Beschichtungstechnologie für Bauteile mit besonderen Herausforderungen – Der Holzapfel Oberflächen Blog

Beschichtungstechnologie für Bauteile mit besonderen Herausforderungen

Michael Immel, Innovationsmanager der Holzapfel Group und Geschäftsführer der FPP S.R.L., erläutert im Gespräch die Möglichkeiten der Hochgeschwindigkeits-Beschichtungstechnologie, ihre Vorteile und mögliche Anwendungsfelder.

Michael Immel, Innovationsmanager der Holzapfel Group und Geschäftsführer der FPP S.R.L.

Herr Immel, was ist aus Ihrer Sicht das Besondere an der Beschichtungstechnologie, die Sie mit der Holzapfel Group und dem Tochterunternehmen FPP anbieten?

Michael Immel: Das Besondere ist die Einzelstückbeschichtung, die dafür sorgt, dass die Beschichtung je Bauteil exakt gleich ist.
Die Bedingungen bei der Beschichtung sind anders als im klassischen Gestell- und Trommelverfahren. Bei unserer Technologie sind die Anode und wie diese sich zum Bauteil verhält sowie die Stromparameter immer gleich. Diese konstanten Parameter sorgen für in hohem Grad reproduzierbare Beschichtungsergebnisse.

Dem gegenüber hat man bei der Gestellbeschichtung in einer klassischen Galvanikanlage immer eine gewisse Bandbreite, in der die Bauteile bezüglich der Schichtstärke liegen. Die Schichtdicke fällt hier also sehr unterschiedlich aus, abhängig davon, wo das Bauteil am Gestell platziert ist. Auch das Bauteil an sich weist unterschiedliche Schichtstärken auf, bspw. vorne und hinten, bedingt durch die Stromdichte.
Wenn man 200 Bauteile am Gestell beschichtet, hat man 200 verschiedene Beschichtungsergebnisse bei den einzelnen Teilen.
Mit unserer Technologie der Einzelteilbeschichtung erreichen wir nahezu immer das gleiche Beschichtungsergebnis. Die reproduzierbaren Parameter sorgen für eine immer gleiche Schichtstärke und Schichtdickenverteilung an jedem Bauteil.

Fast Plating Anlage im oktogonalen Design

Bei der Gestellbeschichtung werden viel mehr Bauteile je Arbeitsgang beschichtet. Um den Aufwand der Einzelteilbeschichtung zu kompensieren und eine vergleichbare Produktivität zu erreichen, muss unsere Technologie deutlich schneller arbeiten. Je nach Verfahren erfolgt daher die Abscheidung bei der Einzelteilbeschichtung schnell oder sogar sehr schnell, sodass wir von

Hochgeschwindigkeitsbeschichtung sprechen. Einzelmetalle wie Chrom lassen sich in der Regel sehr schnell abscheiden. Bei sogenannten Co-Abscheidungen, also Legierungen wie Zink-Nickel, kann das Aufbringen der Schicht nicht ganz so stark beschleunigt werden. Auch bei chemischen Prozessen, z. B. Vorbehandlungen wie Entfetten, Dekapierung etc. ist der Prozess nur zu einem gewissen Grad zu beschleunigen.
Um die schnellere Schichtabscheidung zu erreichen, arbeitet unsere Technologie mit Reaktorzellen mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten. Der Elektrolyt wird schnell zugeführt und es findet ein inniger Stoffaustausch an der Grenzfläche zwischen Bauteil und Elektrolyt statt. Gewissermaßen kommt das „Bad zum Teil“ statt des klassischen Eintauchens des Bauteils in ein Bad.

Welche potentiellen Kunden könnten insbesondere von dieser Entwicklung profitieren? Oder, anders gefragt, für welche Bauteile ist die Technologie vor allem geeignet?

Michael Immel: Die Technologie der Einzelteilbeschichtung ist besonders geeignet für Bauteile mit einer zusätzlichen Komplexität. Das können bspw. Bauteile sein, die extrem enge Schichtdickentoleranzen haben, wie es häufig bei funktionellen Oberflächen der Fall ist. Auch für Bauteile, die partielle Beschichtungen benötigen, ist unser Verfahren sehr gut geeignet. Denn wir können mit der Technologie gezielt partiell definierte Bereiche beschichten und die Schichtdicke genau steuern, sogar verschiedene definierte Schichtstärken in abgegrenzten Bereichen des Bauteils.

Auch bei Bauteilen mit zusätzlichen Erfordernissen wie einer 100%-Messung, einer Kameraprüfung oder hohen Ansprüchen an die technische Sauberkeit bietet die Einzelteilbeschichtung Vorteile. Solche zusätzlichen Aufgaben können sehr gut in den automatisierten Prozess integriert werden.

Abhängig vom Beschichtungsverfahren, vom konkreten Bauteil, seiner Größe und den spezifischen Anforderungen ist eine gewisse Stückzahl notwendig, damit die Einzelteilbeschichtung in Frage kommt. Das muss jeweils im Einzelfall betrachtet werden. Die Technologie ist kein „Allheilmittel“ für komplizierte Bauteile, aber eine hochinteressante Entwicklung für Bauteile, die sich im „Dreigestirn“ von Beschichtungskomplexität, Eignung für eine Automatisierungslösung und Ansprüchen an das Beschichtungs-Know-how bewegen.

Können Sie etwas detaillierter auf den Automatisierungsgrad der Technologie eingehen?

Michael Immel: Die komplette Zelle wird konstruiert auf Basis der Bauteil- und Prozessanforderungen. Dazu kommt die Automatisierungslösung für die Handhabung, also das Be- und Entstücken an der Anlage, das Verpacken und ggf. für Messungen, Kameraprüfung oder andere zusätzliche Aufgaben. Auch hier hängt die konkrete Lösung letztlich vom Bauteil, seinen spezifischen Anforderungen und der Stückzahl ab und wird exakt darauf abgestimmt. Grundsätzlich benötigt die Technologie wenig Manpower und kann dabei unterstützen, den Lohnkostenanteil bei der Beschichtung zu reduzieren.

Inwiefern lässt sich mit der Technologie die Qualität der Oberflächen bzw. der Beschichtung steigern?

Michael Immel: Durch die Adaption der Beschichtung und die Beschichtungseinrichtung für das spezifische Bauteil ist eine dezidierte Steuerung der Schichtverteilung am einzelnen Bauteil möglich, konträr zur Gestellbeschichtung. Maskierungen und Anoden bzw. die Reaktorzelle werden bei der Einzelteilbeschichtung speziell für das jeweilige Bauteil mit seinen Anforderungen angepasst.

Außerdem findet permanent eine Prozessüberwachung für jedes einzelne Bauteil statt. Für jedes Teil wird anhand der Prozessparameter geprüft, ob es korrekt beschichtet wurde. Mit dieser Art der Prozessüberwachung werden Bauteile, die als nicht korrekt beschichtet gekennzeichnet wurden, sofort aussortiert.

Lässt sich die Technologie ausschließlich für die Hartverchromung einsetzen oder sind auch andere Beschichtungsverfahren applizierbar?

Michael Immel: Grundsätzlich sind Verfahren von A bis Z denkbar, von Anodisieren bis Zink. Aber wie vorhin schon erwähnt ist bei manchen Beschichtungen, wie Legierungen und chemischen Verfahren, der Beschichtungsprozess nicht so stark zu beschleunigen wie bei Einzelmetallen.

Es sind daher spezifische Entwicklungen notwendig für genau das, was der Kunde für sein Bauteil benötigt.

An welchem Verfahren arbeiten Sie konkret schon?

Fast Plating Center Holzapfel Group Gebäudeansicht

Fast Plating Center der Holzapfel Group

Michael Immel: Neben Anlagen zur Hartchrom-Beschichtung arbeiten wir bereits am Hochgeschwindigkeits-Anodisieren, an Technologien mit Zink-Nickel und an der Hochgeschwindigkeits-Edelmetallbeschichtung für elektrotechnische Anwendungen.

Inwiefern lässt sich die Beschichtungstechnologie in bestehende Fertigungsabläufe, bspw. bei den Kunden, integrieren?

Michael Immel: Unsere hochautomatisierte, umweltverträgliche Beschichtungstechnik lässt sich gut in bestehende Fertigungsabläufe integrieren. Es handelt sich um geschlossene Anlagen, im Gegensatz zu konventionellen galvanischen Beschichtungsanlagen. Sie sind auch deutlich kleiner als eine klassische Galvanikanlage. Das Elektrolytvolumen ist geringer und insgesamt werden Ressourcen eingespart, auch beim Strom- und Wasserverbrauch. Die Anlagen lassen sich auch vor Ort beim Kunden aufbauen.

Auch in den Fertigungsprozess des Kunden integrierbare Lösungen sind möglich, also Anlagen, die sich „in sequence“ in den Prozess und die Endmontage des Kunden eingliedern. Das betrachten wir anhand des konkreten Falls individuell.

Für welche Branchen ist die FPP-Beschichtungstechnologie grundsätzlich denkbar?

Michael Immel: Grundsätzlich ist hier alles denkbar. Konkret arbeiten wir, neben Anlagen für Automotive-Zulieferer, bereits an Anlagen zur Beschichtung von Bauteilen für den Schiffsbau, für die Textilindustrie und von Hochstromkontakten.


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