgt dies bekanntermaßen strategische Risiken durch die begrenzte Verfügbarkeit von Lithium-Mineralien. Unter dem Schlagwort „Post-Lithium“ sammeln sich alternative Ansätze wie beispielsweise Kalziumanoden. Kiesl beschäftigte sich in seiner Arbeit vor allem mit der Abscheidung von Kalzium aus nicht wässrigen Elektrolyten zur Herstellung der Anoden.

Dr. Mathias Weiser, Fraunhofer IKTS, Dresden, berichtete von Ergebnissen, die im Rahmen des IGF-Projekts „Elektro-SnOx“ erarbeitet wurden. Dabei geht es um poröses Zinnoxid als Elektrodenmaterial für hocheffiziente Lithium-Ionen Batterien. Der Herstellungsprozess besteht aus der Zinnabscheidung aus einem handelsüblichen Zinn-Elektrolyten und der anodischen Oxidation des Zinns zur Erzeugung des porösen Oxids.

Abgerundet wurde die erste Session der „Jungen Kollegen“ durch einen weiteren Vortrag aus dem Bereich „erneuerbare Energien“, namentlich der Wasserstofftechnologie. Dr. Johannes Näther von der Hochschule Mittweida zeigte, dass für die Herstellung von Elektroden für die saure Wasserspaltung gleich zweimal elektrochemisches Know-how gefragt ist: ebei der Fragestellung, welche Elektrodenmaterialien besonders geeignet für die effiziente Wasserspaltung sind, und einmal, wie Edelmetallkatalysator-Partikel (hier IrRu) besonders materialsparend abgeschieden werden können, um die Elektroden herzustellen.

Den ersten Vortrag der zweiten „Junge Kollegen“-Session präsentierte Lukas Esper von der TU Ilmenau. Es ging dabei generell um die elektrochemische Politur von durch Lasersintern hergestellten Werkstücken, die bekanntlich eine hohe Oberflächenrauheit aufweisen. Als konkretes Beispiel diente ein medizinisches Implantat (Stent) aus Edelstahl 316L. Diese Art von Implantaten wird auch bei klassischen Fertigungsverfahren teilweise durch Elektropolieren bearbeitet, um die Oberfläche zu glätten. Die aktuell geforderte Oberflächengüte kann bei lasergesinterten Teilen noch nicht erreicht werden. 

Nurul Amania Binti Omar von der Hochschule Mittweida stellte bereits im vergangenen Jahr eine spannende Methode vor, NiPB-Schichten herzustellen, bei der Bor-Partikel zunächst in chemisch NiP co-abgeschieden werden, und dann durch Wärmebehandlung die ternäre Phase mit vielversprechenden Eigenschaften entsteht. Im diesjährigen Beitrag beschäftigte sich Omar mit der Korrosionsbeständigkeit der einzigartigen Legierung und wagte sich dabei auf das Gebiet der Vergleichbarkeit von Salzsprühnebeltest und elektrochemischen Polarisations- bzw. Impedanzmessungen. Die Ergebnisse wurden erwartungsgemäß kontrovers diskutiert.

Klassische Oberflächentechnik und erneuerbare Energien trafen im Beitrag von Lea Breu von der Robert Bosch Manufacturing Solutions GmbH aufeinander. Parameter wie Stromstärke und Prozesszeit beeinflussen die Struktur der Oxidschicht bei der anodischen Oxidation von Aluminium. Breu hat untersucht, wie diese Parameter die Wasserstoffpermeation beeinflussen, so dass die Aluminiumbauteile in Anwendungen im Bereich Wasserstofftechnologie eingesetzt werden können.

Thematisch passend setzte sich anschließend Lukas Böttger von der TU Chemnitz mit den Eigenschaften von Anodisierschichten auseinander. Ihm ging es darum, mit den porösen Oxidschichten die Haftung von PLA-Kunststoff in Aluminium-Kunststoff-Kompositbauteilen zu verbessern. Der PLA-Kunststoff wird hier im Schmelzauftragsverfahren appliziert. Die Parameter in diesem Schritt haben erwartungsgemäß einen großen Einfluss auf das Ergebnis. Böttger zeigte bei der Planung seiner Experimente und der Aufbereitung und Präsentation der Ergebnisse eine beeindruckende wissenschaftliche Sorgfalt. Die Studie wurde im Rahmen einer Projektarbeit durchgeführt.

Einflussgrößen bei der elektrochemischen Abscheidung verschiedenster Legierungen gehören seit jeher zum Wissens- und Erfahrungsschatz der Galvanotechnik. Dass es auch auf diesem Wissensgebiet noch Neuland zu entdecken gibt, bewies eindrucksvoll Scott Dombrowe von der Hochschule Mittweida. Er hat Forschungs- und Entwicklungsarbeit im Bereich der Nickel-Rhenium-Legierungsabscheidung geleistet und dabei teils drastische Einflüsse der Abscheidebedingungen auf Wirkungsgrad und Legierungszusammensetzung herausgearbeitet.

Stephan Daniel Schwöbel, der in der Arbeitsgruppe von Prof. Lampke an der TU Chemnitz tätig ist, berichtete über Fortschritte bei der Modellierung und Simulation elektrochemischer Abscheidungsprozesse. Er wählte dabei zunächst das relativ einfache Modellsystem einer additiv-freien (oder „-armen“) sauren Kupferabscheidung. Schon hier sind teilweise stundenlange Berechnungen auf leistungsfähigen Rechnern notwendig, sobald die Betrachtung von der primären zur sekundären Stromdichte erweitert wird. Schwöbel kann dabei als Mathematiker auf der Ebene der Optimierungsalgorithmen arbeiten und ist nicht auf kommerzielle Programme angewiesen, was einer zukünftigen Anwendung auf komplexeren Systemen zugutekommen wird.

Mit dem Beitrag von Jonas Rehbein, TU Ilmenau, erfolgte eine Rückkehr zur klassischen Galvanotechnik mit einem konkreten, praktischen Anwendungsfall: Der Zusatz von Schwefel in löslichen Nickelanoden führt zu einer Depolarisation und damit einer effizienteren und gleichmäßigeren Auflösung. Werden reine Nickelanoden verwendet, so hat das potenziell einen Einfluss auf Schichteigenschaften abgeschiedener Nickelschichten, wie beispielsweise die innere Spannung. Ein topaktueller Aspekt ist die Beeinflussung der Schichteigenschaften durch PFAS-freie gegenüber PFAS-haltigen Netzmitteln.

Suvetha Logeswaran von der Hochschule Aalen hat sich der Herausforderung gestellt, das Verständnis für die Partikel-Co-Abscheidung durch eine energetische Betrachtung zu verbessern. Das gewählte Modellsystem war dabei eine Nickelmatrix mit SiO2-Partikeln. Um die Grenzflächenenergie SiO2(Glas)/Nickel zu bestimmen, wurden Glassubstrate mithilfe von PVD metallisiert und dann einem Abzugstest („PosiTest“) unterzogen. In der nachfolgenden Diskussion gab es wertvolle Hinweise, um bestehende praktische Hürden bei diesem Ansatz zu überwinden.

Wie Stephan Koß, RWTH Aachen, Digital Additive Production, betonte, nimmt insbesondere der Einsatz von Extreme High Speed Laser Application (EHLA) in der Industrie aufgrund der technologischen Flexibilität in Bezug auf die Produktivität, der nahezu freien Materialwahl, der hohen Effizienz und der präzisen lokalen Materialabscheidung zu.

Diese Technologie ermöglicht einen präzisen Energieeintrag in das Beschichtungsmaterial und anschließend in das Substrat, sodass nahezu alle Beschichtungsstoffe (zum Beispiel Metal Matrix Composites) verwendet und nahezu alle Materialkombinationen (Beschichtung von Aluminium mit Edelstahl, Beschichtung von faserverstärkten Polymeren mit Aluminium) realisierbar sind. Im Gegensatz zum klassischen Laserauftragschweißen gelingt es bei EHLA, durch den Einsatz von neuer Lasertechnik das Aufschmelzen des Pulvers vor dem Auftreffen der Partikel auf die Oberfläche zu realisieren. Dadurch verringert sich die thermische Belastung des Substratwerkstoffs.

Typische Schichtdicken in einem Durchgang variieren zwischen 20 µm und 350 µm. Die Abscheideeffizienz liegt bei bis zu 95 Prozent, abhängig von den Prozessparametern und dem Beschichtungsmaterial. Durch die Änderung des Energieeintrags kann auch die Produktivität gesteigert werden. So kann zum Beispiel eine Flächenleistung von etwa 1.300 cm2/min bei einer Laserleistung von 8 kW erreicht werden. Diese Eigenschaften erlauben es, Oberflächen auf unterschiedliche Anforderungen hin zu optimieren, zum Beispiel gezielt gegen Korrosion und Verschleiß zu schützen, tribologische Kontakte anzupassen oder Oberflächen durch additive Materialabscheidung zu strukturieren. Neuere Entwicklungen befassen sich mit der Beschichtung von Kunststoffen, beispielsweise kohlefaserverstärktes Polyamid, das mit Aluminium beschichtet werden kann.

Dr. Roy Morgenstern, TU Chemnitz, Professur Werkstoff- und Oberflächentechnik, befasste sich in seinem Vortrag mit dem Prozess des Anodisierens mit koaxialem Elektrolytstrahl unter Einsatz von Schwefelsäure, um mit hoher Schichtbildungsrate Oberflächen für tribologische Anwendungen herzustellen.

Das spezielle Verfahren der anodischen Oxidation mit Elektrolytstrahl eignet sich für die energie- und ressourceneffiziente, lokal begrenzte und abdeckungsfreie Oberflächenfunktionalisierung von Aluminiumlegierungen. Die Ummantelung des Elektrolytstrahls mit deionisiertem Wasser in einer Koaxialanordnung ermöglicht aufgrund der Verdünnung der abfließenden Säure sowohl eine stärkere Lokalisierung der Schichtbildung als auch die sichere Verwendung vergleichsweise aggressiver, schwefelsaurer Elektrolyte, die sich durch hohe Schichtbildungsraten bei relativ geringen Prozessspannungen auszeichnen.

Mithilfe der Koaxialanordnung konnten kompakte Oxidbereiche mit selbstorganisiertem Porenwachstum und Dicken von mehr als 50 µm erzeugt werden. Dabei war die Bildung der Schichten innerhalb eines Durchmessers von wenigen Millimetern lokalisiert. Die Prozessspannung und folglich die Schichtbildungsrate werden durch Erscheinungsformen des Anbrennens im Zentrum der anodisierten Fläche begrenzt.

Unter Bauteilsauberkeit wird generell die Einhaltung von Grenzwerten bezüglich der Kontamination mit unerwünschten Stoffen auf der Oberfläche verstanden. Im Allgemeinen werden hier laut den Ausführungen von Dr. Björn Dingwerth, MacDermid Enthone GmbH, Partikel bestimmter Größenklassen und entsprechende Grenzwerte, angegeben als Anzahl von Partikeln in einem repräsentativen Oberflächensegment, betrachtet.

Die Relevanz der Bauteilsauberkeit rückte mit dem Aufkommen von Diesel-Direkteinspritzsystemen Ende der 1990er und Anfang der 2000er Jahre in den Fokus, da Partikel, die in die filigranen Einspritzdüsen gelangten, zum Problem wurden. Mit entsprechenden Grenzwerten und Maßnahmen zur Einhaltung der Sauberkeit beziehungsweise der tolerierbaren Verschmutzung wurde dieser Herausforderung erfolgreich begegnet.

Der aktuell laufende Paradigmenwechsel in der Mobilität vom Verbrenner hin zu Elektroantrieben hat Auswirkungen auf Verbindungselemente im Allgemeinen und insbesondere auf die technische Sauberkeit dieser Elemente. Mit einem weiter zunehmenden Anteil elektrischer Antriebe wächst die Erfahrung im Einsatz, und es zeigt sich erneut die Relevanz der Bauteilsauberkeit für die Zuverlässigkeit der zugrundeliegenden Systemkomponenten.

Nach der Galvanisierung von Zinkdruckguss tritt häufig das Problem der Blasenbildung an der Oberfläche auf. Untersuchungen, vorgestellt von Alireza Moazezi, fem – Forschungsinstitut Edelmetalle + Metall-chemie, zeigen, dass diese Blasen sich unmittelbar nach dem Galvanisierprozess oder erst im Laufe der Zeit bilden können, auch wenn der Beschichtungsprozess gemäß dem aktuellen Stand der Technik durch-geführt wurde. 
In früheren Untersuchungen wurde festgestellt, dass bei Beschichtungen mit Kupfer und Nickel Trennungen in der intermetallischen Phase zwischen der Kupferschicht und Zink auftreten. Weiter deuteten die Ergebnisse darauf hin, dass die Blasenbildung auf das Vorhandensein von Wasserstoff unter der Beschichtung zurückzuführen ist. Das primäre Ziel der aktuellen Untersuchungen bestand darin zu prüfen, ob und wo der beim Galvanisieren erzeugte Wasserstoff im Material absorbiert und gespeichert wird. Eine primäre Quelle der Wasserstofferzeugung ist die kathodische Entfettung vor dem eigentlichen Beschichtungsprozess mit Metall. Zur Bestimmung von Absorption und Permeation von Wasserstoff in Zinkdruckgusslegierungen wurden verschiedene Analysemethoden genutzt, darunter die Heißgasextraktion, die Permeationsmessung und die Glimmentladungsspektroskopie (GDOES). Die Ergebnisse zeigen, dass nach dem Verkupfern der Wasserstoffgehalt im Metall relativ gering ist. Deutlich höhere Anteile von Wasserstoff finden sich in galvanisch abgeschiedenen Nickelschichten (bei einer Vernickelung nach einer Verkupferung). Nach einer Auslagerung der untersuchten Proben bei einer Temperatur von etwa 100 °C wurde Blasenbildung festgestellt. Diese ist darauf zurückzuführen, dass Elektrolyt zur Metallabscheidung in der porösen Oberfläche des Zinksubstrats verbleibt und nachfolgend Korrosion auslösen kann.

Magnesium ist das leichteste und zugleich reaktivste Metall, das in technischen Bauteilen eingesetzt werden kann. Es wird meist als Legierung verwendet, beispielsweise als Opferanode zum kathodischen Schutz von anderen Metallen oder im Leichtbau, wie Lúcia Nascimento, TU Ilmenau, einführend betonte. Relativ neu ist der Einsatz in bioresorbierbaren Implantaten, zum Beispiel in der Kieferorthopädie. Ein wichtiger limitierender Faktor bei fast allen Anwendungen von Magnesium ist die Reaktivität der Oberfläche in Kontakt mit wässrigen Medien, vor allem bei Anwesenheit von Chloridionen. Zum einen entsteht Wasserstoff, zum anderen ist es oft schwer, die Korrosions-geschwindigkeit zu kontrollieren, sodass die Anwendung optimiert werden kann. Bei Biomaterialien besteht einer der einfachsten Ansätze darin, eine Beschichtung aus Magnesiumfluorid (MgF2) aufzubringen, welche die anfängliche Korrosion verlangsamt. Die Vortragende erläuterte, wie elektrochemische Messmethoden für Magnesium angepasst wurden, sodass die Korrosionsrate schnell und relativ zuverlässig bestimmt werden kann.

Optisch arbeitende Messverfahren haben insbesondere mit der Entwicklung leistungsfähiger elektrooptischer Mess- und Aufnahmechips eine große Verbreitung gefunden. Um eine gute Abbildungsqualität zu erreichen oder die Genauigkeit der Messergebnisse zu erhöhen, müssen die Gehäusebauteile optischer Geräte zur Vermeidung von Streulicht innen mattschwarz beschichtet werden. Wie Toni Munteanu, Innovent e.V., erläuterte, existieren zwar nasschemische Metallisierungsverfahren, bei ihnen werden jedoch Chrom(VI)-Verbindungen eingesetzt. Im Rahmen der durchgeführten Untersuchungen wurden Methoden der Schwarzfärbung für chemisch abgeschiedenes Nickel – kommerziell erhältliche, literaturbekannte und eine eigensynthetisierte Färbelösung – analysiert und miteinander verglichen. Darüber hinaus wurde untersucht, welche Möglichkeiten der Vor- und Nachbehandlung von Substraten bestehen, um die optischen Eigenschaften gezielt zu beeinflussen. Neben der Applikation von SiOx-Schichten durch Plasmabehandlung und Beflammungstechnik sowie durch die An-wendung von Sol-Gel-Beschichtungen wurden Sandstrahlverfahren als Vorbehandlungsschritt eingesetzt.

Die fortschreitende Verschärfung von Umweltschutzauflagen bei gleichzeitig steigenden Kosten für Energie, Material und Wasser beziehungsweise Abwasserentsorgung ist für Unternehmen eine stetig wachsende Belastung. In besonders sensiblen Bereichen, zum Beispiel der Leiterplattenfertigung, führt die steigende Komplexität der Produkte und Prozesse zu erheblichen Aufwendungen, um Prozesse zu stabilisieren und Ausschuss zu vermeiden. Hierbei sind Reinigungs- und Entfettungsstufen von besonderer Bedeutung, denn Metall-/Schwermetallpartikelrückstände führen nicht selten zum Anstieg von Fehlerquoten. Gegenmaßnahmen sind meist mehrstufige Spülprozesse mit einem erheblichen Wasserverbrauch. Walter Masur von der Serfilco GmbH stellte eine Möglichkeit vor, mit der die kritischen Metall-/Schwermetallrückstände und organischen Verschmutzungen sowohl effektiv als auch wirtschaftlich entfernt werden können. Die Methode auf Basis eines keramischen Molekularfiltermaterials ist dem Vortragenden zufolge einfach anzuwenden und schont zudem die wertvolle Ressource Wasser. Die Standzeit von Spülwässern kann wesentlich verlängert und der Frischwasserbezug damit deutlich reduziert werden. Bei behandeltem Abwasser können auch sehr niedrige Grenzwerte problemlos eingehalten werden, was Masur am Beispiel des Prozesses der galvanischen Verchromung belegte. Als Vorteil gilt auch die Tatsache, dass Wasser meist nicht mehr entsorgt, sondern in den Produktionsprozess zurückgeführt werden kann.

Die von Dr. Adriana Ispas, TU Ilmenau, vorgestellten Schichten aus Kobalt-Eisen und Eisen-Nickel erfahren aufgrund ihrer magnetischen Eigenschaften hohes Interesse. Solche Schichten dienen unter anderem als Grundwerkstoff für elektronische Datenspeicher. In Zukunft könnten sie zudem für die Elektrotechnik in Elektrofahrzeugen oder in Generatoren zur Stromerzeugung zum Einsatz kommen.

Eine Besonderheit bei der Kobaltabscheidung ist, dass Elektrolyte mit pH-Werten unter pH 5 fcc-Kristalle bilden und bei pH-Werten größer 5 hcp-Kristalle. Dies wiederum hat auch Einfluss auf deren magnetische Eigenschaften. Ebenso starke magnetische Unterschiede ergeben sich aus der Zusammensetzung von Legierungen, wie zum Beispiel bei Eisen-Nickel-Kobalt. Des Weiteren beeinflussen Zusätze wie Saccharin oder Citrat im Elektrolyten unter anderem die Korngröße der Abscheidung, wodurch Änderungen bei den magnetischen Eigenschaften zu erwarten sind.

Abgeschiedene Kobalt-Eisen-Schichten wurden thermisch bei Temperaturen bis zu 800 °C behandelt. Dabei zeigt es sich, dass bei etwa 500 °C ein Wandel bei den Eigenschaften auftritt. Zurückzuführen ist dies auf eine Erhöhung der Kristallordnung, die wiederum die magnetischen Eigenschaften verändert. Darüber hinaus werden die Korngröße der Schichten durch den verwendeten Zusatz deutlich verändert und ebenfalls die magnetischen Eigenschaften. Dieselben Untersuchungen wurden bei Eisen-Nickel-Schichten durchgeführt. Auch hier zeigte die Morphologie Unterschiede aufgrund der eingesetzten Zusätze. Mit der elektrochemischen Quarzmikrowaage konnte die Stromausbeute der Schichtabscheidung in-situ bestimmt werden. Die kathodische Stromausbeute liegt für Abscheidungen aus diesen Elektrolyten in der Regel über 90 Prozent.

Neben der galvanischen Verchromung, die durch die Einschränkung bei der Nutzung von sechswertigen Chromverbindungen eine deutliche Veränderung erfahren hat, stehen Dispersionsschichten mit PTFE-Partikeln nun ebenfalls unter einem Änderungsdruck. Grund ist die Reduzierung des Einsatzes von PFAS-Substanzen, zu denen PTFE zählt, sowie für das Dispergieren benötigte PFAS-Tenside. Mit diesem Thema befasst sich Alfadil Mohammedbrhan, riag Oberflächentechnik AG. Seiner Kenntnis nach sind derzeit für PTFE keine geeigneten Alternativen bekannt, lediglich PFAS-Tenside sind substituierbar.

Außenstromlos abgeschiedene Nickel-Dispersionsschichten mit eingelagertem PTFE zeichnen sich durch einen niedrigen Reibungskoeffizienten (Coefficient of Friction, CoF) und gute Antihafteigenschaften aus; die bewährte gleichmäßige Schichtdickenverteilung von Chemisch-Nickel-Schichten bleibt erhalten. Für die Herstellung und Stabilisierung der Dispersion einerseits sowie für die Mitabscheidung beim Vernickeln anderseits werden Tenside benötigt, die mit dem verwendeten PTFE-Pulver kompatibel sein müssen. Fluor-Tenside erfüllen diese Eigenschaften in idealer Weise, sie sollen aber den Ausführungen des Vortragenden zufolge im Rahmen des PFAS-Beschränkungsvorschlags ECHA/NR/23/01 verboten, mindestens aber deren Anwendung reglementiert werden. Als mögliche Alternative für die bisher genutzten Systeme zur Abscheidung von Nickel-PTFE kommt ein System in Betracht, bei dem PTFE ohne Einsatz eines Tensids mit PFAS verwendet wird. Als besonderer Vorteil ist zu verzeichnen, dass ein höherer Anteil an PTFE (bis 30 Prozent) eingebaut werden kann. Neben der höheren Einbaurate an PTFE weisen die Schichten aus den neuen Elektrolytsystemen eine geringere Rauheit auf.

In der Praxis ergeben sich durch unterschiedliche pH-Werte Änderungen der Einbaurate. Die Abscheidegeschwindigkeit verringert sich mit sinkendem pH-Wert und mit sinkender Elektrolyttemperatur. Die Gleiteigenschaften sind maßgeblich vom PTFE-Gehalt in der Schicht abhängig, wobei auf einen Maximalwert des Einbaus zu achten ist. Bei Gehalten von deutlich über 30 Prozent nimmt die mechanische Festigkeit der Schicht ab. Einen leichten Anstieg zeigen die Antihafteigenschaften, ausgedrückt durch den Kontaktwinkel, mit steigendem PTFE-Gehalt der Schicht.

Für die Weiterentwicklung der Brennstoffzellentechnik werden kleine, kostengünstige, flexibel auslegbare und einfach handhabbare Sensorbrennstoffzellen benötigt. Zu deren Entwicklung und Herstellung eignen sich additive Fertigungsverfahren in Kombination mit Galvanotechnik zur Erzeugung der metallischen Aktivflächen. Miriam Dürr, fem Forschungsinstitut Edelmetalle und Metallchemie, beschrieb in ihrem Vortrag die Herstellung von Sensorbrennstoffzellen, mit denen sowohl die Entwicklung erleichtert werden soll als auch die bestehenden Brennstoffzellen auf ihre Qualität hin geprüft werden können. Diese Sensorbrennstoffzellen müssen flexibel und kostengünstig herstellbar sein.

Die additive Fertigung gewährleistet die erforderliche Flexibilität bei geringen Kosten. Als Fertigungsschritte erfolgen nach dem Erzeugen des Grundkörpers, zum Beispiel aus dem Kunststoff PA12, eine mechanische Oberflächenbearbeitung (Glätten) sowie eine galvanische Metallisierung. Der Kunststoff PA12 besitzt eine gute chemische und thermische Beständigkeit. Die mechanische Glättung wird am einfachsten durch Trowalisieren mit Glasperlen sowie durch chemische Glättung erzielt.

Für die Beschichtung der Zelle wurde bei den bisherigen Arbeiten ein mehrstufiger Prozess aus ALD, Elektronenstrahlverdampfen sowie einer galvanischen Metallabscheidung genutzt. Partielle Beschichtung wird durch Aufbringung einer Maskierung realisiert. Die galvanische Schicht muss aus einem korrosionsbeständigen Metall bestehen, wobei sich hierfür sowohl eine chemische als auch eine galvanische Abscheidung eignen.

Gute Ergebnisse wurden durch die Kombination aus chemischer und galvanischer Abscheidung auf einer chemisch geglätteten Oberfläche erzielt. Die chemische Beschichtung gewährleistet eine vollständige Bedeckung auch der komplexen Geometrien; aufgrund der geringen Abscheidegeschwindigkeit sind jedoch nur Schichtdicken von wenigen Mikrometern (bzw. unter 1 µm) sinnvoll.

Hans-Joachim Kraft, MacDermid Enthone, stellte ein neues Verfahren zur chemischen Abscheidung von Nickel-Phosphor-Zinn vor. Die damit hergestellten Schichten verfügen über eine hohe Korrosionsbeständigkeit bei gleichzeitig robustem Prozess und geringerem Metallgehalt im Elektrolyten. Damit lassen sich die Kosten des Verfahrens senken. Nickelschichten mit hohem Phosphorgehalt (über 10,5 Prozent) besitzen eine wesentlich höhere Korrosionsbeständigkeit als solche mit geringerem Phosphorgehalt.

Neben dem ternären Stoff in der Legierung Nickel-Zinn-Phosphor spielt für die Beständigkeit der Schichten ein neuartiges Additivsystem eine wichtige Rolle. Die Abscheidegeschwindigkeit erreicht zu Beginn Werte von etwa 18 µm/h und sinkt bei zunehmender Nutzungsdauer (4 MTO) auf etwa 10 µm/h ab. Vorteilhaft ist, dass die inneren Spannungen während der gesamten Nutzungsdauer im Bereich von Druckspannungen liegen und sich nur geringfügig ändern. Druckspannungen steigern nach Aussage des Vortragenden die Haftung auf dem Substrat. Der Zinngehalt der Legierung liegt bei knapp 2 Prozent und erfordert keine zusätzlichen Additive im Elektrolyten. Die Härte der Schicht liegt im Zustand der Abscheidung bei 450 HV100 bis 500 HV100. Durch Tempern bei 400 °C lassen sich diese auf Werte bis zu 900 HV100 steigern.

Die Korrosionsbeständigkeit wird im Allgemeinen mittels Salpetersäuretest geprüft. Neue Elektrolyte ergeben mehr als 4 Minuten im Test und die Werte sinken bei 4 MTO auf mehr als 2 Minuten, porenfreie Schichten werden auch bei Dicken von deutlich unter 12,5 µm erreicht. Durch das neue System zur Abscheidung von Nickel-Zinn-Phosphor werden die Beschichtungen kostengünstiger, da bei deutlich geringerer Schichtdicke die erforderlichen Eigenschaften (Korrosion, Verschleiß) erreicht werden.

Die Entwicklung von neuen, umweltfreundlichen Elektrolyten, insbesondere in der Edelmetallabscheidung, ist Forschungsgegenstand in der Galvanotechnik. Ein Thema, mit dem sich Dr. Christoph Baumer, TU Ilmenau, beschäftigt, ist die Entwicklung eines cyanidfreien Elektrolyten zur Abscheidung von dicken Silberschichten.

Dicke Silberschichten von mehr als 20 µm bis zu 250 µm lassen sich mit kommerziell erhältlichen Verfahren ohne Cyanid nicht herstellen, sind aber in der Elektrotechnik von größerem Interesse. Die Verwendung neuartiger Komplexbildner erfordert eine gänzlich neue Formulierung des Elektrolyten. Additive, Leitsalze und Puffer müssen neu konzipiert werden. Für die entsprechende Untersuchung des Abscheidemechanismus und der Wirkungsweise der Zusätze wurde auf klassische Methoden zurückgegriffen.

Es zeigt sich, dass bei cyanidfreien Elektrolyten raue Schichten auftreten oder eine verringerte Haftfestigkeit auf Nickel besteht. Grundsätzlich können cyanidfreie Elektrolyte bei niedrigem pH-Wert (unter 2) oder im alkalischen Bereich (pH 9 bis 12) betrieben werden. In diesen Systemen ergeben sich hohe Differenzen des Nernstpotenzials, das ausgeglichen werden muss, um haftfeste Beschichtungen zu erlangen; das heißt, die Silberionen müssen komplexiert werden. Dazu wurden einige mögliche Komplexbildner wie Thiole, Amine, Phosphonsäuren, Imide, Aminosäuren oder Carbonsäuren untersucht. Gute Ergebnisse sind zum Beispiel mit Dimethylhydantoin (pH 10) zu erwarten. Die Makrostreufähigkeit ist bei alkalischem und saurem System in etwa vergleichbar, aber schlechter als bei cyanidischen Verfahren.

Im Weiteren wurde untersucht, welche Glanzadditive für cyanidfreie System geeignet wären, wie beispielsweise Butendiol oder Cystein, durch die sich die Mikrostreufähigkeit beeinflussen lassen sollte. Die Ergebnisse bezüglich Mikrostreufähigkeit sind bisher nicht zufriedenstellend, wobei vier Zusätze an Elektrolyten untersucht wurden. Nachteilig ist unter anderem die sinkende Haftfestigkeit bei den getesteten Elektrolyten. Eventuell aussichtsreich wären kombinierte Einsätze von alkalischen und sauren Systemen.

Nachhaltigkeitsthemen spielen in den verschiedensten Industrien eine immer größere Rolle, sei es beim Einsatz bestimmter Chemikalien oder Energie- und Ressourcen. Dr. Michael Schem, MacDermid Enthone Industrial Solutions, beleuchtete verschiedene Aspekte von Anforderungen nachhaltigen Wirtschaftens, bezogen auf den Themenbereich Versiegelungen und Topcoats und legte dabei den Fokus auf neue Märkte.

Kosteneinsparungen und fleckenfreie Trocknung sind Dauerthema in der Oberflächentechnik. Norbert Fessler, safedry, ging in seinem Vortrag neben technischen und wirtschaftlichen Aspekten der Trocknung auf die physikalischen Grundlagen des Trocknens ein. Wichtige Parameter der Trocknungsgeschwindigkeit sind die Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck und Luftgeschwindigkeit. Weitere Kenngrößen einer effizienten Trocknung betreffen den Energiefluss einer Trocknungsanlage (Materialerwärmung, Konvektion, Wasserverdunstung, Wärmeverluste des Trockners). Daraus leitete er die Rahmenbedingungen für ein Trocknungssystem ab, zu denen die Abwärmenutzung der Ventilatoren, die Art der Heizung, Isolierungen des Trockners, Tropfenabscheider, Luftentfeuchtung oder Ausstattung mit Deckelsystemen zählen. Aus der Aufstellung der anfallenden Kosten für die Trocknung, beginnend bei den notwendigen manuellen Arbeiten bis zu den Betriebskosten, zeigte der Vortragende die Möglichkeiten zur Minimierung der Kosten auf.

Ebenfalls mit dem Thema Trocknen in der Oberflächentechnik befasst sich Reinhold Specht, Harter GmbH. Seinen Worten zufolge ist die Trocknung vielerorts das Nadelöhr in der Fertigung, denn herkömmliche Heißlufttrockner bringen innerhalb vorgegebener Taktzeiten oft nicht den gewünschten Erfolg hinsichtlich der Trocknungsqualität. Und nicht selten verbraucht der Trockner viel Energie. Deshalb lohnt sich der Blick auf ein alternatives Trocknungsverfahren, das als förderfähige Technologie eingestuft wurde: die Kondensationstrocknung auf Wärmepumpenbasis, mit der sich laut Specht bis zu 85 Prozent Energie und Kohlenstoffdioxidemissionen einsparen lassen.

Durch einen physikalisch alternativen Ansatz hebt sich diese Art der Trocknung von herkömmlichen Verfahren ab. Durch die Entfeuchtung mit extrem trockener Luft im energetisch geschlossenen System und gezielter Luftführung werden Produkte schnell, sicher und energiesparend getrocknet. Die Trocknung findet in einem variablen Temperaturbereich von 40 °C bis 75 °C statt, je nach Bauteil und Prozess. Das Verfahren ist flexibel einsetzbar – für Batchbetrieb oder kontinuierliche Anwendungen. Neben der Chargentrocknung mittels Gestelltrocknern kann auch die Trocknung von Schüttgütern direkt im Behältnis umgesetzt werden. Und auch die Trocknung von industriellen Schlämmen aus der Abwasserreinigung ist möglich.

Wenn die beim Feinbeizen von Leiterplatten verwendete Beizlösung mehr als 20 g/l Kupfer enthält, verliert die Beizlösung ihre Wirkung und muss durch frische ersetzt werden. Die verbrauchte Beizlösung wird der Abwasserbehandlung zugeführt. Dr. Jens Krümberg, Eilenburger Elektrolyse- und Umwelttechnik GmbH, stellte in seinem Vortrag eine Technologie vor, mit der das in der Beizlösung enthaltene Kupfer als Metall aus der Lösung entfernt und somit zurückgewonnen wird. Gleichzeitig wird das zu Natriumsulfat (Na2SO4) reduzierte Natriumperoxodisulfat durch ein elektrochemisches Verfahren mittels diamantbeschichteter Anoden zu Natriumperoxodisulfat reoxidiert. Das Verfahren ist auch für Beizlösungen auf der Basis Tripelsalz anwendbar. Der wirtschaftliche und auch der umweltschonende Effekt besteht darin, dass die Beizlösung recycelt wird und dabei bis zu 90 Prozent des Natriumperoxodisulfats oder des Tripelsalzes eingespart werden können. Darüber hinaus entsteht wiederverwendbares metallisches Kupfer in Form von Kupferanoden.

Dr. Eckart Giebler, Collini GmbH, befasste sich in seinem Vortrag mit der Konzentrationssteuerung und mit Stoffverlusten in Abscheideprozessen mit Rückführspüle (auch als Sparspüle bezeichnet), also der ersten Spüle nach einem galvanischen Beschichtungsprozess. Durch die Rückführung werden dem Prozess wertvolle Stoffe wieder zugeführt und deren Verschleppung ins folgende Spülsystem verhindert. Wie Dr. Giebler betonte, ist eine Metalleinsparung durch die Rückführung in vielen Fällen stark limitiert.

Ein mathematisches Modell von Abscheideprozess und Rückführspüle dient zur Analyse der stofflichen Verhältnisse im Rückführprozess. Dieses lässt erkennen, dass die sich im Prozess einstellende Metallkonzentration von der Verschleppung und der Rückführung abhängt. Wird entsprechend der natürlichen Verdunstung vollständig zurückgeführt, stellt sich stationär eine natürliche Metallkonzentration ein. Ist diese Konzentration höher als die Sollkonzentration, bedeutet das einen nicht erwünschten Anstieg der Metallkonzentration. Diesem Anstieg kann durch Verwurf aus dem Prozess oder aus der Rückführspüle entgegengewirkt werden. Daraus folgt, dass die Drosselung der Rückführung eine elegante Alternative sein kann, und damit eine einfache Steuergröße zur Absenkung der Metallkonzentration.

Jedoch ist die Minimierung der Metallverluste unabhängig von der Steuerung der Metallkonzentration zu betrachten. Je nach Festlegung der Sollkonzentration ergibt sich für einen Rückführprozess ein Überschuss- oder ein Defizitbetrieb. Im häufig auftretenden Überschussbetrieb kann das sich anreichernde Metall durch Verwurf aus dem Prozess oder aus der Rückführspüle sowie durch Drosselung der Rückführung entzogen werden. Aber in allen drei Fällen ist das Metall für den Prozess verloren und muss durch Abwasserbehandlung entfernt werden. Der einzige Weg, um Metallverluste zu minimieren, ist die Verringerung der Differenz zwischen anodischer und kathodischer Stromausbeute.​​​​

Elektrokatalytische Elektroden spielten eine lange Zeit keine nennenswerte Rolle in der Galvanotechnik, wie im Vortrag von Christian Kurrle, Umicore Galvanotechnik, und Marvin Wagner, BIA, betont wurde. Erst mit der Anwendung der dekorativen Verchromung unter Einsatz von Elektrolyten auf Basis von Chrom(III)-Verbindungen wurde der Bedarf an Anoden mit Shielding erforderlich, um die Organik im Elektrolyten zu schützen, die beispielsweise für die Glanzbildung bei der Abscheidung unerlässlich ist. Als Ursache des Effekts wurden unbeschichtete Schnittkanten der Anode und unbeschichtete Stromzuführungen identifiziert. Als Lösung wurden vorgefertigte Anoden erkannt, bei denen kein freies Titan im Elektrolyten vorliegt. Ein weiterer Schritt war die Verbesserung der Lebensdauer der Anoden durch einen dickeren Topcoat. Doch dies führte zu höherem Widerstand und verkürzte die Lebensdauer drastisch.

Gemeinsam mit Partnern und Herstellern von Elektrolyten wurden Anoden und Prozesse optimiert. Als eine der Herausforderungen gilt der steigende Preis für Iridium, das in der Anodenbeschichtung benötigt wird. Inzwischen liegen nach Aussage der Vortragenden Anodenausführungen vor, welche die Erfordernisse der Beschichtungsbetriebe in allen Belangen erfüllen.

Patricia Preikschat, presch matters GmbH, befasste sich mit der Frage-stellung, wie der Energieaufwand in den Prozessen (sowohl im System als auch bei den Materialien) reduziert und die Nachhaltigkeit bei der Oberflächenbehandlung gewährleistet werden kann. Grundsätzlich ist der Zweck jeder industriellen Produktion, definierte Produkte ressourcenschonend und kostengünstig herzustellen und sie dem Kunden in gleichbleibender Qualität zur Verfügung zu stellen. Die Ziele für Produktionsverbesserungen sind daher Produktqualität und Fertigungseffizienz.
Bei der Oberflächenbehandlung sind Prozessfähigkeit und Nachhaltigkeit zwei Seiten derselben Medaille. Nach Ansicht von Preikschat gibt es im Grunde nur zwei wesentliche Anforderungen, um die-se Aufgabe zu erfüllen: das Herstellen eines stabilen Zustands durch Fließgleichgewicht oder das Vermeiden von Verdünnungen und Mischungen beziehungsweise – wo es möglich ist – Rückführung. Um diese Anforderungen zu erfüllen, ist im ersten Schritt eine umfangreiche Datenerfassung zu den unterschiedlichen Prozessen erforderlich, die in Industrie und Oberflächentechnik beispielsweise Qualitätsschwankungen oder Wärmeverluste erfasst und bewertet. Nach Überzeugung der Vortragenden übernehmen Unternehmen wie die Rieger Metallveredlung, Moosbach & Kanne oder B+T Oberflächentechnik hier eine beispielhafte Rolle. Sie erfassen ihre Energieverbräuche sehr detailliert und arbeiten daran, ihren CO2-Fußabdruck zu ermitteln und zu verringern. 
Hinweis: Der Vortrag zitierte unter anderem die letzten Arbeiten des Ende 2023 verstorbenen Rolf Jansen, dessen wissenschaftlich-technische Leidenschaft vor allem der Optimierung oberflächentechnischer Verfahren im Hinblick auf Prozessfähigkeit und Nachhaltigkeit galt.

Wie Michael Dallmayer, Dallmayer Galvano-Consulting, in seinem zusammen mit Patrik Lammert, pur4mance GmbH, erarbeiteten Vortrag herausstellte, gibt es unterschiedliche Richtlinien und Gesetze zur Reduzierung von Emissionen an Kohlenstoffdioxid in der Industrie, die allerdings kaum Anhaltspunkte für die praktische Umsetzung  geben. 
Um ein umfassendes Bild der relevanten Kenngrößen einer galvanischen Fertigung für die Darlegung der Emissionen zu erhalten, sind alle Verfahrensschritte von der Vorbehandlung über die Abscheidung bis zur Nachbehandlung detailliert zu betrachten. Dies beinhaltet Angaben zur Effizienz der verschiedenen Prozesse ebenso wie zur Bestückung der Gestelle und Warenträger sowie aller peripheren Anlagenteile wie Heizung, Umwälzung oder Absaugung. Unterstützung bieten dabei Simulationen, die zunehmend Nutzung finden.

Die Dekarbonisierung ist das wichtigste Nachhaltigkeitsthema für zahlreiche Industrien. So setzen zum Beispiel Automobilhersteller Science Based Targets, um den Product Carbon Footprint der Fahrzeugflotte auf ein Niveau zu reduzieren, das dem Pariser Klimaabkommen entspricht, so Prof. Dr. Stephan Krinke, Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST. Um die gesetzten Ziele zu erreichen, ist die Dekarbonisierung der Lieferkette ein entscheidender Baustein, sodass Kohlenstoffdioxid zu einer technischen Anforderung im Business-to-Business-Bereich wird. Der Carbon Footprint identifiziert Hotspots und Life Cycle Engineering liefert geeignete Maßnahmen zur Reduzierung des CO2-Fußabdrucks. Die Maßnahmen zur Reduzierung der Kohlenstoffdioxidemissionen um-fassen die gesamte Wertschöpfungskette; es muss also stets auch die vor- und nachgelagerte Verarbeitung von Stoffen und Produkten mitberücksichtigt werden. Langfristiges Ziel ist die vollkommene Dekarbonisierung. 
Nach Ansicht des Vortragenden kommt dabei der Oberflächentechnik mit ihrem Produkt Oberfläche eine wichtige Rolle zu, da Oberflächen bei nahezu allen Produkten ein wichtiges Element sind. Daher stellt die Entwicklung von nachhaltigen Oberflächen einen Schwerpunkt dar, bei dem am Fraunhofer IST ein Methodenbaukasten zum Einsatz kommt. In den Unter-nehmen basiert vor diesem Hintergrund die Entscheidung über Weiterentwicklungen auf den Kosten für eine Dekarbonisierung. Dafür werden die kosteneffizientesten Maßnahmen zur Dekarbonisierung ermittelt und umgesetzt.

Fortschritte in der Unterhaltungselektronik erfordern neue Chemikalien zur Herstellung von Elektrolyten für die Metallabscheidung mit geringerer Umweltbelastung, die elektronischen Komponenten eine höhere Zuverlässigkeit bieten, ein Thema mit dem sich Dr. Adolphe Foyet, DuPont, befasste. Bei der Beschichtung mit Zinn richtet sich die Forderung auf eine geringe Neigung zur Whiskerbildung und hohe Korrosionsbeständigkeit in rauen Umgebungen. Diese Leistung muss über ein breites Prozessbetriebsfenster unter Produktionsbedingungen zu erreichen sein.
Das neue Verfahren zur Hochgeschwindigkeitsabscheidung von Zinn ermöglicht eine hohe Produktivität über einen breiten Stromdichte- und Temperaturbereich. Eine niedrigere Betriebstemperatur führt zu Einsparungen bei den Energiekosten und ein ungiftiges Antioxidans erhöht sowohl die chemische Stabilität als auch die Nachhaltigkeit des Produkts. 
Die Zinnabscheidung weist ein einheitliches Aussehen und eine gleichmäßige Lötbarkeit über einen erweiterten Stromdichtebereich von 1 A/dm2 bis 50 A/dm2 auf. Die kristallografische Textur ist innerhalb des Anwendungsbereichs des Elektrolyten konsistent und den bisherigen Erfahrungen zufolge weniger anfällig für Whiskerbildung.

Die Vortragsreihe mit Schwerpunkt Korrosionsschutz eröffnete Tomislav Maric, MKS Atotech, mit einer Darstellung der Herausforderungen und Auswirkungen des Verbots von PFAS für Zinklamellenbeschichtungen auf die gesamte Lieferkette. Die perfluorierten Chemikalien zeichnen sich durch ihre hohe Beständigkeit aus, was aber auch bedeutet, dass sie in der Natur nicht abgebaut und so in Lebewesen angereichert werden. Eingesetzt werden die künstlich hergestellten Verbindungen in breitem Maße als Inhaltsstoffe in Antihaftmittel, Reinigungsmittel, Kleidung, Löschmittel oder Dichtungsstoffen. Um eine stetige Verunreinigung in der Natur zu unterbinden, legte die Europäische Chemikalienagentur ECHA Anfang 2023 einen Vorschlag für eine Beschränkung von PFAS vor.

In Zinklamellenbeschichtungen fungiert PFAS (in Form von PTFE) als Schmierstoff, da aufgrund seiner hohen thermischen Stabilität die Schmierwerte in einem breiten Temperaturfenster (Einbrenntemperatur) konstant gehalten werden können. Als Alternative wurden Beschichtungen ohne PFAS entwickelt, die für verschiedene Einsatzfälle die erforderlichen Eigenschaften besitzen. Die neuen Systeme befinden sich aktuell in der Einführungsphase. Allerdings kommen die Beschichtungen nach den Erfahrungen des Vortragenden mit kontaminierten Stoffen in Berührung, die in die Beschichtung aufgenommen werden, wie beispielsweise kontaminiertes Wasser oder Anlagen und vorhergehende Bearbeitungen, so dass trotzdem von Fall zu Fall PFAS enthalten sein können.

Aluminiumlegierungen zeichnen sich durch gute Korrosionsbeständigkeit aus und erlauben hierdurch den Schutz von anderen Metallen, wobei die Eigenschaft des kathodischen Korrosionsschutzes insbesondere von Stählen von Interesse ist. Um eine Beschichtung zu ermöglichen, ist der Einsatz von aprotischen Systemen erforderlich, mit denen sich Andreas Waibel, Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, befasst. Er stellte in seinen Ausführungen ein Elektrolytsystem zur Abscheidung von Aluminium-Zink vor. Aluminium-Zink ist vor allem als Ersatz von Kadmiumschichten in der Luft- und Raumfahrt von Interesse.

Im Gegensatz zu reinem Aluminium hat Aluminium-Zink den Vorteil, dass die Legierung keine stark hemmende Passivschicht aufweist. Die Abscheidung aus aprotischen Lösungen muss unter Schutzgas erfolgen, da die Lösemittel empfindlich gegen Luft und Feuchtigkeit sind. Alternativen sind ionische Flüssigkeiten, die allerdings sehr kostenintensiv in der Herstellung sind. Einfacher herstellbar sind stark eutektische Lösemittel. Waibel hat zur Abscheidung Toluol mit Aluminiumchlorid, Lithiumchlorid und Zinkchlorid verwendet. Damit lassen sich Abscheidestromdichten bis 2 A/dm2 erreichen. Für das System wurden die verfügbaren Parameter wie Hydrodynamik, Komplexbildner, Anoden oder organische Additive optimiert, um gleichmäßige Abscheidungen zu erzielen. Einen starken Einfluss hat die Art der verwendeten Anoden; in Betracht kommen getrennte Aluminium- und Zinkanoden sowie Aluminium-Zink-Legierungen, wobei eine Legierungsanode besser zu handhaben ist. Nachteilig ist jedoch der stark schwankende Zinkgehalt im Elektrolyten.

Abgeschieden werden Schichten mit Zinkgehalten zwischen 10 und 15 Prozent. Geringere Schwankungen der Zusammensetzung werden mit Einzelanoden erreicht, wobei hier der Prozessaufwand höher ist. Die Abscheidegeschwindigkeit beträgt etwa 0,2 µm pro Minute. Die Härte der Schicht liegt bei etwa 100 HV. Bei Gehalten von 1 bis 30 Prozent Zink ergeben sich kompakte und geschlossene Schichten. Bei einem Gehalt von 4 Prozent Zink und mehr zeigen die Schichten ein gutes Verhalten als kathodischer Korrosionsschutz, vergleichbar mit Kadmium. Allerdings muss die Eigenkorrosion der Schichten noch verbessert werden.

Zink-Nickel-Beschichtungen in Verbindung mit einer leistungsstarken Passivierung werden häufig eingesetzt, um den anspruchsvollen Standards der Automobilindustrie gerecht zu werden. Obwohl diese Kombination Vorteile wie hohe Stromausbeute und schnelle Beschichtungsgeschwindigkeit bietet, stört nach Aussage von Katrin Krüger, Atotech Deutschland, das frühzeitige Auftreten eines optischen Defekts im Salzsprühtest, bekannt als White Haze oder weißer Schleier. Dieser erscheint recht kurz nach dem Kontakt mit feuchter Luft und bleibt lange Zeit unverändert, bis Weißrost als kathodischer Korrosionsschutz einsetzt. Er beeinträchtigt eindeutig das dekorative Erscheinungsbild der Teile.

Die größte Herausforderung bei der Klärung der Erscheinung besteht darin, die sehr dünn erscheinende Schicht von nur wenigen Nanometern zu untersuchen. Dazu wurde ein statistischer Ansatz verwendet, der durch Planung und Datenanalyse mit der JMP-Software unterstützt wurde. Untersuchungsmethoden wie SEM/EDX, Ramanspektroskopie, XRD oder XPS mit Tiefenprofilierung lieferten wichtige Informationen über die chemische Zusammensetzung der Schicht und der Korrosionsprodukte. Die Untersuchungen zeigen den Unterschied zwischen Weißschleier und Weißrost, die Hauptfaktoren, welche die Bildung von Weißschleier beeinflussen und lassen Rückschlüsse auf den Mechanismus der Weißschleierbildung zu.

Bei der Produktion von Bauteilen oder Bandware kommt es nicht selten zu Oberflächendefekten, wobei bereits minimale Defekte die Funktion eines Produkts beeinträchtigen oder zu Problemen bei der weiteren Verarbeitung führen können. Am Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM wurde ein optisches Messsystem, vorgestellt von Andreas Hofmann, entwickelt, mit dem die Qualität von Bauteiloberflächen im Produktionstakt geprüft werden kann.

Hierbei handelt es sich um ein Freifallsystem, mit dem eine weitgehend typenunabhängige Inspektion von Bauteilen ohne zusätzliches Handling bis zu einer Größe von 200 Millimetern durchgeführt werden kann. Das Bauteil wird im freien Fall durch die Inspektionskugel von vielen Kameras gleichzeitig inspiziert. Größere Bauteile werden in einem Inspektionstunnel ebenfalls von mehreren Kameras erfasst. Geometrische Abweichungen, Oberflächenfehler oder Beschichtungen beziehungsweise Verschmutzungen sind damit erkennbar. Nahezu alle Bauteile lassen sich mit diesem System aufgrund ihrer individuellen Oberflächenstruktur wiedererkennen. Für den Einsatz in der Praxis wird das System trainiert, wobei auf CAD-Daten der Teile zurückgegriffen wird.

In weiteren Entwicklungsarbeiten wird der Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) geprüft. Diese soll die Erkennung von Anomalien bei komplexen Teilen möglich machen. Damit könnte dann der Prüfumfang ausgedehnt werden und würde Arbeiten wie das Sortieren/Identifizieren, Prüfen von Oberflächen, Maßhaltigkeit, Reinheit und Beschichtungsdaten umfassen.

Röntgenquellen in ED-XRF-Messgeräten sind häufig mit Wolfram (W) als Anodenmaterial ausgestattet, da Wolfram sowohl über eine exzellente chemische und thermische Langzeitstabilität verfügt als auch aufgrund seiner hohen Ordnungszahl ein sehr intensives und universell einsetzbares Anregungsspektrum liefert, das sich für viele Applikationen in der Schichtdickenmessung sowie in der Analytik als vorteilhaft erweist. Bei einzelnen Anwendungen kommt es aber nach Aussage von Dr. Cay-Uwe Pinnow, Helmut Fischer GmbH, zu Limitierungen aufgrund der charakteristischen Linien des Wolframs, sodass für spezielle Anwendungen bessere Alternativen hilfreich sind. Zu diesen Anodenmaterialien zählen Elemente wie beispielsweise Molybdän, Chrom oder Rhodium. Der Vortragende diskutierte in seinem Beitrag den Einfluss des Anodenmaterials sowie die Vor- und Nachteile an Applikationsbeispielen aus der industriellen Praxis. Dabei handelte es sich um hochpräzise Bestimmungen des Phosphorgehalts in chemisch abgeschiedenem Nickel.

Kritische chemische Parameter in Elektrolytlösungen werden klassischerweise mittels nasschemischer Verfahren bestimmt. Dabei stellen Titration oder Photometrie nach den Erfahrungen von Daniel Schlak, Deutsche Metrohm, etablierte Verfahren dar, die in robusten Prozessanalysesystemen für eine effiziente Steuerung galvanischer Elektrolyte eingesetzt werden. Eine Möglichkeit, dem anhaltenden Kostendruck aufgrund steigender Personalkosten zu begegnen, ist der Einsatz von intelligenter Mess- und Regeltechnik für die präzise Elektrolytüberwachung. Ansätze für eine hohe Prozesseffizienz und -optimierung liegen in der Automatisierung der etablierten Analyseverfahren sowie dem Einsatz von chemikalienfreien Techniken mittels moderner Prozessanalysatoren.

Empfehlenswert sind nach Meinung des Vortragenden Prozessanalysatoren, die Genauigkeit präziser Laborsysteme mit robusten Modulen zum Probenhandling und einer anwenderfreundlichen Steuersoftware für die Kommunikation mit allen gängigen Leitsystemen vereinen. Neben den Verfahren Nasschemie, Ionenchromatographie und Spektroskopie bietet die Röntgenfluoreszenz eine interessante Möglichkeit für eine umfassende Analysenausstattung. Anhand eines Praxisbeispiels stellte der Vortragende den Einsatz einer voll automatisierten Lösung zur Überwachung kritischer Parameter mittels Röntgenfluoreszenz bei einem galvanischen Zink-Nickel-System vor. Zu den Vorteilen des Analysesystems zählt eine sehr kurz Analysendauer, einfachste Anlagenbedienung, das Entfallen von Reagenzien für die Analyse sowie hohe Flexibilität bei der Gestaltung des Analysemoduls.

Jörg Friedrich, Car Men GmbH, zeigt detailliert, welche Veränderungen sich durch neue Designvorstellungen von bisher metallisierten Oberflächen bei Fahrzeugen ergeben werden. Von diesen Entwicklungen sind in den nächsten Jahren vor allem die Teile im Fahrzeuginneren betroffen, da im Außenbereich bereits seit mehreren Jahren metallisierte Teile nur in geringem Umfang Verwendung finden. Dabei laufen die Entwicklungen in den maßgeblichen Regionen (Europa, Amerika, China/Asien) mit unterschiedlicher Dynamik ab. Allen gemein ist ein starker Trend zur Reduzierung von Metalloberflächen auf Kunststoffteilen hin zu Glas, das mehr Möglichkeiten zur Gestaltung des Erscheinungsbildes bei gleichzeitiger hoher Robustheit im Einsatz aufweist. Des Weiteren wird großer Wert auf eine hohe Umweltfreundlichkeit und Nachhaltigkeit bei der Verwendung von Kunststoffen und Metallen gelegt. Damit werden in Zukunft in hohem Maße recycelte Materialien zum Einsatz kommen. In diesem Zusammenhang wird von den Teileherstellern erwartet, dass sie die Teile nach deren Lebensende zur Aufarbeitung zurücknehmen.

Die derzeitigen und künftigen Umweltvorschriften haben erhebliche Auswirkungen auf die Anwender von Kunststoffbeschichtungen (POP) und dekorativen Beschichtungen (DECO). Die zu erwartenden Vorschriften werden zu weiteren Einschränkungen der Beschichtungschemie führen, so die Ausführungen von Dr. Andreas Königshofen, MacDermid Enthone. Dies wird neue Herausforderungen für die Entwicklung von Prozessen mit sich bringen, die den strengen Leistungsstandards der OEMs entsprechen und gleichzeitig die gesetzlichen Anforderungen an die Sicherheit der Mitarbeiter und den Schutz der Umwelt erfüllen.

Um die Einhaltung dieser anstehenden Vorschriften zu gewährleisten, wird die Entwicklung kritischer Technologien für Kunststoffsubstrate ohne Chrom(VI)-Verbindungen deutlich intensiviert, wobei sich die Arbeiten auf Beizen ohne Chrom(VI) und die dekorative Verchromung aus dreiwertigen Systemen richten. Den OEMs wurden einige technische Optionen als Alternativen zu dekorativen Oberflächen aus Verfahren mit sechswertigem Chrom angeboten. Das Aufkommen von dekorativen Systemen mit dreiwertigem Chrom mit chrom(VI)-freier Nachbehandlung besitzt bereits jetzt eine breite Akzeptanz. Dabei wurde die farbliche Vielseitigkeit von Oberflächen aus dreiwertigen Chromsystemen in Verbindung mit satinierten Oberflächen bei Designern durch hohe kreative Freiheit als Vorteil bewertet.

Basierend auf der Leistung in kritischen Tests wie CASS, NSS und Farbstabilität ist das vollständig chrom(VI)-freie Dekorsystem der bevorzugte Ersatz. In jüngster Zeit haben Automobilhersteller damit begonnen, chrom(VI)-freie Dekorationsverfahren für die Produktion von Fahrzeugteilen vorzuschreiben. Neue, innovative Messmethoden erleichtern und ermöglichen das Anwenden, zum Beispiel durch die kurze Prüfzeit beim CASS-Test. Auch die Nutzung einer chrom(VI)-freien Passivierung zeigt ähnlich gute passivierende Eigenschaften wie chrom(VI)-haltige Systeme.

Das Beizen von Kunststoffoberflächen für die galvanische Beschichtung schafft bekanntermaßen die Voraussetzung für die weiteren Prozessschritte wie Aktivierung, Beschleunigung und Metallabscheidung, wie Dr. Sarah Schmitz, Delta Engineering & Chemistry, einführend betonte. Um Alternativen für das bisher eingesetzte Beizen mit Chrom(VI)-Verbindungen zu schaffen, befasste sie sich mit der Entwicklung einer Methode unter Einsatz von gelöstem Ozon. Damit würde neben Permanganat und Schwefeltrioxid eine weitere Alternative zu Chrom-Schwefelsäure zur Verfügung stehen.

Der große Vorteil bei der Verwendung von Ozon beruht auf der Tatsache, dass es aus Sauerstoff generiert wird und in diesen auch wieder zerfällt. Generatoren zur Erzeugung von Ozon aus gasförmigem Sauerstoff werden bereits in der Halbleiterindustrie eingesetzt. Bei Einsatz von Ozon fällt auch kein zu behandelndes Abwasser an. Für den Beizprozess wird Ozon unter Druck in Wasser eingeleitet, das dann wiederum als Beizmedium für den ABS-Kunststoff fungiert. Die Technologie ist sehr einfach in bestehende Anlagen integrierbar und erfordert zudem keine Absaugung oder Entgiftung. Die Zeit, die Ozon im Medium verbleibt, ist regulierbar auf Bereiche zwischen einigen Sekunden bis zu einigen Stunden.

Aktuell wird das Verfahren in Solingen in einer Versuchsanlage getestet. Die Beizdauer liegt bei Konzentrationen von 20 ppm bis 80 ppm zwischen etwa 10 Minuten und etwa 20 Minuten bei Temperaturen der Ozonlösung von 25 °C bis 50 °C. Das Beizbild entspricht weitgehend dem durch die Behandlung mit Chrom-Schwefelsäure. Bei dem neuen Verfahren ist darüber hinaus kein Queller erforderlich wie bei der Verwendung von Permanganat. Die Haftfestigkeiten der aufgebrachten Metallschichten erfüllen die Vorgaben. Vorteilhaft ist bei diesem Verfahren auch die hohe Selektivität bei Bauteilen aus den üblicherweise verwendeten Kunststoffen.

Dr. Sven Neudeck, SurTec International, stellte einen Prozess für die dekorative Beschichtung vor, der von der Vorbehandlung bis zur Endschicht vollständig ohne Chrom(VI)-Verbindung auskommt und damit alle regulatorischen Vorgaben erfüllt. Der Schwerpunkt liegt auf einer manganbasierten Kunststoffvorbehandlung mit neuartigem, palladiumfreien Katalysatorsystem, durch das der Prozessablauf deutlich vereinfacht und verkürzt wird. Die Performance und die Grenzen des neuartigen Verfahrens wurden in ersten Serienläufen geprüft. Die Ergebnisse lassen keine Probleme mit der Gestellmetallisierung erkennen und zeigen eine hohen Selektivität auf 2K-Bauteilen.

Dr. Jürgen Hofinger, Biconex, stellte in seinem Vortrag ein neues Verfahren der Kunststoffvorbehandlung für eine Metallisierung vor, das ohne die übliche Beizbehandlung funktioniert und mehr Stabilität, Umweltschutz und Kosteneinsparungen bietet. Bei dem Verfahren handelt es sich um eine Gemeinschaftsarbeit von Biconex mit dem Leibniz Institut für Polymerforschung Dresden. Diese Arbeiten sind insbesondere deshalb aussichtsreich, weil aufgrund der aktuell erhöhten Sensibilität für Energie- und Ressourceneffizienz sowie Nachhaltigkeit das Potenzial für die bewährte chemisch-galvanische Beschichtung von Kunststoffen hoch ist. Schließlich ist in den letzten Jahren selbst das Recycling beschichteter Kunststoffe und die Wiederverwendung der Metalle und Kunststoffe in hochwertigen Produkten für Anwendungen in der Automobil- und Sanitärbranche erfolgreich demonstriert worden.

Dass die chemisch-galvanische Beschichtung von Kunststoffen vor allem im Bereich technischer Bauteile noch immer nicht üblich ist, liegt unter anderem an den starken Abhängigkeiten der Teilprozesse von der Auswahl der Kunststoffe über den Spritzguss bis zum galvanischen Verfahren, einem hohen Qualitätsrisiko, aufwändigem Upscaling der Prozesse sowie dem Vorhandensein konventioneller Anlagen für die Beschichtung. Die großen Potenziale sind allerdings nicht nur durch kleine schrittweise Verbesserungen zu erreichen, wobei das Beizen nach Überzeugung des Vortragenden ein besonders lohnenswertes Ziel ist.

Ein neues Verfahren, das langsam Serienreife erlangt, verlagert diesen Prozessschritt in die Spritzgießmaschine. Hierbei wird ein partikelhaltiger Modifikator vor dem Spritzvorgang in das Spritzwerkzeug eingesprüht. Die Partikel gelangen dadurch in die Oberfläche des Kunststoffwerkzeugs und werden anschließend mit Salzsäure herausgelöst und erzeugen die erforderliche poröse Oberfläche. Diese Technologie bietet sich auch für eine partielle Metallisierung an und hat damit gute Voraussetzungen zur Herstellung sehr unterschiedlicher und komplexer Metall-Kunststoff-Kombinationen.

Bernd Frank, Atotech Deutschland, beschäftigte sich mit der Förderung der Nachhaltigkeit, der Verbesserung der Umweltleistung und der Ressourceneffizienz sowie ehrgeiziger Rahmenbedingungen für die Oberflächenbeschichtung. Als Schlüsselaspekte sieht er auf der einen Seite eine nachhaltige Beschichtung für die Automobilindustrie, frei von Chrom(VI) und PFAS bei Langlebigkeit und hoher Qualität. Andererseits ergibt sich seiner Meinung nach aus einer Studie zum CO2-Fußabdruck der Galvanik ein sehr positives Bild, indem der Material- und Energieverbrauch zur Optimierung analysiert wird, einschließlich eines Vergleichs mit alternativen Technologien. Daraus lassen sich Schlüsse ziehen im Hinblick auf eine produktionserprobte chromfreie Vorbehandlung von Kunststoffen, die Gewährleistung von nachhaltigen, dekorativen Beschichtungsalternativen ohne sechswertiges Chrom und ohne PFAS sowie eine positive Ökobilanz der dekorativen Galvanik im Vergleich zu alternativen, chromartig auftretenden Technologien. Somit sollte klar werden, dass die dekorative galvanische Beschichtung einen wertvollen Beitrag zur Reduzierung des CO2-Fußabdrucks in der Automobilindustrie leisten kann.

Modernste Steuerungs- und Automatisierungstechnologien werden öfters in Verbindung gebracht mit dem Neubau von hochkomplexen Anlagen. Doch lassen sich häufig aufwändige Neubauten umgehen, indem bestehende Anlagen durch eine Umrüstung auf moderne Technologien eine Leistungssteigerung erfahren, wie Andreas Scholz und Florian Wimmenauer, Aucos AG, in ihren Ausführungen deutlich machten.

Die verschiedenen in der Praxis zu findenden Anlagentypen, von manuell geführt über teilautomatisiert bis hin zu vollautomatisiert, weisen unterschiedliche Herausforderungen in Bezug auf die Anlagensteuerung aus. Dementsprechend stehen auch unterschiedliche Möglichkeiten zur Verfügung, mit moderner Technologie den Ablauf für die galvanotechnische Fertigung zu vereinfachen und den Output einer Anlage zu steigern. Verfahren erlauben es zum Beispiel, bei einer händisch geführten Anlage alle Verfahrensabläufe zentral in der Anlagensteuerung zu speichern sowie jeden einzelnen Prozessschritt zu protokollieren. Mit einer anderen Variante kann ein Auftragsvorrat anhand von verfügbarem Personal, verfügbaren Produktionsmitteln und verfügbarer Anlagenkapazität optimiert werden. Zunehmend interessant ist es, dass sich eine Anlage durch die Mithilfe einer intelligenten Steuerung selbstständig energetisch optimieren lässt und Equipment selbstständig bereit beziehungsweise inaktiv geschaltet werden kann.

Mithilfe der Potenzial-Transienten-Methode wurde eine elektrochemische Sensorik zum Echtzeit-Monitoring der Prozessschritte Entfetten, Beizen und Passivieren innerhalb einer Abscheidungslinie für Zink-Nickel-Überzüge auf Stahlteilen entwickelt und deren industrielle Anwendbarkeit evaluiert. Die von Prof. Dr. Guenter Schmitt von der IFINKOR – Institut für Instandhaltung und Korrosionsschutztechnik gGmbH, vorgestellte Sensorik ist dadurch gekennzeichnet, dass das zu behandelnde Bauteil als Elektrode in das jeweilige Prozessmedium bei dessen üblichen Betriebsbedingungen getaucht und von Beginn an der zeitliche Verlauf des elektrochemischen Potenzials der Bauteiloberfläche gegen eine Bezugselektrode gemessen wird.

Der jeweilige Prozessschritt ist beendet, wenn die Steigung der Potenzial-Zeit-Kurve einen Wert nahe null (dU/dt 0) annimmt und sich ein Potenzialplateau einstellt. Die Zeit, in der das Kriterium (dU/dt 0) erreicht wird, kann zur Steuerung der Taktzeit des jeweiligen Prozessschritts, zur Bewertung der Wirksamkeit des Mediums und im Falle der Prozessschritte Entfetten und Beizen zum Bewerten der Kontaminationsintensität der Bauteiloberfläche durch Fett oder metallische Deckschichten genutzt werden. Beim Erreichen des Kriteriums (dU/dt 0) stellt sich im alkalischen Entfettungsmedium eine optimale Hydrophilie der Metalloberfläche ein. In der Beizlösung wird bei diesem Kriterium eine optimale Oberflächenaktivierung erreicht, was durch die Bestimmung der Haftfestigkeit der Zink-Nickel-Schicht belegt wird. In der Passivierung auf Basis von Chrom(III)-Verbindungen und Zirkonium wird eine optimale Korrosionsschutzwirkung erzielt. Die industrielle Anwendbarkeit der Monitoringmethodik wurde am Beispiel der Zink-Nickel-Passivierung gezeigt.

Während Prozesszeiten und -temperaturen in der galvanotechnischen Praxis nach den Erfahrungen von Sebastian Breuckmann, Ditec Dr. S. Kahlich & D. Langer GmbH, vollautomatisiert sind und oft präzise eingehalten werden, kommt es bei der Zusammensetzung von Prozessmedien häufig zu signifikanten Schwankungen, die sich in Qualitäts- und Ressourcenkosten niederschlagen können. Die richtige Elektrolytpflege erfordert in der Regel hoch qualifiziertes Personal und teure technische Ausstattung. 

Unter Betrachtung der vielfältigen Einflüsse auf Elektrolyte werden aktuell angewandte Methoden sowie ein neuer Lösungsansatz in Betracht gezogen, der ohne größere hardwareseitige Umrüstungen die Elektrolytführung durch das Nutzen von Daten vereinfacht und automatisiert. Im Vordergrund steht dabei das Erzielen eines Mehrwerts für den Anwender. Ein entsprechendes digitales Elektrolytmanagement kann beispielsweise auch dazu genutzt werden, neue, komplexere Prozesse einzuführen und Schichtmaterialien zu erforschen. Durch die Nutzung des entwickelten digitalen Elektrolytmanagements ergeben sich Optimierungspotenziale und Lösungsansätze, um Kosten einzusparen, eine Qualitätsverbesserung zu erzielen oder Prozess-Know-how nachhaltig zu erreichen.

Die fortschreitende Digitalisierung, mit der sich Dr. Peter Schwanzer, Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, befasst, eröffnet für die Galvanotechnik neue Möglichkeiten, stellt Unternehmen aber auch vor neue Herausforderungen. Für unterschiedliche Unternehmensbereiche ergeben sich verschiedene Anforderungen und Lösungen, es bietet sich Schwanzer zufolge aber durchgehend eine Vielzahl von Chancen zur Effizienz- oder Qualitätssteigerung an. 

Daten und Datenverfügbarkeit sind eine Basis der digitalisierten Galvanotechnik, ein Mehrwert ergibt sich jedoch erst durch deren gezielte Nutzung, wie beispielsweise durch konkrete Datenanalysen oder zukünftig verstärkt auch durch Maschinelles Lernen und KünstIiche Intelligenz. Im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekts SmARtPlaS wurde am Fraunhofer IPA eine Lerngalvanik für die Entwicklung und Pilotanwendung von Industrie-4.0-Ansätzen in der Galvanotechnik aufgebaut. Aus bisherigen Arbeiten mit Fokus auf die Produktionstechnik wurden Ansätze zur Digitalisierung der Galvanotechnik für einen effizienteren Anlagenbetrieb erarbeitet. Mithilfe der Lerngalvanik zur Datengenerierung wurde die Anwendung von Maschinellem Lernen in der Galvanotechnik in Angriff genommen. Schwanzer stellte im Rahmen seines Vortrags erste positive Ergebnisse und auch aufgetretene Herausforderungen vor. 

Galvanotechnische Prozesse bieten ein enormes Potenzial, Energie und Ressourcen einzusparen. Essenziell hierfür ist die Erfassung aller relevanten Prozessparameter. Eine für die Produktionsumgebung geeignete und dabei hinreichend kostengünstige Messtechnik ist allerdings noch nicht verfügbar. Rowena Duckstein, Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST, und Marija Rosic TU Braunschweig/Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik, stellten die aktuellen Ergebnisse des vom BMBF geförderten Projekts KI-InGatec vor. 

Das Projekt verfolgt den Ansatz, eine KI-basierte messtechnische Systemlösung für die industrielle Galvanotechnik zu entwickeln, mit der eine Vielzahl der für die Digitalisierung von galvanotechnischen Produktionsprozessen relevanten Prozessparameter kostengünstig und in ausreichender Genauigkeit bereitgestellt werden kann. Kernpunkt ist somit der Ersatz eines Großteils der sonst erforderlichen, teuren chemischen Analytik durch eine KI-basierte Datenauswertung. Die geplante Systemlösung soll vollständig als cyberphysisches Produktionssystem integrierbar sein und über die dafür erforderlichen Schnittstellen verfügen.

Wie Arnaud Kropp, Softec GmbH, einführend betonte, stehen Lohnveredler im Rahmen der Digitalisierung vor einer Vielzahl von Möglichkeiten, wie sie ihren Betrieb optimieren können. Welche davon konkret in Frage kommen, ist von Unternehmen zu Unternehmen unterschiedlich, denn Digitalisierung bietet eine große Bandbreite an Lösungsansätzen. Ein Einstieg in die Digitalisierung für Betriebe im Bereich der Lohnveredlung kann zum Beispiel mit einem Datenaustausch zwischen Büros und Produktion beginnen. Die Rückmeldung von Betriebsdaten lässt sich auf mehreren Wegen bewerkstelligen: über feste Terminals, per App, RFID oder Anlagenkopplung. 

Digitale Anwendungen können beispielsweise eingesetzt werden für die Betriebsdatenerfassung, die Prüfung technischer Parameter, Lade- und Lagerlisten, die Bauteilerfassung und Verfolgung mit Unterstützung von Fotos bis hin zur AR-App, die mit den unterschiedlichsten Hintergrunddaten die Arbeit der Mitarbeiter unterstützt. Dies wird unter anderem auch dadurch möglich, dass heute eine umfangreiche Verknüpfung der Geräte und Anwendungen mit geeigneten Schnittstellen zur Verfügung steht. Die technische Realisierung und das Potenzial für Weiterentwicklungen der Technologie der Augmented Reality werden unter anderem an einer Lerngalvanik am Fraunhofer IPA demonstriert.

Auch wenn viele unternehmensinterne Prozesse aus den Bereichen Buchhaltung, Bestellwesen, Kunden- und Qualitätsmanagement bereits digitalisiert sind, besteht nach wie vor Bedarf, die Daten möglichst vorteilhaft zu verknüpfen, auszuwerten oder Priorisierungen vorzunehmen. Am Beispiel der Lager- und Gefahrstoffverwaltung eines Oberflächenbetriebs zeigte Fabian Herbst, BAG Analytics GmbH, in seinem Vortrag, wie mithilfe eines zentralen, alle Bereiche verknüpfenden Datenmanagements übergreifende Betriebsabläufe weitreichend verbessert und beschleunigt und gleichzeitig Risiken verringert werden.

Ein unter seiner Mitarbeit entwickeltes System übernimmt die Überwachung der Chemikalienbestände, beispielsweise im Hinblick auf die Minimal- und Maximalbestände, aber auch im Hinblick auf eine resultierende Kapitalbindung. Dabei wird neben der Gefahrstoffklasse auch der Umweltindex der jeweiligen Chemikalie erfasst und bewertet. Der entscheidende Vorteil der Datenverknüpfung zeigt sich bei der agilen Abfrage der Daten und der Handlungsschnelligkeit im Notfall.

In der Luftfahrtindustrie werden, wie in anderen Industriebereichen auch, als Ersatz für chrom(VI)-haltige Konversionsschichten auf Aluminium neue Produkte auf Basis von Cr(III)/Zr(IV) entwickelt. Die Herausforderung dieser Beschichtung ist laut Tabea Eigenthaler, Airbus Defence and Space GmbH, die Detektion aufgrund der geringen Schichtdicke (etwa 100 nm) und der bläulich irisierenden Färbung, was die häufig angewandte visuelle Kontrolle erschwert. 

In einer Studie wurde eine Detektionsmethodik für die genannte Herausforderung erarbeitet. Dabei wurde mithilfe von etablierten Messverfahren und neuen Methoden anhand verschiedenster Aspekte ein Prüfkonzept erstellt. Nach Möglichkeit soll eine portabel einsetzbare und zerstörungsfreie Technik etabliert werden, die für Anwendungen in der Reparatur und Herstellung infrage kommt. Vorteilhaft für die Detektion sind eine speziell entwickelte Farbsonde, die Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) sowie die Hyper-Spectral-Imaging(HSI)-Methode.

Eine verbesserte Einarbeitung in neue Verfahren oder die Bedienung von Maschinen, eine allgemeine Steigerung der Attraktivität von Berufen durch eine intensive und neuartige Nutzung von digitalen Einrichtungen – dies haben sich Daniel Zirngast und Bjarne Zimmer, Virtual Visions oG, zum Ziel gesetzt. Sie wollen Lern- und Erfahrungsprozesse schaffen ohne den Druck einer realen Produktion, etwa durch mögliche Schädigungen von Material und Mensch. 

Dabei nutzen sie den Umstand, dass nahezu alle denkbaren Umgebungen – reale oder virtuelle – in Computern erzeugt werden und durch VR-Brillen für einen Nutzer darstellbar sind. Mit entsprechenden Handgeräten können manuelle Aktivitäten greifbar gemacht werden. Entsprechende Technologien können für Schulungen und Trainings genutzt werden, für Gefahrensimulationen, zur Wartung und Reparatur sowie für Marketing und Vertrieb in Form von virtuellen Showrooms. Zu den nennenswerten Vorteilen der Technik zählen Kostenreduktion, Vermeidung von Sprachbarrieren und auch die Nutzung einer sicheren Umgebung, also das Vermeiden von Arbeitsunfällen, oder die Optimierung der Abläufe. 

Herausforderungen bestehen derzeit noch darin, den Aufwand für große Prozessumgebungen und komplexe Anlagentechnologien zu bewältigen. Ein Beispiel für ein von den Vortragenden maßgeschneidertes Projekt ist die Schulung an einer CNC-Maschine beziehungsweise die Erweiterung der Nutzung einer CNC-Maschine. Reale Schulungen mit einem Zeitaufwand von mehreren Wochen lassen sich durch die Arbeit in der virtuellen Variante auf wenige Stunden reduzieren. Zukünftig werden Fortschritte durch erweiterte Vernetzung sowie durch Mixed Reality und Augmented Reality erzielt werden, um im Endeffekt zu einer angenehmeren Arbeitswelt und erhöhten Produktionseffizienz zu kommen. Diese Technik wird in einem komplexen Arbeitsbereich wie der Oberflächentechnik nicht nur die Effizienz steigern, sondern auch die dringend benötigte Attraktivität des Berufsbereichs.

Wie Ornella Tchimkap, Umicore Galvanotechnik GmbH, einführend betonte, spielen vor allem Steckverbinder für die Übertragung hoher elektrischer Leistungen eine zentrale Rolle in der Elektromobilität, zum Beispiel für das Electric Vehicle (EV) Charging. Eine wichtige technisch-wissenschaftliche Frage richtet sich darauf, wie Ladeprozesse sicherer, schneller und nachhaltiger gestaltet werden können. Da Silber die höchste elektrische Leitfähigkeit aller Metalle sowie eine gute Wärmeleitfähigkeit bei vertretbaren Kosten aufweist, wird das Metall in steigendem Umfang für Kontaktbeschichtungen in der Elektromobilität eingesetzt. Aufgrund seiner begrenzten selbstschmierenden Eigenschaften und des schlechten Verschleißverhaltens findet reines Silber aber nur beschränkte Anwendung für Hochleistungskontakte.

Neue Entwicklungen, wie elektrochemisch abgeschiedene Dispersionsschichten aus Hartsilber und Graphit, bieten sich als Weiterentwicklung von Steckverbindern für EV-Charging an. Ein besonderer Fokus liegt auf der Erforschung von neuen Oberflächen mit möglichst geringer Alterung, was mit Hartsilberschichten mit einer guten Abriebbeständigkeit möglich wäre. Wie Tchimkap ausführte, wurden Elektrolyte entwickelt zur Abscheidung von Dispersionsschichten mit höherer Härte und besserer Abriebbeständigkeit. Gute Ergebnisse erzielten dabei cyanidhaltige Hartsilberelektrolyte mit eingelagerten Graphitteilchen. Es zeigt sich, dass durch Variation der Prozessparameter verschiedene Härtewerte zwischen etwa 130 HV und 180 HV erreicht werden, mit denen Kontaktwiderstände von etwa 10 mW bei geringen Druckkräften und etwa 4 mW bei höheren Drücken gemessen werden. 

Im Hinblick auf die Anwendung sollten die Schichten einerseits während der Steckzyklen nur wenig abgerieben werden und andererseits durch die hohe Härte auch gegen mechanische Belastungen beständig sein. Dafür sollten sie Reibwerte im Bereich von 0,2 bis 0,4 sowie eine Härte von mindestens 120 HV erreichen, was mit den entwickelten Systemen realisierbar wird. Aktuell wird daran gearbeitet, die Lebensdauer unter Einfluss der Kontaktkraft und der Reibzyklen weiter zu erhöhen.

Kayla Johnson, fem Forschungsinstitut Edelmetalle und Metallchemie, befasste sich mit Simulationen von galvanischen Produktionsprozessen zur ressourcensparenden Optimierung unter Einsatz der Software COMSOL Multiphysics®, wie sie beispielsweise für die Galvanoformung zum Einsatz kommen kann. Für derartige Simulationen ist die Software mit einem sogenannten Elektrochemiemodul ausgestattet. Diese Software nutzt ein physikbasiertes System für eine Finite Elemente Analyse (FEA), wobei alle Raumdimensionen betrachtet werden können. Somit lässt sich der Einfluss der Parameter Zellgeometrie, Elektrodenreaktionskinetik, Betriebsspannung/-strom, Temperatur sowie die Elektrolytzusammensetzung untersuchen. Johnson optimierte dabei Details zur Galvanoformung in Zusammenarbeit mit einem Lohnbeschichter. Ein Kamerasystem zur Erfassung der Beladungszustände von Galvanogestellen ergänzte die Simulation. Dadurch konnten auch die Abstände der Bauteile zu den Anoden in die Berechnungen einbezogen werden, so lassen sich beispielsweise die Schichtdicken in Abhängigkeit von der Gestellbestückung auf den einzelnen Bauteilen durch Simulation bestimmen. Die Software gibt in der Praxis die ermittelten Werte an den Anlagenbetreuer, der dann über den weiteren Umgang mit den beschichteten Bauteilen entscheidet. In einem weiteren Projekt wurden Kupfer-Zinn-Abscheidungen auf realen Bauteilen simuliert und mit realen Abscheidungen verglichen. Durch den Einsatz von Blenden konnte in dieser Untersuchung die Anforderung einer bestimmten Schichtverteilung im Hinblick auf Dicke und Zusammensetzung erfüllte werden. 

Bei additiv gefertigten Metallteilen spielt für deren Einsatz eine Einebnung der Mikrooberfläche eine wichtige Rolle. Matthias Kroll, Plasotec GmbH, gab in seinem Vortrag einen Einblick in die Möglichkeiten zum Entgraten, Polieren und Reinigen derartiger Teile durch elektrolytisches Plasmapolieren. Wie er einleitend betonte, lassen sich die Bearbeitungstechnologien Entgraten, Reinigen, Polieren mit einem Verfahren erreichen. Die Technik wurde in die Praxis eingeführt aus einem ZIM-Projekt 2000 auf Basis von Entwicklungen im militärischen Bereich. Eingesetzt wird das Verfahren beispielsweise für nicht rostende Stähle, Kobalt- und Nickelbasislegierungen, Kupferlegierungen oder Aluminium und Titan, also für eine große Auswahl an häufig eingesetzten metallischen Werkstoffen. 

Zu bearbeitende Teile werden anodisch in einem Elektrolyten bei Spannungen von etwa 320 V und Stromdichten von etwa 15 A/dm2 bis 20 A/dm2 bearbeitet. Beim Elektrolyt handelt es sich um eine wässrige Lösung mit Salzgehalten von etwa 5 Prozent. Die Einebnung erfolgt dadurch, dass der Strom im ersten Schritt über die Mikrospitzen der Metalloberflächen ein Plasma erzeugt. Dieses führt zur Einebnung der Mikrostruktur. Gleichzeitig wird die Oberfläche gereinigt. Damit eignet sich die Bearbeitungsmethode gut für additiv gefertigte Bauteile. Mit großem Erfolg wird das Verfahren laut Kroll zum Beispiel für Teile der Medizintechnik eingesetzt, die in das Körpergewebe einwachsen müssen.

Am Beispiel der galvanischen Abscheidung von Nickel- und Zink-Nickel-Schichten befasste sich Roland Ratschiller, Electroless Technology AG, mit der Messung von Stoffeinträgen in Gewässer beziehungsweise mit Mikroverunreinigungen aus dem Bereich der Oberflächentechnik. Zu dieser Thematik wurde eine Machbarkeitsstudie in Zusammenarbeit mit Betrieben in der Schweiz durchgeführt. Mobile und schwer abbaubare Verunreinigungen können sich in Gewässer aufsummieren, über daraus resultierende Wirkungen ist bislang wenig bekannt. 

Durch fehlende systematische Untersuchungen bei abwasserrelevanten Branchen zu den verwendeten Stoffarten und deren Einleitung bestehen große Wissenslücken sowohl aufseiten der Verwender als auch aufseiten der Behörden. Die Informationen zu Inhaltsstoffen in Sicherheitsdatenblättern sind Ratschiller zufolge oft unvollständig, da keine vollumfängliche Deklarationspflicht besteht. Daher ist es den sie verwendenden Galvanikbetrieben nicht möglich, eine Aussage zur Gesamtheit der Stoffe zu treffen, die abwassertechnisch behandelt werden. Am Beispiel von Nickel- und Zink-Nickel-Verfahren wird der Weg einzelner Substanzen, von der Galvanik hin zur kommunalen Kläranlage und zur Einleitung in Oberflächengewässer, simuliert. Hierbei werden einzelne Prozessschritte isoliert betrachtet und labortechnisch nachgestellt. 

Die Untersuchungen zeigen, dass zwar die enthaltenen Metalle weitgehend aus dem Abwasser entfernt werden können. Dafür gelangen jedoch organische Bestandteile der Elektrolyten in mehr oder weniger großer Menge mit dem abgegebenen Wasser in die Umgebung. Je nach verwendetem Stoff sind diese dann über längere Zeiträume auch in höheren Konzentrationen in Wasser zu finden. Daraus erwächst die Notwendigkeit, die erforderlichen Elektrolytzusätze zukünftig auf eine bessere Abbaubarkeit hin zu optimieren.

Die Substitution von giftigen Chemikalien wie Cyanid und Thioharnstoff durch weniger gefährliche Substanzen ist ein relevantes Thema bei der Abscheidung von Edelmetallen wie Gold und Silber. Ein weiterer Aspekt ist das Recycling von Edelmetallen aus Elektronikschrott und Abfällen aus Elektrolyten. Literaturangaben zufolge lassen sich beispielsweise Palladium aus Atommüll extrahieren und Gold und Platin selektiv zurückgewinnen.

Von Lúcia Nascimento, TU Ilmenau, durchgeführte Untersuchungen haben gezeigt, dass Goldlegierungen in ionischen Flüssigkeiten elektropoliert werden können. Dies geschieht unter Bildung organometallischer Komplexe, die sich aufbereiten lassen. Mit einfachen chemischen und elektrochemischen Experimenten an Graphit, Edelstahl und Kupfer konnte die Rückgewinnung von Gold aus einem Elektropoliturbad als Schichten und Partikel erreicht werden. Ebenso wurden Tests mit Beschichtungen auf Kupfer durchgeführt. Daraus hat die Vortragende einen neuen Ansatz für die Herstellung von Edelmetallschichten wie Hartgold unter Zugrundelegung neuartiger Recyclingkonzepte vorgestellt.

Ausgehend von der Automobilindustrie sollen kathodisch schützende Schichten auf Stählen neben einem immer höheren Korrosionsschutz weitere Anforderungen im Hinblick auf Farbe, Adhäsion oder mechanische Eigenschaften erfüllen. Dabei ist zu bedenken, dass kathodischer Korrosionsschutz in der Regel durch ein Mehrschichtsystem gewährleistet wird, dessen Einzelschichten gut aufeinander abgestimmt sein müssen, um die Anforderungen an das Gesamtsystem erfüllen zu können. Dr. Christine Rohr, SurTec International, befasste sich in ihrem Vortrag intensiv damit, wie Einzelschichten die Anforderungen (teil-)erfüllen können, welche Anforderungen gestellt werden und was beachtet werden sollte, damit das Gesamtsystem auch den herausragenden Anforderungen, die zum Beispiel an Radschrauben oder Sicherungsschrauben gestellt werden, entsprechen kann.

Für Schrauben spielt die Reibung an den relevanten Flächen (vor allem im Kopfbereich) eine entscheidende Rolle, um die notwendige Klemmkraft zu erreichen. Je nach Beschichtungsverfahren wird die Reibung über die Schichtkombination aus Metall und Passivierung/Versiegelung erreicht oder durch eine zusätzlich aufgebrachte Schmierung. Sicherungsschrauben werden so ausgestattet, dass eine Verklebung zwischen Schraube und Bauteil die erforderliche Sicherung gegen unbeabsichtigtes Lösen verhindert. Die Vortragende zeigte auf, dass eine optimale Sicherung dann gegeben ist, wenn im Belastungsfall der Bruch im Klebstoff erfolgt und keine Ablösung der Passivierung auf der Zink-Nickel-Beschichtung stattfindet. 

Mit dem Mandat der Europäischen Kommission an die ECHA vom 11. Oktober 2023, einen Beschränkungsvorschlag für Chrom(VI)-Verbindungen zu erarbeiten, wird ein Ausweg aus der aktuellen Situation möglich. Es existieren jedoch noch viele Unklarheiten über die zukünftigen Grenzwerte und einen möglichen Zwang zur Substitution, so Dr. Julius Gröne, Matthews International Corporation.

In Anbetracht dieser Unsicherheiten ist es Gröne zufolge von entscheidender Bedeutung, fortwährend nach Alternativen zu suchen. In diesem Kontext wurde ein Teststand entwickelt, der es ermöglicht, die Eignung von Oberflächen für Tiefdruck- und Prägeanwendungen unter Verwendung von unterschiedlichen Materialien eingehend zu untersuchen. Verschiedene elektrochemische und physikalische Beschichtungen wurden mit unterschiedlichen Materialien getestet und verglichen. Dazu zählen seitens der elektrochemischen Verfahren verschiedene Abscheidungsarten von Nickel und Nickellegierungen und seitens physikalischer Technologien das Laserauftragsschweißen.

Mit der weiter zunehmenden Elektrifizierung der Mobilität hat der Einsatz von Aluminium als Konstruktionswerkstoff ausgezeichnete Wachstumspotenziale, vor allem aufgrund seiner geringen Dichte und vielfältigen Herstellungs- und Formgebungsmöglichkeiten. Als Beispiele für Aluminiumbauteile in elektrifizierten Mobilitätsanwendungen nannte Dr. Julia Dukwen, Aalberts Surface Technologies GmbH, Gehäuse für Batterien oder Nebenaggregate, aber auch Aluminiumspulen in Elektromotoren.

Für zahlreiche Anwendungen müssen die Aluminiumbauteile neben den üblichen Anforderungen auch elektrische Isolationsanforderungen erfüllen. Um entsprechende Potenzialbarrieren auf Aluminiumbauteilen für Massenanwendungen zu erzeugen, ist die Anodisation die Methode der Wahl. Die Eigenschaften der anodischen Schichten werden neben dem prozessbedingten Einfluss von der Zusammensetzung und dem Gefüge der Legierung beeinflusst. Zudem werden Potenzialbarrieren durch die Nachverdichtung der gebildeten Konversionsschichten in ihrer Qualität verbessert. Optional können auch zusätzliche Versiegelungen, zum Beispiel durch eine anodische Tauchlackierung, aufgebracht werden.

Dr. Dukwen stellte die elektrisch isolierenden Eigenschaften von verschiedenen anodischen Schichten auf Aluminiumwerkstoffen sowie die Methoden zu ihrer Charakterisierung vor. So zeigte es sich unter anderem, dass die Zunahme der Durchschlagspannung mit der Schichtdicke nicht linear, sondern degressiv ist. Legierungen mit Kupfer weisen aufgrund von Löchern in der Oxidschicht und mit Silizium aufgrund gestörter Schichtbildung eine geringere Durchschlagspannung auf. Des Weiteren beeinflusst die vorgenommene Umformung die Durchschlagspannung. Höhere Sperrschichtdicken, wie sie beim Anodisieren mit Oxalsäure erreicht werden, führen ebenso zu höheren Durchschlagspannungen wie das Nachverdichten der hergestellten Oxidschichten.

Die Oberfläche von Aluminium weist oftmals eine nicht ausreichende chemische und physikalische Beständigkeit auf. Zur Verbesserung werden Aluminiumteile üblicherweise in Schwefelsäure anodisiert. Die erzeugte Oxidschicht besitzt eine poröse Struktur, die sich für das Färben der Oberfläche eignet und durch einen Versiegelungsprozess, mit dem sich Can Akyil, MacDermid Enthone Deutschland, befasst, geschlossen werden kann. 

Neben einer hohen Chemikalien- und Abriebbeständigkeit ist die Auswahl des richtigen Versiegelungsverfahrens gemäß der verschiedenen Qualitätsstandards von entscheidender Bedeutung für die Erfüllung der Anforderungen in verschiedenen Industrien, insbesondere der Automobil- und Luftfahrtindustrie. In seinem Vortrag stellte Akyil verschiedene Versiegelungstechnologien vor und erläuterte Kriterien für den Einsatzbereich, die Produktionskapazität und die Umweltaspekte.

Motivation dient nicht nur zur Bewältigung von Herausforderungen, sondern auch als mächtiger Wegbereiter für hervorragende Leistungen und Produktivität. Nach Ansicht von Manuela Schmied-Wolfsbauer, think.doll Managementcoaching, kann eine gelungene Motivation für Führungsverantwortliche und ihr Team drei wesentliche Vorteile bieten: Die Produktivität steigt, die Fluktuationskosten sinken und die Innovation wird vorangetrieben. Folgerichtig kann ein demotiviertes Team eine Abwärtsspirale in Gang setzen, die im gesamten Unternehmen erheblichen Schaden verursacht.

In Deutschland sind nach Kenntnis der Vortragenden nur 15 Prozent der Führungskräfte mit den Motivationskriterien vertraut. Motivation ist kein Luxus, sondern ein Muss für den Erfolg eines jeden Unternehmens. Wichtig dabei ist, dass vor allem Führungskräfte in der Lage sind, die passenden Motivierungsverfahren zu wählen und diese gekonnt umzusetzen.

Die elektrochemische Zersetzung von Wasser ist eine aussichtsreiche Technologie für die Bereitstellung des Energieträgers Wasserstoff mit elektrischer Energie aus erneuerbaren Quellen, wie Prof. Dr. Andreas Bund, TU Ilmenau, einführend betonte. Die auf den ersten Blick einfache Reaktionsgleichung der Wasserspaltung in Sauerstoff und Wasserstoff hat bei elektrochemischer Reaktionsführung allerdings ihre Tücken. 

Die Betrachtung der energetischen Verhältnisse zeigt relativ einfache Zusammenhänge: Die erforderliche Energie zur Wasserspaltung sinkt mit Zunahme der Temperatur. Deutlich schwieriger wird die Prozessgestaltung aufgrund der Kinetik. Insbesondere die Teilreaktion der Sauerstoffentwicklung kann mit erheblichen Verlusten einhergehen und benötigt daher maßgeschneiderte Katalysatoren. Dabei führt insbesondere der Einsatz von Edelmetallen zu guten Ergebnissen. Trotzdem müssen seitens der Sauerstoffentwicklungen deutliche Energieverlusten einkalkuliert werden. 

Die Fertigung eines Elektrolyseurs besteht aus technischer Sicht aus vielen Schritten mit Bezug zur elektrochemischen Oberflächentechnik, zum Beispiel die Herstellung von Katalysatorschichten oder auch die Beschichtung von Bipolarplatten. Als eines der interessantesten Ziele der Forschung gilt nach Ansicht von Prof. Bund die Entwicklung einer Technologie, bei der die Spaltung von Wasser unter dem Einsatz von Sonnenlicht erfolgt, also die photoelektrochemische Wasserspaltung.

Zur flächendeckenden Einführung der Brennstoffzellentechnologie bedarf es Produkt- sowie Prozessinnovationen, die auf eine Steigerung der Produktperformance und/oder auf eine Reduktion der Produktionskosten abzielen. Zentrale Zielstellung des von Dr. Heidi Willing vom fem Forschungsinstitut Edelmetalle + Metallchemie, vorgestellten Forschungsprojekts AluBiPEM ist daher der Einsatz von Aluminium als Substratwerkstoff für die Schlüsselkomponente Bipolarplatte (BPP). 

Zu den Zielen des Vorhabens zählen die Reduktion der Fertigungskosten gegenüber Stahl-Bipolarplatten für kleine Stückzahlen um etwa 15 Prozent und eine Erhöhung der Produktivität gegenüber konventioneller Fertigungstechnik um etwa 20 Prozent. Angestrebt werden zudem die Verringerung des Systemgewichts eines Brennstoffzellenstacks um circa 45 Prozent, die Umsetzung eines flüssigkeitsgekühlten Stacks und die Durchführung von Tests sowie die Umsetzung eines luftgekühlten Stacks und Durchführung von Feldtests. In diesem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geförderten Verbundvorhabens befasst sich das fem mit der Entwicklung eines korrosionsbeständigen galvanischen Schichtaufbaus für die elektrische Kontaktierung der Bipolarplatte mit der Gasdiffusionslage. Zudem werden am fem Substratmaterialien und Schichtsysteme umfangreich charakterisiert.

Um den prognostizierten Bedarf an Wasserstoff für die zukünftige CO2-freie Versorgung aus erneuerbaren Energiequellen decken zu können, ist ein Ausbau der Elektrolysekapazitäten zur Gewinnung von Wasserstoff und damit eine Hochskalierung der Fertigung von Elektrolyseuren nötig. Die Komponenten der Elektrolyseure müssen dabei kostengünstig sein und hohe Anforderungen an Stabilität und Lebensdauer erfüllen. Eine vielversprechende Strategie für die günstige Herstellung der metallischen Komponenten eines Stacks ist die Funktionalisierung des Grundwerkstoffs mit galvanisch aufgebrachten Schutzschichten. Dr. Martin Leimbach, TU Ilmenau, stellte in seinem Vortrag die zu diesem Themenkomplex an der TU Ilmenau durchgeführten Arbeiten vor.

Die Schichtsysteme müssen sowohl Schutz des Grundmaterials (zum Beispiel Edelstahl) vor Korrosion gewährleisten, als auch einen geringen Kontaktwiderstand aufweisen, um ohmsche Spannungsverluste zu vermeiden. Im Rahmen des Projekts StacIE (Stack – Scale up – Industrialisierung PEM-Elektrolyse) werden Schichtsysteme für Bipolarplatten und poröse Transportschichten erforscht und unter realen Bedingungen in einem Elektrolyseurstack getestet. Der Teststack erlaubt parallele elektrochemische Untersuchungen in fünf Zellen mit simultaner Überwachung von pH-Wert, Leitfähigkeit und Temperatur für jede Halbzelle. Anhand von Polarisationsversuchen können, in Kombination mit elektrochemischer Impedanzspektroskopie und den Sensordaten, Aussagen zur Langzeitstabilität der beschichteten Komponenten getroffen werden. Für die Bipolarplatte haben sich Gold- und nachbehandelte Zinn-Nickel-Schichten als aussichtsreiche Kandidaten erwiesen, während die poröse Transportschicht aus Titan zur besseren Anbindung an den Katalysator mit Platin funktionalisiert wird.

Für die Erzeugung von grünem Wasserstoff stehen mit der alkalischen Elektrolyse (AEL) und der Elektrolyse unter Verwendung einer Protonenaustauschmembran (PEMEL) kommerziell zwei Niedertemperaturelektrolyseverfahren zur Verfügung. Die alkalische Elektrolyse ist laut Dr.-Ing. Stefan Kölle vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA eine etablierte Technologie, die allerdings aktuell weniger gut mit der volatilen Dynamik erneuerbarer Energie zurechtkommt. PEM-Elektrolyseure dagegen besitzen eine gute Teillastfähigkeit und können mit hohen Stromdichten bei sehr guten Wirkungsgraden betrieben werden.
Die Technologie ist jedoch sowohl auf der Kathoden- als auch auf der Anodenseite von Edelmetallen wie Iridium abhängig. Für die Anodenseiten weist Iridiumoxid das beste Eigenschaftsprofil aus elektrochemischer Aktivität und Beständigkeit auf. Iridium ist allerdings eines der seltensten Elemente überhaupt. Derzeit werden pro Kilowatt Leistung für einen PEM-Elektrolyseur etwa 0,67 Gramm Iridium benötigt, wodurch sehr hohe Materialkosten und damit Stackkosten entstehen.

Um die PEMEL großtechnisch wettbewerbsfähig in den Markt bringen zu können, muss der Iridiumeinsatz signifikant reduziert werden. Im Forschungsprojekt IREKA – Iridiumreduzierte Anodenkatalysatoren für die PEM-Wasserelektrolyse, das vom Leibniz-Institut für Katalyse e. V. geleitet wird, arbeiten Forscher des Fraunhofer IPA an der Entwicklung von galvanischen Abscheidungsverfahren zur Erzeugung von Katalysatorschichten, mit dem Ziel, Katalysatormaterialien und -schichten mit einem möglichst geringen Iridiumgehalt zu erzeugen. 

Die AEM-Elektrolyse (AEM – Anion Exchange Membran) hat das Potenzial, die Dekarbonisierung der Industrie durch Umstieg auf grünen Wasserstoff als Energieträger wettbewerbsfähig zu machen, da sie einen dynamischen Betrieb sowie ein kostengünstiges Elektrolyseurdesign ohne Edelmetallkatalysatoren vereint. Im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten AEM-Direkt-Projekts als Teil des H2Giga-Leitprojekts werden Direktbeschichtungen auf Anionenaustauschmembranen für effiziente Wasserelektrolyse untersucht. 

Nils Ulrich von der Dr.-Ing. Max Schlötter GmbH & Co. KG stellte in seinem Vortrag die stromlose Abscheidung von katalytisch aktiven Nickelbeschichtungen vor und diskutierte die Ergebnisse von Stabilitäts- und Performance-Tests. Diese Schichten wurden in einer spezifischen elektrochemischen Zelle hinsichtlich ihres Effekts auf Zellpotenzial und Fremdgasanteil des Wasserstoffs an der Anode untersucht.

Um die Umstellung der Weltwirtschaft von fossilen Brennstoffen auf grüne Energieträger realisieren zu können, spielt nach Aussage von Dr. Sebastian Etschel, Schaeffler Technologies AG & Co KG, die Entwicklung von Elektrolyseuren und Brennstoffzellen eine herausragende Rolle. Insbesondere den Beschichtungssystemen, die bei systemrelevanten Komponenten eingesetzt werden, kommt dabei eine zentrale Bedeutung zu, wenn es darum geht, Lebensdauer, Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit der elektrochemischen Bauteile zu verbessern.

Die gesuchten Hochleistungsbeschichtungen für Komponenten, wie Bipolarplatten in Elektrolyseuren, sollten eine hohe Korrosionsbeständigkeit im weiten pH-Bereich, eine hohe Haftfestigkeit sowie einen geringen elektrischen Durchgangswiderstand aufweisen. Um zudem eine wirtschaftlich wettbewerbsfähige Lösung zu erzielen, ist es erforderlich, auf kritische Rohstoffe zu verzichten. Hier liegt der Fokus vor allem auf den Komponenten der Anodenseite, da dort üblicherweise Materialien wie Titan als Substrate dienen, die zusätzlich noch mit einer edelmetallhaltigen Beschichtung versehen werden.

Der für diese Anwendung untersuchte Beschichtungsansatz umfasst die poröse Transportschicht (PTL) als essenzielle Komponente in einer Elektrolysezelle, um den Stofftransport und die Elektronenleitung zu gewährleisten. Es wurden dabei verschiedene Abscheidetechnologien von Platin auf porösen Titansubstraten betrachtet und die verschiedenen Varianten hinsichtlich ihres elektrischen Durchgangswiderstands bewertet.

Dr.-Ing. Thomas Weimer, Spiraltec GmbH, befasst sich mit der Möglichkeit, durch Einsatz von Wasserstoff Metalle und Säuren aus Prozesslösungen zurückzugewinnen. Der neue Rückgewinnungsprozess wird für eine Lösung zum Beizen von Eisenwerkstoffen explizit umgesetzt. Daraus wurde ein mögliches Gesamtverfahren für eine zukünftige Pflege von Metallbeizen ohne Chemikalienbedarf und mit kleinster Abwassermenge entwickelt.

Durch seine ähnlichen mechanischen Eigenschaften im Vergleich zu Knochenmaterial und seine Röntgenstrahldurchlässigkeit für die postoperative Visualisierung ist Polyetheretherketon (PEEK) als viel-versprechend anzusehen, um als Biomaterial für Implantate wie zum Beispiel Bandscheibenersatz Einsatz zu finden. Jedoch kann die bio-inerte Oberfläche des PEEK zu fibröser Einkapselung und schlechter Osseointegration führen. Um die Bioaktivität von PEEK zu erhöhen, befasste sich Jun Xu, Innovent, mit dem Aufbringen von haftfesten Hydroxylapatit(HAp)-Schichten auf das PEEK-Substrat durch atmo-sphärisches Plasmaspritzen. Dabei werden die HAp-Pulver bei nur moderater Leistung aufgeschmolzen und anschließend gespritzt, um die thermische Belastung der Oberfläche von PEEK zu minimieren. 
Des Weiteren wurden die hergestellten HAp-Schichten durch den Einbau von zinkoxidhaltigen Substanzen funktionalisiert. So wurden unter Verwendung eines neuen innovativen Dualverfahrens zinkoxid-dotierte, antimikrobiell wirksame HAp-Schichten hergestellt. Dabei wurde der Gehalt an Zinkoxid in diesen Kombinationsschichten variiert und die Schichten mittels verschiedener Methoden umfassend charakterisiert und auf die antibakteriellen und zytotoxischen Eigenschaften bewertet.

Durch Wärmebehandlungen können Eigenschaften von Werkstoffen modifiziert werden. Speziell plasmagestützte Diffusionsbehandlungen, mit denen sich Phillip Marvin Reinders, TU Braunschweig, Institut für Oberflächentechnik, befasst, bieten ein großes Potenzial zur Weiter-entwicklung und zeigen einige Vorteile gegenüber den konventionellen Wärmebehandlungen. Dabei wird zum Beispiel Stickstoff im Plasma dissoziiert, wodurch er in die Bauteiloberfläche eindiffundiert und so die Randzoneneigenschaften modifizieren kann. Der Stickstoff wird entweder im Metallgitter eingelagert oder kann Nitride bilden.
Ursprünglich wurde die Plasmadiffusion zur Verschleißreduzierung und zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit von Stählen genutzt und daher überwiegend in der Tribologie eingesetzt. Mit den steigenden Anforderungen in der Fertigung von Werkzeugen für die Herstellung von Hochtemperaturwerkstoffen oder als Schutz für hochtemperatur-belastete Bauteile gewinnt die Behandlung von Nickelbasiswerkstoffen und Sonderlegierungen auf Basis von Molybdän oder Kobalt an Bedeutung. Diffusionsbehandlungen auf Basis von Bor zeigen dabei vielversprechende Lösungsansätze, da sich harte und chemisch sehr beständige Verbindungsschichten ausbilden.
Die Plasmadiffusion von austenitischen Stählen zeigt neben einer Erhöhung der Verschleißbeständigkeit eine Reduzierung des Grenzflächenwiderstands während der elektrochemischen Potenzialmessung, die – in Abhängigkeit vom Elektrolyten – zudem verbessert werden kann. Dies ist besonders interessant für die Funktionalisierung metallischer Bipolarplatten in der PEM-Brennstoffzelle. Weiterhin zeigen plasma-nitrierte Stähle eine reduzierte Wasserstoffpermeation und eine verringerte Gefahr der Wasserstoffversprödung. Wird die Technologie bei Titan eingesetzt, erzielt dies eine Verbesserung des Korrosionsverhaltens gegenüber den klassischen TiN-PVD-Schichten, was besonders für die Verwendung in der Medizintechnik deutliche Vorteile erwarten lässt.

Wie Dr. Martin Fenker, fem – Forschungsinstitut Edelmetalle + Metallchemie, eingangs anmerkte, sind Vakuumbeschichtungen für die dekorative Schichtabscheidung von großem Interesse, wobei sich innovative wie vielseitige Methoden zur Verbesserung von Oberflächen-eigenschaften anbieten. Die Plasmatechnologie ermöglicht es, eine Vielfalt an Materialien mit dünnen, aber äußerst haltbaren Schichten zu überziehen. Derart erzeugte Schichten verändern nicht nur die äs-thetischen Eigenschaften eines Objekts, sondern erhöhen auch dessen Funktionalität und Langlebigkeit. 
Mithilfe von Vakuumbeschichtungen kann eine breite Palette von dekorativen Farben erzeugt werden – entweder über Festkörper- oder über Interferenzfarben. Diese dekorativen Farbschichten werden in verschiedenen Anwendungsbereichen wie beispielsweise Schmuck, Uhren, Automobilteilen (Interieur, Exterieur) und Möbeln eingesetzt. Neueste Trends im Bereich der dekorativen Schichtabscheidung mittels Vakuumtechnik ermöglichen die Erzeugung von Festkörper- und Interferenzfarben sowie durch hybride Abscheidung auch ein neues Spektrum an Interferenzfarben. Zunehmend gefragt sind hier Themen wie Umweltfreundlichkeit, präzise Einstellung der Schichtzusammen-setzung, Schichthomogenität, Schichthärte, Reproduzierbarkeit oder auch die Verbesserung der Fingerprint-Empfindlichkeit.

In vielen industriellen Prozessen müssen Oberflächen für nachfolgende Produktionsschritte, zum Beispiel für das Kleben oder Lackieren, vorbehandelt werden. Vor dem Hintergrund einer nachhaltigen und ressourcenschonenden Produktion wird das umweltfreundliche Open air-Plasma®-Verfahren mit geringem CO2-Footprint und ohne den Einsatz von Lösungsmitteln zunehmend interessant, wie Dr. Alexander Knospe von der Plasmatreat GmbH in der Praxis feststellte.
Dieses düsenbasierte Atmosphärendruckplasma aktiviert Kunststoffe, reinigt Metalle und gibt Oberflächen durch die Abscheidung von sehr dünnen plasmapolymeren Beschichtungen neue Eigenschaften. Es ist vergleichsweise kostengünstig zu generieren, da kein Unterdruck benötigt wird. Lediglich elektrische Energie und Luft werden zur Generierung des Plasmas gebraucht. Der Vortragende erläuterte diverse Industrieanwendungen von der Kunststoffaktivierung breiter Paneele für die anschließende Lackierung bis zur ortsselektiven Plasmabeschichtung von Aluminiumdruckguss-Gehäusen mit antikorrosiv wirkenden Haftvermittlerschichten. Auch der Einsatz von Plasma in der Fertigung von Lithium-Ionen-Batteriemodulen erfährt zunehmendes Interesse. Zu den Argumenten für den Einsatz zählt das Thema Umweltfreundlichkeit ebenso wie die Einsparung von Energie und fossilen Brennstoffen.

Joachim Ramisch von der Riesmetall GmbH, ein Unternehmen auf dem Gebiet der klassischen Zinkbeschichtung, gab einen Einblick in sein Arbeitsleben als Lohnbeschichter. Speziell ging er auf seinen Weg ein, um vom Dreischichtbetrieb auf einen Einschichtbetrieb zu kommen. Wie er betonte, hat er in seinem Leben zahlreiche Fehler gemacht, die aber dazu geführt haben, dass er über einen großen Wissensschatz verfügt. Wesentlich dazu beigetragen hat, dass er Aussagen meist sehr intensiv hinterfragt. Zu seinen Erfahrungen zählt, dass eine Wegwerfgesellschaft für die Entwicklung der Menschheit abträglich, beständiges Wachstum illusorisch und Kreislaufwirtschaft unbedingt erforderlich sind. Dass Schichtarbeit die Gesundheit der Mitarbeiter belastet, ist hinlänglich bekannt, auch wenn dadurch die Produktion aufgrund maximaler Auslastung kostengünstiger wird. Für den Unter-nehmer ist Schichtbetrieb auch notwendig, um benötigte Finanzierungen realisieren zu können. 
Beginnend mit der Wiedervereinigung und der Globalisierung hat sich die Auftragslage für die Riesmetall stetig verschlechtert. Um dies auszugleichen, wäre eine intensive Zusammenarbeit mit der Automobilbranche erforderlich gewesen, was aber nicht mit den Vor-stellungen von Ramisch vereinbar war. Eine Alternative war für ihn die Bedienung eines kleinen lokalen Marktes mit seinen unterschiedlichen Anforderungen an Korrosionsschutz. Dazu war es erforderlich, die Bankverbindlichkeiten vollständig zu tilgen, verbunden mit einer Reduzierung der Anlagenkomplexität beziehungsweise dem Rückbau von Anlagenkomponenten. 
Die Eignung der von ihm präferierten Zinkschichten demonstrierte der Vortragende an seinen Fahrzeugen, sowohl Lkw als auch Pkw. Hier wird deutlich, dass verzinkte und chromatierte Stähle sicher geschützt sind. Wie er an diesen Fahrzeugen zeigte, sind Reparaturen von Fahrzeugen möglich und kostenmäßig besser. Ebenfalls optimier-bar ist die Wasseraufbereitung, bei der Ramisch zum Beispiel auf Vierfachkaskaden besteht, ohne den Einsatz von Ionenaustauschern. Beim Einsatz des Zinkelektrolyten setzt er ebenfalls auf großes Volumen, durch das weder eine Kühlung noch eine regelmäßige Analyse notwendig ist; großes Elektrolytvolumen wird durch die Verzinkung in kleinerem Umfang auf konstantem Niveau gehalten. 

Jan Kasten, Cloudflight Germany, beleuchtete in seinem Vortrag die entscheidenden Aspekte, die – passend für die Galvanotechnik – zu berücksichtigen sind, um die durch Digitalisierung und Automatisierung gebotenen Chancen optimal zu nutzen. Der Fokus liegt dabei auf relevanten Industrial-IoT-Lösungen und der Rolle, die GenAI (generative künstliche Intelligenz) in diesem Kontext spielen kann.
Kasten ging auf die Bedeutung durchgängiger Datenflüsse ein, die Erreichung längerer Vorlaufzeiten in der Grobplanung, die Messung der Produktivität und die Identifikation potenzieller Verluste an technischen Anlagen. Darüber hinaus ist ihm zufolge die Integration in die gesamte Unternehmensstruktur, die Echtzeiterfassung von Informationen über den Zustand und Ort von Maschinen sowie die Digitalisierung und Strukturierung dieser Datenmassen auch für andere Unternehmensbereiche wichtig. Ein zentraler Punkt ist die teilautomatische Digitalisierung der erzeugten Daten und ihre Integration zurück in die Fertigung und Auftragsplanung.

Während heute bereits viele Möglichkeiten aus technischer Sicht geboten werden, um ressourcen- und energieschonend zu arbeiten, seien Maßnahmen, die über die Organisation und Steuerung des Betriebs Energie und Ressourcen einsparen, eher selten zum Einsatz gekommen, so die Erfahrungen von Michael Hellmuth, Softec GmbH. Häufig wird der Fokus auf die Wünsche der Kunden und deren Terminvorgaben gelegt, während andere relevante Faktoren nur zufällig oder gar nicht berücksichtigt werden. Um hierbei eine Effizienzsteigerung erzielen zu können, müssen diese Faktoren sorgfältig abgewogen werden, was in der Regel durch den Einsatz von geeigneter Software gut gelingt. 
Ein wichtiger Bestandteil ist die Gewichtung der spezifischen Bedingungen, die sich von Betrieb zu Betrieb unterscheiden kann. Die Vermeidung von Stromspitzen, die Berücksichtigung von täglichen Schwankungen im Strompreis oder die Minimierung von Verschleppung sind Beispiele für Kriterien, die als Randbedingungen auftauchen können. So entsteht ein vielschichtiges System, das Bedingungen dynamisch abwägen und bezogen auf die Auftragslage beurteilen kann. Auf dieser Basis lassen sich Planungsvorschläge generieren, die zu weiteren Energie- und Ressourceneinsparungen führen.

Ein Brandereignis in der Produktionsanlage, eine Cyberattacke oder ein lang andauernder überregionaler Stromausfall sind nach Expertenmeinung die derzeit größten Risiken für Unternehmen – auch in der Galvano- und Oberflächentechnik. Wie Dieter Lenzenhuber, MacDermid Enthone Industrial Solutions, betonte, lässt sich nicht jede Krise vermeiden. Unternehmen können sich jedoch so aufstellen, dass eine Krise sie nicht aus der Bahn wirft. Dafür gilt es, potenzielle Gefahren zu identifizieren. Denn mit den richtigen Maßnahmen an der Hand, können Unternehmen im Ernstfall richtig reagieren und den Schaden begrenzen.
Abhängigkeiten verschiedener Art und auch Lieferkettenunter-brechungen können sich auf uns alle auswirken. In vielen Bereichen wurde die Lagerhaltung abgebaut, weshalb es nun bei einer Versorgungsunterbrechung recht schnell zu Engpässen kommen kann. Es kann also Sinn machen, sich und seine Kunden gegen Schäden durch solche Ausfälle abzusichern, sprich resilient zu werden. 
Resilienz bezeichnet konkret die Fähigkeit eines Systems, Ereignissen zu widerstehen oder sich an sie anzupassen, dabei jedoch seine Funktionsfähigkeit zu erhalten oder sie schnell wiederzuerlangen. Ge-rade kleine und mittlere Unternehmen gehen oft nur halbherzig mit diesen Herausforderungen um.

Die OECD-Leitsätze zur Due Diligence sind Empfehlungen bezüglich Transparenz, Arbeitsbeziehungen, Umwelt, Korruption, Verbraucherschutz, Technologietransfer, Wettbewerb und Steuern. Konfliktmineralien-Gesetze sind eine Folge der OECD-Leitsätze. In den USA wurden mit dem Dodd-Frank Act im Jahr 2010 Dokumentations- und Publizitätspflichten eingeführt, die sicherstellen sollen, dass keine Rohstoffe verwendet werden, die dazu dienen, bewaffnete Konflikte in der Demokratischen Republik Kongo oder einem an-grenzenden Land zu finanzieren. Betroffen sind Gold, Wolfram, Zinn und Tantal, wie Markus Engel, imds professional, erläuterte. In der EU gilt seit 1. Januar 2021 eine Regelung zu Konfliktmineralien, die für Unternehmen gilt, die diese in die EU einführen. Die Bedeutung der Konfliktmineralien und Sorgfaltspflichten in Lieferketten nehmen weltweit zu. 
Als Beispiel nannte Engel das Lieferkettensorgfaltspflichtengesetz (LkSG) in Deutschland. Es gilt seit 1. Januar 2023 und wurde am 1. Januar 2024 ausgeweitet auf Unternehmen mit mehr als 1.000 Beschäftigten. Diese Unternehmen müssen unter anderem ein Risiko-management etablieren, Präventionsmaßnahmen implementieren und Abhilfe bei Verstößen zum Beispiel gegen Menschenrechte schaffen sowie ein Beschwerdeverfahren einführen. Auf EU-Ebene wird ebenfalls ein Gesetz über Sorgfaltspflichten in Lieferketten (CSDDD, kurz für Corporate Sustainability Due Diligence Directive) vorbereitet, das weitreichender sein soll. Es gilt für mehr Unternehmen und sieht auch vor, dass diese für Verstöße bei ihren Zulieferern haftbar gemacht wer-den können.

Enrico Trautvetter, KBR Kompensationsanlagenbau GmbH stellte den Weg von der Konzeptentwicklung bis zu den realen Einsparungen durch den Einsatz eines Energiedatenmanagementsystems in der Galvanotechnik vor. Realisiert wurde das Projekt bei der Schirmer Galvano Technik. Der Vortragende erläuterte die einzelnen Schritte von der Ideenfindung über die Fördermittelbeantragung bis zu Installation, Schulungen und Ersteinweisungen. 
Ein derartiges Energiedatenmanagementsystem ermöglicht die Echtzeitüberwachung des Energieverbrauchs, die Analyse historischer Daten und die Prognose zukünftigen Bedarfs. Dies erlaubt fundierte Entscheidungen zur wirtschaftlichen Optimierung des Energieverbrauchs. Der Vergleich mit Branchenstandards und Best Practices ermöglicht es, die eigene Leistung im Vergleich zu anderen Unternehmen zu bewerten und Verbesserungspotenziale zu identifizieren.

Trommelbeschichtungen neigen zu typischen Fehlern und stoßen an ihre Grenzen, wenn die Bauteile eine bestimmte Größe unterschrei-ten. Im Zuge der weiter voranschreitenden Miniaturisierung ist es notwendig, diese Beschichtungsprozesse weiter zu optimieren. Henk Verlind, Technic Deutschland, stellte eine alternative und mittlerweile etablierte Methode vor und verglich diese mit den Stärken und Schwächen von Trommelgalvanisierung und deren Alternativen. Die Technologie Spouted Bed Electrode Plater (SBE) ist vor allem für kleine, empfindliche Bauteile, wie sie beispielsweise in der Elektronik und Elektrotechnik benötigt werden, geeignet. 
Diese spezielle Korbtechnik ist so aufgebaut, dass die zu beschichtenden Teile gewissermaßen in der Trommel zirkulierend schweben.
Die Kontaktierung erfolgt über einen am Boden der Trommel positionierten Kontakt. Für die Trommeln werden in der Regel eigene Anlagen gefertigt. Dadurch sind die vorhandenen Elektrolyt- und Spülwassermengen sehr gering. Pro Prozessschritt lassen sich auch mehrere SBE-Trommeln auf einem Warenträger anordnen. Die Anlagen können zudem mit konventionellen Trommeln oder Vibratoren ausgestattet werden. Den Herstellerangaben zufolge zeichnen sich die abgeschiedenen Schichten durch eine sehr enge Toleranz aus, außer-dem ist die Abscheidegeschwindigkeit relativ hoch und die Anlage ist einfach zu bedienen. 

Wie Marius Straub, H2O GmbH, einleitend betonte, müssen Betriebe der Oberflächentechnik in zunehmendem Maße auf Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit in ihren Prozessen achten. Dazu kommt, dass ein bewusster Umgang mit Ressourcen auch in der Industrie immer wichtiger wird. Eine bewährte Lösung ist dem Referenten zufolge die Abwasseraufbereitung mittels Vakuumdestillation. Bei Einrichtung einer Kreislaufführung ist es möglich, das gereinigte Destillat wieder in den Prozess zurückzuführen und so die Kosten maßgeblich zu senken.
Durch den Einsatz eines Nachkonzentrators können die Entsorgungskosten des im ersten Schritt anfallenden Verdampfungsrückstands mehr als halbiert werden. Ein besonderer Vorteil ist, dass durch effizientes Energierecycling hochwertige Energie in der zweiten nachgeschalteten Verdampfungsstufe genutzt werden kann. Außerdem enthalten anfallende Rückstände oftmals wertvolle Rohstoffe in Form von gelösten Salzen oder Metallen, deren Wiederverwertung ein zusätzliches ökonomisches Potenzial bietet. Dies drückt sich unter anderem in einer kurzen Amortisationszeit von häufig deutlich unter zwei Jahren aus. 

Seit Jahren gehören die Gewinnung und Bindung von Fach- und Führungskräften zu den wichtigsten Herausforderungen für Unternehmen. In Zeiten steigender Ausgaben, hoher Inflationsraten und durch die Erfahrungen der Risiken einer Pandemie sind das Bewusstsein und der Wunsch nach nachhaltigen und mehrwertigen Versorgungs-einrichtungen, wie beispielsweise einer betrieblichen Krankenversicherung oder auch einem Gesundheitsbudget, gefragter denn je  – ein Thema, mit dem sich Axel Piepenstock, BüchnerBarella Holding GmbH & Co. KG, befasste.
Mit innovativen und individuellen Konzepten gelingt es, Mitarbeiter zu binden und Bewerber für ein Unternehmen zu begeistern. Dafür ist nach Ansicht des Vortragenden die Entwicklung einer Strategie notwendig. Diese umfasst neben der Ausstattung der Versicherungsinhalte auch die Berücksichtigung der arbeitsrechtlichen und steuerrechtlichen Behandlung. 

Stefanie Wendisch, BüchnerBarella Assekuranzmakler GmbH, befasst sich mit Ratingsystemen und ging in ihren Ausführungen auf die Hintergründe im Hinblick auf die Bewertung der Kreditwürdigkeit eines Unternehmens ein. Hierbei wird eine Aussage über die Fähigkeit eines Unternehmens zur vollständigen und termingerechten Rückzahlung von Verbindlichkeiten getroffen. 
Durchgeführt werden derartige Bewertungen von Kreditgebern oder auch externen Ratingagenturen. Dafür werden zum Beispiel Zahlen zur Umsatzentwicklung, der Marktsituation, der Liquiditätsplanung oder die Investitionsneigung und -fähigkeit eines Unternehmens herangezogen. Des Weiteren spielen auch die Rechtsform, die Branche, die Unternehmensgröße oder Nachfolgeregelungen eine Rolle. 

Der Vortragende Gerhard Schweitzer, ecoprotec GmbH, beschrieb die Organisation des betrieblichen Brandschutzes und die Aufgaben des Brandschutzbeauftragten. Wann ein Brandschutzbeauftragter im Betrieb erforderlich wird, ergibt sich aus den Bau- und Sonderbauverordnungen der Länder, der Industriebaurichtline und einer Gefährdungsbeurteilung. 
Zu den Aufgaben des Brandschutzbeauftragten im Unternehmen gehört die Beratung des Betriebs in Brandschutzfragen, die Mitwirkung bei Brandschutzkonzepten oder die Aufdeckung und Dokumentation von Mängeln im Hinblick auf den vorhandenen Brandschutz. Der Brandschutzbeauftragte ist in die betriebliche Organisation einzubinden und sollte eine Zusammenarbeit mit Akteuren im und außerhalb des Unternehmens pflegen. Unterstützt wird seine Arbeit zum Beispiel durch den Brandschutz-Check, mit dessen Hilfe Status und Handlungsbedarfe im Brandschutz festgestellt werden.

Die dreiteilige Vortragsreihe zur Belegschaft als Erfolgsfaktor wurde von Judith Klups, Zukunftsagenten GmbH, eröffnet. Wie die Referentin einleitend ausführte, befindet sich die Arbeitswelt in einem fundamentalen Wandel: Künstliche Intelligenz hält Einzug in Produkte, Dienstleistungen und Services. Neue Technologien verändern nicht nur die Produkte selbst, sondern auch die Art der Produktion sowie die Arbeitsweise an sich. Für Unternehmen jeder Größe bedeutet dies, dass sie sich bereits heute aktiv auf die Zukunft vorbereiten müssen. Dabei dürfen zwei wesentliche Faktoren nicht außer Acht gelassen werden: die Arbeit selbst und die Belegschaft, die für eine erfolgreiche Erledigung der Aufgaben verantwortlich ist. Hieraus ergeben sich Fragen nach dem Aussehen der Arbeit der Zukunft, den neuen, sich verändernden oder auch entfallenden Aufgaben oder den benötigten neuen Fähigkeiten und Leistungen der Menschen.
Zur Konkretisierung ihrer Vorstellung einer Arbeitswelt der Zukunft richtete die Vortragende den Blick auf relevante Trends, vor allem aber deren Bedeutung auf Unternehmen, die Arbeit und die Belegschaft. Daraus können sich oft greifbare Handlungsimpulse ergeben, zum Beispiel, wie sich die Arbeit selbst, aber auch Arbeitsorte, Arbeitsbedingungen und die erforderlichen Skills der Mitarbeitenden verändern müssen. Anhand von exemplarischen heutigen Jobs zeigte Klups auf, wie sich diese Jobs konkret in Richtung Zukunft verändern. Der Impuls mündet in einen strategischen Personalplan, aus dem die eigene, strategische Personalplanung entwickelt wird.

Björn Flier und Stefan Hörster, Randstad Deutschland, gingen im zweiten Teil der Reihe auf die Gewinnung von neuen Mitarbeitern ein. Dazu ist es notwendig, das eigene Unternehmen Außenstehenden als zukunftsträchtigen und interessanten Arbeitgeber zu präsentieren. Dies bedeutet, eine klare strategische Personalplanung durchzuführen, vor allem eine effiziente und gezielte Talentsuche und Talentgewinnnung zu betreiben. Die Experten gaben konkrete Empfehlungen und Handlungsimpulse für Unternehmen

An einem konkreten Unternehmensbeispiel gaben Tanja Gebel und Jacqueline Hatton, WHW Hillebrand, eine Vorstellung davon, wie sich die Zukunft der Belegschaft aktiv selbst gestalten lässt. So hat WHW Hillebrand die Zukunftsgestaltung der eigenen Belegschaft selbst in die Hand genommen und unter anderem eine eigene Akademie ins Leben gerufen. Die Angebote der Einrichtung finden sowohl online als auch physisch in den Räumlichkeiten der Akademie statt und decken sowohl spezifische fachliche Trainings als auch über-greifende Weiterbildungen ab. Dadurch ist WHW Hillebrand in der Lage, dem Fachkräftemangel proaktiv zu begegnen und auch andere Unternehmen dabei zu unterstützen, ihre Belegschaft fit für die Zukunft zu machen

Christian Deyhle, Qubus Planung und Beratung Oberflächentechnik GmbH, erläuterte anhand eines konkreten Beispiels einer bestehenden Galvanikanlage für die Trommel- und Gestellabscheidung von Zink, wie die Wärmerückgewinnung aus der Prozessabluft optimiert werden kann. Die Abluft einer Galvanikanlage stellt eine erhebliche Wärmequelle dar, die bisher meist nicht oder nur durch Wärmetauscher im Winterbetrieb für eine Wärmerückgewinnung genutzt wird. In der Kombination von Kreislaufverbundsystemen und der Wärmepumpentechnik kann die Wärmerückgewinnung optimiert werden und die zurückgewonnene Wärme zur Beheizung der Zuluft und im Optimalfall auch für die Prozesswärmeversorgung genutzt werden.
Wird eine Optimierung des Energieverbrauchs im Unternehmen angestrebt, werden im ersten Schritt alle Teile der vorhandenen Prozessbereiche betrachtet. So lassen sich beispielsweise Verbesserungen durch das Reduzieren der Temperaturen von Entfettungslösungen, die Verkürzung der Prozesszeiten von Vorbehandlungen oder die Erhöhung der Leitfähigkeit von Abscheideelektrolyten erzielen. 
Oftmals bietet das Abluftsystem ein hohes Potenzial zur Energieeinsparung. Hierzu wird der Einsatz einer optimal eingerichteten Wärmerückgewinnung in Betracht gezogen. Bei der empfohlenen mehrphasigen Vorgehensweise wird zunächst eine bestehende Abluft-anlage durch eine Wärmerückgewinnung nachgerüstet. Im zweiten Schritt kann eine Optimierung der Wärmerückgewinnung aus Abluft durch das Installieren von Wärmepumpen erzielt werden, wobei auf eine Unterscheidung zwischen Winter- und Sommerbetrieb zu achten ist. In einer dritten Phase lassen sich weitere Einsparungen durch die Nutzung von zweistufigen Wärmepumpen erzielen, mit denen höhere Temperaturen erreicht werden. Für derartige Investitionen kann in der Regel auf entsprechende Fördermittel zurückgegriffen werden. 

Dr. Elke Moosbach, Moosbach & Kanne GmbH, schilderte ihre Praxiserfahrungen auf dem Weg zu der von der Politik vorgegebenen Neutralität bei der Emission von Kohlenstoffdioxid. Wie unter anderem Umfragen zeigen, ist ein großer Teil der möglichen Sparmaßnahmen in Form von Investitionen, Einsparungen oder Energieeffizienzmaß-nahmen inzwischen ausgeschöpft. Hemmnisse bei der weiteren Ver-besserung bestehender Situationen sind das Fehlen von Fachpersonal zur Umsetzung komplexerer Einrichtungen sowie die dafür nötigen Finanzmittel. Auch die Bewertung über die drei Scope-Stufen ist nur bedingt hilfreich, da vor allem Zahlen aus der Gruppe Scope 3 nicht verfügbar sind. Dieser Anteil ist je nach Art der Branche, in der ein Unternehmen agiert, sehr unterschiedlich. 
Besonders nachteilig bei den Bemühungen zur CO2-Einsparung ist das Fehlen von Strategien seitens der Behörden sowie die Verteilung und Freigabe der dafür vorgesehenen Finanzmittel, aber auch die fehlenden Angaben beziehungsweise Sicherheiten im Hinblick auf die Entwicklung der Energiekosten.

Anhand von Praxisbeispielen bei der B+T Oberflächentechnik GmbH schilderte Edgar Kaufmann, wie in der betrieblichen Organisation mit einem präventiven, antizipativen Krisenmanagement den sich permanent verändernden Rahmenbedingungen begegnet und damit die Produktion an den beiden Betriebsstandorten langfristig und nachhaltig gesichert werden kann. Dabei werden die Produktionsprozesse innerhalb der Lieferkette mittels Kennzahlen zu kritischen Ressourcen wie Energie und Chemikalien oder auch Fachkräften im Hinblick auf Qualitätssicherung und Klimaziele betrachtet.

Jan-Mika Schmahl, Recruiting Butlers by DWMS GmbH, gab mit seinem Vortrag einen Einblick in die Nutzung von sozialen Medien zur Gewinnung von Arbeitskräften in Form von Video Recruiting. Er selbst hat mit dieser Form der Personalgewinnung sehr gute Erfahrungen gemacht. Um das große Potenzial nutzen zu können, empfiehlt er eine sorgfältige Auswahl der zu bedienenden Kanäle oder das aktive Ansprechen von potenziellen Kandidaten. Zudem sollte über diesen Weg ein Ausbau der Arbeitgebermarke vorangetrieben werden. Die Erfahrungen des Vortragenden gründen auf über 450 erfolgreichen Kampagnen und beinhalten leicht anwendbare Tipps sowie praktische Handlungsempfehlungen für die direkte Umsetzung.

Das von Klaus Schmid, Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, vorgestellte Projekt SCHOOLPLATE hat die Aus- und Weiterbildung für die Galvanikindustrie in inter-nationalem Kontext am Beispiel der thailändischen Galvanikindustrie zum Inhalt. Die Herausforderungen bestehen nach den Erfahrungen des Vortragenden vor allem darin, dass die Galvanotechnik als Querschnitt der Bereiche Chemie, Elektrochemie, Werkstoffe, Maschinen und Anlagen zu sehen ist. Es reicht dabei nicht, nur Wissen der unter-schiedlichen Bereiche zu vermitteln; es muss auf die Zusammenhänge eingegangen werden, um die notwendigen Kompetenzen aufzubauen. In Zukunft ist zu erwarten, dass verstärkt fachfremdes Personal eingesetzt und geschult werden muss. Dieses Problem ist in anderen Ländern schon lange gegeben. 
Im Projekt SCHOOLPLATE erarbeitete das Fraunhofer IPA mit dem Bundesinstitut für Berufsbildung (BIBB), dem Metallurgy and Materials Science Research Institute (MMRI) der Chulalongkorn University Bangkok sowie der Thailand Electroplating Network (TEPNET), dem Verband der thailändischen Galvanikindustrie, ein zielgenaues System für Bildungsmaßnahmen für die Galvanikunternehmen in Thailand. Mit einer detaillierten Bedarfsanalyse wurden die nötigen Inhalte erarbeitet, strukturiert und in ein Kurssystem überführt, passgenau für die Bedarfe der Betriebe.
Zur ersten Umsetzung wurden vier Kurse ausgearbeitet, inklusive der nötigen Schulung der Ausbilder. Evaluiert wurden die Kurse durch das BIBB, die entsprechenden Ergebnisse flossen in die Weiterentwicklung des Systems ein. Im Projekt konnten zahlreiche Lessons Learned erarbeitet werden, die in vielerlei Hinsicht übertragbar sind und sowohl inhaltlich als auch methodisch Impulse für andere Länder geben können. 

Vor allem in handwerklich orientierten Berufen wie in der Galvanotechnik ist der Andrang an Fachleuten für die Übernahme von Betrieben überschaubar. Betriebe, bei denen eine Übernahme zum Beispiel aufgrund des Ausscheidens aus Altersgründen ansteht, sind daher gut beraten, sich frühzeitig um eine entsprechende Nachfolge zu kümmern. Sabine Perry, Personalagentur Sabine Perry, und Benjamin Gottstein, Succeed GmbH, erläuterten die dafür nötigen Schritte von der Vorbereitung einer Übernahme bis zum Verkauf. Dazu ist die Suche nach einem passenden Nachfolger im Hinblick auf dessen fachliche und menschliche Eignung ebenso wichtig wie die Festlegung eines für beide Seiten akzeptablen Preises. Des Weiteren sind einige Faktoren im Bereich des Steuerrechts und des Gesellschaftsrechts zu beachten. Sehr empfehlenswert ist zudem die Einplanung und Regelung einer Übergangsphase, in welcher der bisherige Unternehmer für Fragen begleitend zur Verfügung steht, ohne die neue Geschäftsleitung bei eigenen Vorstellungen und Abläufen zu behindern.