Elektrochemische Beschichtungstechnologien sind als Galvanotechnik bekannt und weit verbreitet. Sie sind Schlüsseltechnologien für alle Industriezweige und daher von hoher Bedeutung für Industrieländer und für Schwellenländer. Bei sachgerechter Anwendung ist galvanotechnische Beschichtungstechnologie sicher für Mensch und Umwelt, gleichwohl können durch Innovationen in Prozessen und Anlagen weiter Steigerungen der Energie- und Materialeffizienz erzielt werden.
Aufbau eines IPA Elektrolytprüfstandes im ECOPLATE Labor am MMRI © Martin Metzner
Die Abteilung Galvanotechnik des Fraunhofer Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung und das Metallurgy and Materials Science Research Institut der Chulalongkorn Universität in Bangkok sind Vorreiter in der galvanotechnischen Forschung und treiben mit der Forschungsstation die Energieeffizienz innerhalb der Galvanotechnik voran.
Fachlicher Hintergrund
Die galvanische Beschichtungstechnik ist sehr weit verbreitet. Die Anwendungen von galvanisierten Oberflächen decken alle relevanten Industriezweige ab. Für Automobilanwendungen werden Halterungen verzinkt, Lager hartverchromt oder buntmetallbeschichtet, Kolbenringe hartverchromt, Lenkgehäuse anodisiert und Zierleisten und Bedienelemente verkupfert, vernickelt und anschließend verchromt. Im Maschinenbau werden Lager, Wellen und Walzen, Werkzeuge und Halterungen mit funktionalen galvanischen Schichten wie Nickel, Chrom oder Zink beschichtet. In der Mikroelektronik werden Leiterbahnen galvanisch mit Kupfer erzeugt, Lötdepots aus Zinn hergestellt oder Komponenten von Festplatten vernickelt. Schmuck wird mit den Methoden der Edelmetallabscheidung veredelt.
Diese Beispiele sind bei weitem nicht vollständig. Die weite Verbreitung galvanischer Schichten resultiert einerseits aus deren Vielfältigkeit, andererseits aus der Skalierbarkeit der Prozesse und Anlagen. Dies führt dazu, dass galvanische Verfahren mit der Lackiertechnik zusammen ca. 75% des industriellen Marktes der Oberflächentechnik abdecken.
Grundsätzlich ist Galvanisieren das Abscheiden von Metall aus einer ionogenen Lösung (Elektrolyt) unter Anwendung elektrischer Energie. Dabei werden bei verhältnismäßig geringen Spannungen abhängig von der Bauteilgröße hohe Ströme angelegt. Die Senkung des Energiebedarfes beim Galvanisieren bietet schon alleine durch die weite Anwendung dieser Beschichtungstechnologien große Potenziale auf dem Weg hin zum Senken des Energieverbrauchs in der industriellen Produktion insgesamt.
© Fraunhofer IPA
Projekt, Ziele und Strukturen
Im Projekt selbst wird die Forschungsstation aufgebaut, das heißt, dass in der Kooperation eine geeignete Laborinfrastruktur geschaffen wurde. Vor allem werden durch Potenzialanalysen Forschungsthemen abgeleitet und in weitere Projekte überführt. Diese Projekte haben alle gemeinsam, dass sie der Steigerung der Energieeffizienz in der Galvanotechnik dienen.
Diese Projekte werden paritätisch von der deutschen und der thailändischen Seite finanziert. Beispiele für Fachthemen dabei sind das Senken des Kühlbedarfs und damit des Energiebedarfs beim Anodisieren, die Verbesserung der Präzision und damit das Senken des Energie- und Materialaufwandes beim funktionellen Verchromen (beide Projekte werden von Thailändischer Seite finanziert) oder der Einsatz von Biopolymeren für die Kunststoffmetallisierung (Projekt BIOPLATE).
Aber auch über die eigentlichen Inhalte der Energieeffizienz in der Galvanotechnik hinaus entwickeln sich Themen aus der Forschungsstation ECOLPATE, so zum Beispiel ein Vorhaben zum Aufbau eines beruflichen Bildungssystems für Galvanotechnik in Thailand oder die Ernennung von Dr. Martin Metzner zum Adjunct Professor an der Chulalongkorn Universität. Weiterhin wurde das Netzwerk aus ECOPLATE inzwischen auf Partner aus Taiwan, Korea und Singapur erweitert. Es liegt auf der Hand, dass die aus Forschungsstation ECOPLATE auch nach Ablauf der Förderdauer erfolgreich weiter existieren wird.
