ZVO: Starkes Forum für die Oberflächenbranche

Rund 90 Vorträge und Diskussionsrunden lieferten einen breit gefächerten Querschnitt über relevante Themen der Branche von Prozessoptimierung über Energieeffizienz bis hin zur Digitalisierung.

Trotz eines nach wie vor schwierigen wirtschaftlichen Umfeldes fanden die ZVO Oberflächentage dieses Jahr in Berlin an ihrer neuen Location im Hotel MOA mit einer guten Dynamik und auch einer bemerkenswerten Aufbruchstimmung in Richtung Digitalisierung statt. Noch im letzten Jahr hatte man überwiegend nur darüber geredet, nun gibt es zunehmend konkrete Projekte und Ansätze, Digitalisierung tatsächlich in die Produktion einzubinden.

RFID-Chips sind sicherlich keine neue Erfindung, trotzdem bietet ihr Einsatz vielfältiges Potenzial, Prozesse und Vorgänge in einer Fertigung zu verfolgen und ohne manuelle Eingriffe zuverlässig zu dokumentieren. Dabei gehen die Möglichkeiten weit über die üblichen Anwendungsbereiche wie Zeiterfassung oder Zugangsbeschränkung hinaus.

Transparenz durch RFID

Fabian Herbst von B+T ID Solutions beschäftigte sich mit der Prozessoptimierung in allen Betriebsbereichen durch RFID-Technologie. Insbesondere zeigte er anhand von Beispielen aus dem Beschichtungsbetriebe bei B+T Potenziale durch das Tracking von Prozesskomponenten wie zum Beispiel von wechselbaren Wannen auf. So können Wannen mit unterschiedlichen Inhalten direkt beim Positionswechsel erfasst werden, auch ein Abgleich mit hinterlegten Auftragsinformationen und damit eine Plausibilitätsprüfung ist möglich, genauso eine direkte Zuordnung von Analysewerten. Aber auch die Erfassung von Einsatzstunden oder Hüben zum Beispiel bei Trommeln oder anderen verschleißbehafteten Anlagenkomponenten eröffnen einer vorausschauenden, bedarfsorientierten Wartung neue Möglichkeiten. Auch die Auftragsverfolgung wurde auf RFID umgestellt. Im Ergebnis zeigte sich bei B+T eine Beschleunigung der Prozesse, eine Standardisierung und in der konkreten Anwendung eine Prozesskosteneinsparung von bis zu 21 Prozent. Aufgrund der positiven Erfahrungen ist eine entsprechende RFID-Ausrüstung im Laborbereich in Planung.

Hans-Ulrich Eckert von der Gerweck GmbH, die mit 200 Mitarbeiter Dienstleistungen von der Band-Galvanik über die Einzelteile-Galvanik bis hin zu Spezialverfahren ein breites Portfolio anbietet, berichtete über Digitalisierungsansätze im eigenen Unternehmen. Auch Gerweck setzt auf Barcodes und RFID-Chips, wodurch sich eine wesentlich größere Transparenz bezüglich des Auftragsverlaufs ergibt. Digitalisierung bedeutet aber auch eine umfassendere Sensorik für die Prozessparameter. Deshalb wurde mit einer Stromaufzeichnung von 20 Bädern die Voraussetzungen geschaffen, um anhand von Qualitätsdaten mittels einer KI in Echtzeit kritische Badparameter herauszufiltern. Das Ziel sieht Eckert ganz klar in der Galvanik 4.1, in der für die Kunden eine Optimierung in Bezug auf Qualität, Kosten und Produktion sowie Lieferzuverlässigkeit und Traceability folgt. Betriebsintern steht die Mitarbeiterentlastung im Vordergrund, außerdem die vorausschauende Wartung und reduzierte Aufwände im Roh- und Fertigmateriallager sowie im Chemikalienlager und bei der Entsorgung. Insgesamt sieht Eckert die Digitalisierung auch als wesentliche Voraussetzung für eine Optimierung des CO2-Fußabdrucks eines Betriebes.

Potenzial durch Kennzahlen-Monitoring

Kennzahlen sind selten leichte Kost und alleine schon die notwendigen Vorarbeiten durch das integrieren entsprechender Sensorik wie zum Beispiel digital vernetzbare Stromzähler, oder auch die Messung von Volumenströmen oder Wärme verursachen viel Aufwand und Kosten. Wofür das Ganze, könnte man sich fragen. Edgar Kauffmann von der B+T Oberflächentechnik veranschaulichte, warum sich dieser Aufwand für fast jeden energieintensiven Betrieb lohnt und was durch das Monitoring energetischer Betriebskennzahlen zu erreichen ist. Neben einer Erörterung, wie ein Prozess-CO2-Fußabdruck zustande kommt, zeigte er anhand konkreter Auswertungen aus dem eigenen Betrieb, wie sinnvoll eine Auswertung des Energieeinsatzes samt Abgleich mit den Produktionsvorgängen ist. Dabei ist stets ein primäres Ziel das Identifizieren von Verursachern für Leistungsspitzen, zusätzlich können solche Daten aber auch beim Aufdecken von Unregelmäßigkeiten im Prozess helfen. So kann die Auswertung der beschichteten Oberfläche im Verhältnis zum Leistungsverbrauch der Gleichrichter viele wertvolle Informationen liefern, zum Beispiel ob die Anodenkörbe leer, die Kontakte verschmutzt sind oder Artikel falsch berechnet wurden. Auch Durchflusssensoren an Wärmetauscher schürfen vielfältige wichtige Informationen. So kann der Volumenstrom als Indikator zur Prozessbaddurchmischung genutzt werden, auch die aktuelle Temperatur am Ausgang des Wärmetauschers ist hilfreich und so lassen sich kontinuierlich Funktion und Leistung von Motor und Pumpe monitoren. Auch die Priorisierung von Wartungsaufträgen wird durch entsprechende Daten, die Aufschluss über die Belastung der Anlage und die gefahrenen Artikel geben, möglich.

Automatisierte Inline-Badanalytik

Digitalisierung bedeutet auch, so viel und regelmäßig wie möglich Informationen über die Zustände der Bäder zu haben. Insofern kommt einer inlinetauglichen Messanalytik große Bedeutung zu. Diesbezüglich hat die Helmut Fischer GmbH mit dem XAN Liquid Analyzer ein neues, auf dem Röntgenfluoreszenzverfahrens (XRF) basierendes Messgerät entwickelt, das Jonathan Becker in Berlin vorstellte. Es kann mittels vier patentierten Messzellen bis zu vier angeschlossene Bäder beproben und auswerten.

Dadurch wird der Prozess planbarer und eine Langzeithistorie der Badqualität wird ohne zusätzliche Belastung der Mitarbeiter möglich. Erste Anwendung in der Praxis, darunter Langzeittests in einer Zn/Ni Galvanik, verliefen sehr erfolgreich und laut Rückmeldung des Partners wurden die zuvor definierten Ziele erreicht. Das Gerät bietet umfangreiche Vernetzungsmöglichkeiten, um die Messergebnisse unmittelbar verarbeiten und für Regelprozesse verwenden zu können.

Software gegen Fachkräftemangel

Die Probleme durch den Fachkräftemangel werden für produzierende Unternehmen weiter zunehmen, bessere Nachrichten sind diesbezüglich nicht in Sicht. Jedoch bieten sich Perspektiven durch entsprechende Software und Anlagensteuerungen auch mit weniger qualifiziertem Personal gute Ergebnisse zu erzielen. Sebastian Breuckmann von Ditec zeigte auf, welche Möglichkeiten Anlagensteuerung heute und in Zukunft bieten können. Zum Beispiel ein dynamisch und produktbezogen gesteuerter Badwechsel oder ein vorausschauendes, datenbasiertes Elektrolytmanagement. Breuckmann umreißt in seinem Vortrag die Vision, dass man der Steuerung nicht mehr im Detail sagen muss, was sie wann und wie zu tun hat, sondern einfach die Zielsetzung äußert, zum Beispiel eine Schichtdicke und die Software der Anlagensteuerung die Parameter für das entsprechende Bauteil komplett selbstständig bestimmt. Stand heute liegt bis dahin aber wohl noch ein größeres Stück Digitalisierung vor uns.

Große Themenbereiche waren außerdem im Unternehmer-Forum Management meets Oberfläche die klimaneutral energiesparende Ausrichtung der Galvanik, aber auch Finanzen und Versicherung sowie die Unternehmensführung. Auch große Teile der Session zwei am Donnerstag beschäftigten sich mit Oberflächenverfahren für eine nachhaltige klimaneutrale und energiesparende Beschichtung. Der Themenkomplex wurde am Freitag in Session vier fortgesetzt. Unter anderem ging es um die Fragestellung, wie eine klimaneutrale Galvanik in der Zukunft aussehen könnte. Wie sehen die Klimaziele der der Bundesregierung für die nächsten 20 bis 30 Jahre aus? Für das Jahr 2040 gilt ein Minderungsziel von mindestens 88 Prozent, bis zum Jahr 2045 soll Treibhausgasneutralität erreicht werden, ab 2050 sogar negative Emission. Christian Deyhle von Zielsetzungen eine interessante Prognose der Energiepreise. In Abhängigkeit unterschiedlicher Szenarien ist für die Zukunft entweder von gleichbleibenden oder sogar sinkenden Energiepreisen auszugehen. Doch unabhängig von den Energiepreisen wird eine der großen Herkulesaufgaben der Zukunft das Einsparen von CO2-Emissionen sein. In diesem Kontext war eine Gegenüberstellung von drei Beschichtungslinien bezüglich ihrer Energieverbräuche und CO2-Emissionen Hochinteressant. Als Beispiel diente bei einem Anwender eine Beschichtungsanlage von 1993, eine von 2016 und eine optimierte Anlage, die ab 2025 laufen könnte. Dabei fällt auf, dass die alte 93er Anlage über alle Energiearten 26 Prozent mehr Energie verbraucht als neuere Anlage von 2016. Wie viel eine ganz bewusste Auslegung auf Effizienz ausmacht zeigt, dass eine optimierte Neuanlage in dieser konkreten Anwendung noch einmal 38 Prozent einsparen könnte, ohne dass hier noch nicht fertig entwickelte SciFi-Technologien nötig wären. Damit sinkt der Verbrauch der Altanlage von 3.924.000 kwh von auf etwa 1.800.000 kwh bei der optimierten Neuanlage. Deyhle sieht keine realistischen Optionen, in absehbarer Zeit in größerem Ausmaß auf klimaneutrale Brennstoffe wie Wasserstoff umzusteigen. Insofern sieht er die Elektrifizierung der Prozess- und Gebäude Wärmeerzeugung als entscheidende Strategie für die Klimaneutralität eines Betriebes. In diesem Kontext hält er den Einsatz von Wärmepumpen für die Prozess und Zulufterwärmung oder Kühlung für sinnvoll. Hierfür präsentierte er eine Beispielrechnung. Geht man davon aus, dass für elektrische Verbraucher eine Strommenge von 960.000 kWh pro Jahr klimaneutral aufgebracht werden müssen und für die Prozess- und Gebäudewärme nochmals 210.000 kWh pro Jahr erforderlich sind, müssten also 1.170.000 kWh pro Jahr erzeugt werden. Eine für das Beispielunternehmen geplante Installation von 830 kwPI Fotovoltaikleistung auf dem Dach würde hiervon immerhin schon 71 Prozent abdecken. Mit einem gewissen Ehrgeiz könnten durch Belegung weitere Dach und Fassadenflächen durchaus wohl auch noch die restlichen 29 Prozent abgedeckt werden. Auch wenn klar sein muss, dass nicht jeder Betrieb ohne weiteres und kurzfristig die für eine solche Transformation notwendigen Investitionen aufbringen kann, so machte der Vortrag deutlich, dass ein klimaneutraler Betrieb einer Galvanik realisierbar ist.

Chrom(VI)-freie Vorbehandlung ohne Ätzen

Session drei beschäftigte sich mit den Kosten und der ressourceneffizienten Abwasserbehandlung.  Aber auch das Thema der Chrom(VI)-freien dekorativen Verchromung  von Kunststoffen stand in mehreren Vorträgen auf der Tagesordnung. Einen sehr vielversprechenden und revolutionär anmutende Ansatz für die Galvaniseur von Kunststoffoberflächen zeigte der Vortrag von Dr. Jürgen Nagel vom Leibniz-Institut für Polymerforschung. Er zeigte, dass es möglich ist, ohne jede nasschemische Vorbehandlung beliebige Kunststoffe zu metallisieren. Dazu dienen speziell modifizierte Partikel, die aus einem CaCO3-Kern bestehen, der später im Galvanikprozess herausgelöst wird und den ein Mantel aus speziell funktionalisierten Polymeren umgibt. Diese Partikel werden als Beschichtung in die Spritzgussform eingebracht, sodass diese dann zum Beispiel in die Oberfläche des Kunststoffmaterials eingebettet werden. Nach Herauslösen des Kerns verbleiben Vertiefungen mit durch das funktionalisierte Polymer gestaltbaren Eigenschaften in der Oberfläche, die nun die Palladium-Kolloid absorbieren können. Der Prozess wurde auf den Namen ForaSolv getauft und kann auch noch verschlankt werden, in dem die Palladiumpartikel bereits in das funktionalisierte Polymer eingebettet werden. Auch wenn dieser Prozess noch erheblich Entwicklungsanstrengungen erfordert, bis die erzielbaren Eigenschaften industriellen Ansprüchen genügen, so zeigt er doch eine faszinierende und sehr nachhaltige Perspektive für die Metallisierung von Kunststoffen auf.

Die PFAS-Diskussion

Auf großes Interesse stieß weiterhin die Sprechstunde über regulative Entwicklungen in der europäischen und nationalen Umwelt- und Chemiepolitik. Hier gab es eine lebhafte Diskussion zwischen Experten und Publikum. Insbesondere beim Thema PFAS-Verbot erhitzten sich die Gemüter, denn es handelt sich um ein extrem breites Feld und häufig ist gar nicht bekannt, welche Produkte und Komponenten von einem vollständigen Verbot betroffen wären. In der Diskussion wurde deutlich, dass ein solches Verbot in vielen Bereichen technologische Rückschritte verursachen würde, von der Haltbarkeit von Pumpen bis hin zu Prozesswannen in der Galvanik. Dr. Malte Zimmer machte deutlich, dass die Bereitschaft seitens Politik und Regulierungsbehörden zuzuhören und auf die Bedenken und Argumente der Industrie einzugehen, kaum vorhanden ist. Insofern war ein Konsens der Diskussion, dass möglicherweise öffentlicher Druck das einzige Argument sein könnte, das hier weiterhilft.

Normung lebt vom Mitmachen

Auch das Thema Normung stand auf der Agenda, Tina Gläsel vom DIN e.V. und Karl Morgenstern machten deutlich, warum es für Betriebe ein Vorteil ist, sich an Normungsprozessen zu beteiligen: Sie können eigene Aspekte, die im betrieblichen Alltag von Bedeutung sind, einbringen. Denn Normung funktioniert sowohl auf Deutsch als auch auf internationaler Ebene auf Basis eines demokratischen Prozesses. Und nur die Unternehmen können ihre Vorstellungen einbringen, die sich beteiligen. Da es in Europa aktuell nicht einfach ist, Mitarbeiter für Normung zu begeistern, nutzen vor allem asiatische Länder die Lücken und Fachleute sehen hier die Gefahr, dass Länder wie China künftig stärkeren Einfluss auf Normungsprozesse mit globaler Bedeutung haben könnten.

Der Butterfly-Effekt

Umweltrechtliche Genehmigungsverfahren waren vermutlich noch nie etwas, das von Seiten der Betriebe leicht und völlig problemlos von der Hand ging. Inzwischen ist aber ein Punkt an Komplexität erreicht, der nicht nur den Aufwand für den Genehmigungsprozess immens steigen lässt, auch das Ergebnis ist immer schwerer vorhersehbar. Werner Huppertz, dessen Firma Huppertz Umwelt & Technik GmbH, welche Unternehmen in Bezug auf Umweltthemen und Genehmigungsverfahren berät, machte deutlich, dass Politik und Gesetzgeber den Betrieben immer größere Kraftanstrengungen aufbürden, um ein Genehmigungsverfahren erfolgreich abzuschließen. Der Trend zu immer noch mehr Regeln rund um Sicherheit- und Umweltschutzanforderungen ist ungebrochen. Die Frage, ob diese Vorschriften und Regelungen angemessen und zielführend sind, spielt dabei häufig eine untergeordnete Rolle, stattdessen besteht das Bestreben, die Schutzniveaus ohne Rücksicht auf die Realisierbarkeit an die oberste Grenze zu bringen. Der Gedanke des risikobasierten Ansatzes, der viele Jahrzehnte Basis einer positiven wirtschaftlichen Entwicklung in Europa war, verliert zunehmend seine Bedeutung. Grundproblem aktueller Genehmigungsverfahren ist, dass sie sich durch Regelungen, die als Basis dynamische Daten haben – dazu gehört die CLP-Verordnung oder auch REACH – zu sogenannten komplexen Systemen entwickeln. Laut Huppertz erreicht die Komplexität inzwischen einen Grad an Wechselwirkungen, die eine sichere Gesamtvorhersage oft nicht mehr zulässt. Problematisch sind diesbezüglich insbesondere Wechselwirkungen zwischen den Vorschriften einzelner Regelwerke, die auf den ersten Blick nicht erkennbar sind.

So kann es dazu kommen, dass eine plötzlich neu entstandene rechtliche Forderung in einem laufenden Verfahren umgesetzt werden muss. Die Auswirkungen davon können logischerweise von Verzögerungen bis zu einer kompletten Neuplanung führen. Huppertz Fazit ist, dass Genehmigungsverfahren längst nicht mehr nur kompliziert sind, sondern als empfindliche Systeme betrachtet werden müssen, die an der Grenze zur Emergenz liegen. Das bedeutet, dass selbst wenn alle technischen Details geklärt und im gesetzlichen Rahmen sind, der Ausgang des Verfahrens nicht mehr sicher vorhergesagt werden kann und deshalb dringend auch von Seiten der Politik und der Behörden Maßnahmen zur Vereinfachung umgesetzt werden müssen. Huppertz sendete eine klare Botschaft an die gesetzgebenden Organe und Interessensgruppen, vernünftig zu handeln und Bürokratie abzubauen. Denn wenn Deutschland und Europa weiter als Industriestandort mit dem damit verbundenen Wohlstand existieren soll, müssen Risiken auf einem angemessenen Niveau akzeptiert werden. Sonst wird eine erfolgreiche Industrieproduktion irgendwann nicht mehr möglich sein. Aber es bleibt keine Zeit zu warten, bis sich die Verhältnisse von alleine verbessern, deshalb rät er den Betrieben selber die Erfolgsquote solcher Genehmigungsverfahren durch eine sehr gute Vorbereitung, koordiniertes und strukturiertes Vorgehen sowie wo möglich unter Einbeziehung der Behörden zu verbessern.

Enormes Themenspektrum mit 90 Vorträgen

Mit etwa 90 Vorträgen in fünf Vortragsreihen boten die Oberflächentage ein enormes Themenspektrum und wie in jedem Jahr war es nicht immer leicht, sich für einen Vortrag entscheiden zu müssen. Auch im Rahmen dieses Nachberichtes ist es leider nicht möglich, auf alle Vorträge und ihre Inhalte einzugehen. Die Themen reichten von modernen Funktionsschichten über zahlreiche Vorträge rund um Zinknickel bis hin zu spannenden Forschungsthemen wie die Kompositgalavanoformung für ultradichte Leistungselektroden von Lithium-Ionen- Batterien oder spannende Ausblicke im Hinblick auf das autonome Fahren im Zusammenhang mit der 4D-Radar-Technologie. Hier lieferte ein Referent einen Vergleich zwischen einer galvanischen Beschichtung und einer PVD-Beschichtung für die Hohlleiter zwischen Antenne und Elektronik, die großen Einfluss auf die Präzision der Sensordaten haben. Insofern waren für viele Anwendungsfälle interessante Anregungen dabei. Sowohl die Teilnehmer als auch die Aussteller zogen ein sehr positives Fazit der diesjährigen Veranstaltung. Auch der neue Veranstaltungsort kam durch seine kurzen Wege zwischen Ausstellung und Pausenbereich und den Vortragssälen gut an.

CB