Die elektrochemische Zersetzung von Wasser ist eine aussichtsreiche Technologie für die Bereitstellung des Energieträgers Wasserstoff mit elektrischer Energie aus erneuerbaren Quellen. Die auf den ersten Blick einfache Reaktionsgleichung 2 H2O (l) -> 2H2 (g) + O2(g) hat bei elektrochemischer Reaktionsführung durchaus ihre Tücken. Insbesondere die Teilreaktion der Sauerstoffentwicklung kann mit erheblichen Verlusten einhergehen und benötigt daher massgeschneiderte Katalysatoren.
Aus technischer Sicht beinhaltet die Fertigung eines Elektrolyseurs viele Schritte mit Bezug zur elektrochemischen Oberflächentechnik, zum Beispiel die Herstellung von Katalysatorschichten oder die Beschichtung von Bipolarplatten. Letztere sind im Dauerbetrieb starken chemischen Belastungen ausgesetzt und müssen mit sehr stabilen Schichten vergütet werden.
Der Beitrag wird einen Überblick über die Grundlagen der Elektrolyse geben und die verschiedenen Typen von Elektrolyseuren vorstellen. Weiterhin sollen Chancen und Herausforderungen für die Galvanotechnik aufgezeigt werden.

Zur flächendeckenden Einführung der Brennstoffzellentechnologie bedarf es sowohl Produkt- als auch Prozessinnovationen, die auf eine Steigerung der Produktperformance und/oder auf eine Reduktion der Produktionskosten abzielen. Zentrale Zielstellung des hier vorgestellten Forschungsprojekts AluBiPEM ist daher der Einsatz von Aluminium als Substratwerkstoff für die Schlüsselkomponente Bipolarplatte (BPP). Konkret werden im Rahmen des Vorhabens die folgenden Ziele verfolgt:
• Reduktion der Fertigungskosten gegenüber Stahl-BPP für kleine Stückzahlen um etwa 15 Prozent
• Erhöhung der Produktivität gegenüber konventioneller Fertigungstechnik um etwa 20 Prozent
• Verringerung des Systemgewichts eines Brennstoffzellen-Stacks um circa 45 Prozent
• Umsetzung eines flüssigkeitsgekühlten Stacks und Durchführung von Tests
• Umsetzung eines luftgekühlten Stacks und Durchführung von Feldtests
Die zentrale Aufgabe des fem Forschungsinstituts innerhalb des vom BMWK geförderten Verbundvorhabens ist die Entwicklung eines korrosionsbeständigen galvanischen Schichtaufbaus für die elektrische Kontaktierung der Bipolarplatte mit der Gasdiffusionslage. Zudem erfolgt am fem die umfangreiche Charakterisierung der Substratmaterialien und Schichtsysteme.
Es werden erste Forschungsergebnisse präsentiert.

Die Gewinnung von Wasserstoff mittels Elektrolyse stellt eine der Voraussetzungen für den Umstieg auf eine CO2-neutrale Energiewirtschaft dar, insbesondere durch den Einsatz elektrischer Energie aus erneuerbaren Quellen und den Aufbau einer dezentralen Versorgungsinfrastruktur. Um den prognostizierten Bedarf an Wasserstoff decken zu können, ist ein Ausbau der Elektrolysekapazitäten und damit eine Hochskalierung der Fertigung von Elektrolyseuren nötig. Die Komponenten der Elektrolyseure müssen dabei kostengünstig herstellbar sein und gleichzeitig die hohen Anforderungen an Stabilität und Lebensdauer erfüllen.
Eine vielversprechende Strategie für die günstige Herstellung der metallischen Komponenten eines Stacks ist die Funktionalisierung mit galvanisch aufgebrachten Schutzschichten. 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 Langzeit-Stabilität 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. Herausforderungen liegen in der Haftfestigkeit der Schichten und Alterungseffekten während des Betriebs im Stack.

Mit der alkalischen Elektrolyse (AEL) und der Protonenaustauschmembran-Elektrolyse (PEMEL) stehen kommerziell zwei Niedertemperaturelektrolyseverfahren für die Erzeugung von grünem Wasserstoff zur Verfügung. Die alkalische Elektrolyse ist eine etablierte Technologie. Sie hat allerdings den Nachteil, dass sie aktuell weniger gut mit der volatilen Dynamik von 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 abhängig. Für die Anodenseiten weist Iridiumoxid das beste Eigenschaftsprofil aus elektrochemischer Aktivität und Beständigkeit auf. Iridium ist allerdings mit einem Vorkommen in der Erdkruste von 0,000003 ppm und einer jährlichen Fördermenge von sieben Tonnen (2016) 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 daher signifikant reduziert werden. Im Forschungsprojekt „IREKA – Iridium-reduzierte 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. Ergebnisse zeigen, dass galvanische Verfahren dabei für einen sparsamen Materialeinsatz prädestiniert sind. Im Vortrag wird auf die Ausgangssituation, die Technologie und aktuelle Forschungsergebnisse des Fraunhofer IPA eingegangen.

Nach der Galvanisierung von Zinkdruckguss tritt häufig das Problem der Blasenbildung an der Oberfläche auf. Untersuchungen zeigen, dass diese Blasen sich unmittelbar nach dem Galvanisierungsprozess oder erst im Laufe der Zeit bilden können, auch wenn der Beschichtungsprozess gemäß dem aktuellen Stand der Technik durchgeführt 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 aktueller Untersuchungen bestand darin zu prüfen, ob und wo der während des Galvanisierungsprozesses erzeugte Wasserstoff im Material absorbiert und gespeichert wird. Es wurde untersucht, ob Legierungselemente, wie zum Beispiel Aluminium, die Wasserstoffabsorption beeinflussen. Dafür wurden verschiedene Analysen durchgeführt, darunter die Heißgasextraktion, die Permeationsmessung und die Glimmentladungsspektroskopie (GDOES), um die Absorption und Permeation von Wasserstoff in Zinkdruckgusslegierungen zu untersuchen.

Magnesium ist das leichteste und zugleich reaktivste Metall, das in technischen Bauteilen eingesetzt werden kann. Es wird meistens als Legierung verwendet, zum Beispiel als Opferanode zum kathodischen Schutz von anderen Metallen oder im Leichtbau. Relativ neu ist der Einsatz in bioresorbierbaren Implantaten, zum Beispiel in der Kieferorthopädie, wo es einen zweiten chirurgischen Eingriff zur Entfernung des Implantats überflüssig machen kann [1].
Ein wichtiger limitierender Faktor bei fast allen Anwendungen ist die Reaktivität der Oberfläche in Kontakt mit wässrigen Medien, vor allem bei Anwesenheit von Chlorid-Ionen. Zum einen entsteht Wasserstoff, zum anderen ist es oft schwer, die Korrosionsgeschwindigkeit zu kontrollieren, sodass die Anwendung optimiert werden kann. Bei Biomaterialien besteht einer der einfachsten Ansätze darin, eine MgF2-Beschichtung aufzubringen, welche die anfängliche Korrosion verlangsamt [2].
Im Beitrag wird gezeigt, wie elektrochemische Messmethoden für Magnesium angepasst wurden, sodass die Korrosionsrate schnell und relativ zuverlässig bestimmt werden kann. Diese Daten können dann für die Optimierung der Materialien während der Entwicklung und für die Qualitätskontrolle von Oberflächen benutzt werden.
Literaturverzeichnis
1. Mueller, W.-D., Lucia Nascimento, M., Lorenzo de Mele, Monica Fernández: Critical discussion of the results from different corrosion studies of Mg and Mg alloys for biomaterial applications. Acta Biomaterialia 6(5), 1749–1755 (2010). doi: 10.1016/j.actbio.2009.12.048
2. Gambaro, S., Nascimento, M.L., Shekargoftar, M., Ravanbakhsh, S., Sales, V., Paternoster, C., Bartosch, M., Witte, F., Mantovani, D.: Characterization of a Magnesium Fluoride Conversion Coating on Mg-2Y-1Mn-1Zn Screws for Biomedical Applications. Materials 15(22), 8245 (2022). doi: 10.3390/ma15228245

Optisch arbeitende Messverfahren haben insbesondere mit der Entwicklung von leistungsfähigen elektrooptischen Mess- und Aufnahmechips eine große Verbreitung gefunden. Um eine gute Abbildungsqualität zu erreichen bzw. um die Genauigkeit der Messergebnisse zu erhöhen, müssen Gehäusebauteile optischer Geräte zur Vermeidung von Streulicht innen mattschwarz beschichtet werden. Innerhalb der nasschemischen Metallisierungsverfahren existiert eine Methode, um im Vergleich zum Schwarzverchromen REACH-konforme, korrosionsbeständige und widerstandsfähige schwarze Metallschichten zu erzeugen. Die stromlose Abscheidung von chemisch Nickel mit Schwarzfärbung bietet im Zuge des drohenden Chrom(VI)-Verbots für industrielle Beschichtungsprozesse eine Alternative. Die Schwärzung der Nickelschichten erfolgte im Rahmen eines von INNOVENT e.V. durchgeführten Forschungsprojekts mit dem Ziel, optische Eigenschaften für den Einsatz innerhalb der Optik- und Lasertechnikbranche anzupassen. Dafür wurden Methoden der Schwarzfärbung für Chemisch Nickel, kommerziell erhältliche, literaturbekannte und eine eigen synthetisierte Färbelösung, untersucht und miteinander verglichen. Eine weitere Frage, die sich stellte, ist, welche Möglichkeiten der Vor- und Nachbehandlung von Substraten es gibt um die optischen Eigenschaften gezielt zu beeinflussen. Neben der Applikation von SiOx-Schichten durch Plasmabehandlung und Beflammungstechnik sowie der Anwendung von Sol-Gel-Beschichtungen wurden Sandstrahlverfahren als Vorbehandlungsschritt eingesetzt, um optische Eigenschaften zu verändern und die Reflexion zu mindern. Durch Konfokal- und Rasterelektronenmikroskopie wurde die Oberfläche untersucht. Die chemische Analyse erfolgte mittels Röntgenfluoreszenzspektroskopie (RFA), energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX), Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) und weiterer Verfahren.

Die fortschreitende Verschärfung von Umweltschutzauflagen bei gleichzeitig steigenden Kosten für Energie, Material und Wasser bzw. Abwasserentsorgung stellt für Unternehmen eine stetig wachsende Belastung dar. In besonders sensiblen Bereichen, zum Beispiel der Leiterplattenfertigung, führt die steigende Komplexität der Produkte und Prozesse zu erheblichen Aufwendungen zur Stabilisierung der Prozesse und zur Vermeidung von Ausschuss. 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.
Restriktive Festsetzungen von Grenzwerten für Metall-/Schwermetallrückstände in behandeltem Abwasser sind bei manchen Unternehmen immer schwerer einzuhalten. Bei festgestellten Überschreitungen drohen Betriebsunterbrechungen, im schlimmsten Fall der vorläufige Verlust der Betriebserlaubnis. Zur Absicherung steigt der Aufwand in der Abwasserbehandlung. Nicht selten wird Frischwasser zugeführt, um die niedrigen Grenzwerte sicher einhalten zu können.
Im Vortrag soll eine Möglichkeit vorgestellt werden, mit der die kritischen Metall-/Schwermetallrückstände und organische Verschmutzungen effektiv und wirtschaftlich entfernt werden können. Die Methode auf Basis eines keramischen Molekularfiltermaterials ist einfach anzuwenden und eröffnet die Möglichkeit zur drastischen Reduktion der knapper werdenden Ressource Wasser. Die Standzeit von Spülbädern kann wesentlich verlängert und damit der Frischwasserbezug deutlich reduziert werden.
Bei behandeltem Abwasser können auch sehr niedrige Grenzwerte problemlos eingehalten werden. Mehr noch, das Wasser muss meist gar nicht mehr entsorgt, sondern kann in den Produktionsprozess zurückgeführt werden. Beide Maßnahmen reduzieren den Frischwasserbedarf, senken die Abwasserkosten und stärken die innerbetriebliche Wasserkreislaufwirtschaft.

Mit dem Mandat der Europäischen Kommission an die ECHA vom 11. Oktober 2023, einen Beschränkungsvorschlag für Chrom(VI) 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.
In Anbetracht dieser Unsicherheiten ist es 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 unterschiedlicher Materialien eingehend zu untersuchen. Verschiedene Elektrochemische und physikalische Beschichtungen wurden mit unterschiedlichen Materialien getestet und verglichen. Die Ergebnisse sollen im Vortrag besprochen werden. Er soll mögliche Alternativen für die sechswertige Verchromung aufzeigen sowie die sich daraus ergebenen Herausforderungen und Besonderheiten.

Mit weiter zunehmender Elektrifizierung der Mobilität hat der Einsatz von Aluminium als Konstruktionswerkstoff ausgezeichnete Wachstumspotenziale. Mit seiner geringen Dichte und vielfältigen Herstellungs- und Formgebungsmöglichkeiten ist Aluminium prädestiniert für den Leichtbau. Beispiele für Aluminiumbauteile in elektrifizierten Mobilitätsanwendungen sind Gehäuse für Batterien oder Nebenaggregate, aber auch Aluminiumspulen in Elektromotoren.
Für zahlreiche Anwendungen müssen die Aluminiumbauteile neben gängigen Anforderungen auch elektrische Isolationsanforderungen erfüllen. Zur Erzeugung von solchen Potenzialbarrieren auf Aluminiumbauteilen für Massenanwendungen ist die Anodisation die Methode der Wahl. Die Eigenschaften der anodischen Schichten werden neben dem prozessbedingten Einfluss ebenfalls von der Zusammensetzung und dem Gefüge der Legierung beeinflusst. Des Weiteren beinhaltet die Erzeugung von Potenzialbarrieren einen weiteren wichtigen Prozessschritt, nämlich die Nachverdichtung der gebildeten Konversionsschichten. Optional können zusätzliche Versiegelungen, zum Beispiel mittels anodischer Tauchlackierung aufgebracht werden.
Die elektrischen Isolationseigenschaften von anodischen Schichten werden durch die Werte der Durchschlagspannung charakterisiert. Die klassische Methode zur Messung der Durchschlagspannung ist in der Norm DIN EN ISO 2376 beschrieben. Mit neuen Anwendungen wurden weitere Messprozeduren entwickelt, die an die elektrischen Gegebenheiten der Anwendung angepasst sind.
Im Vortrag werden die elektrisch isolierenden Eigenschaften von verschiedenen anodischen Schichten auf Aluminiumwerkstoffen sowie die Methoden zu ihrer Charakterisierung vorgestellt. Der Einfluss der Anodisationsprozesse und der Legierungszusammensetzung auf die Isolationseigenschaften der Schicht wird diskutiert. Die Daten stellen eine Hilfestellung bei der Auswahl der geeigneten Aluminiumlegierung sowie des Anodisationsprozesses für Anwendungen mit Potenzialbarrieren dar.

Aufgrund ihrer außergewöhnlichen Kombination von Eigenschaften wie geringer Dichte, leichter Verarbeitbarkeit und hervorragender Korrosionsbeständigkeit sind Aluminium und seine Legierungen in der Luft- und Raumfahrt, im Transportwesen, in der Kommunikationstechnik und vielen anderen Bereichen bereits weit verbreitet. Die Oberfläche von Aluminiumteilen weist aufgrund der amphoteren und duktilen Beschaffenheit von Aluminium keine ausreichende chemische und physikalische Beständigkeit auf. Um diese Eigenschaften zu verbessern, werden Aluminiumteile üblicherweise in Schwefelsäure anodisiert, um eine poröse Oxidschicht zu erzeugen, die als anodisches Aluminiumoxid (AAO) bezeichnet wird und eine poröse Struktur aufweist. Die Poren auf der Oberfläche werden mit oder ohne einen Färbeschritt geschlossen, was als Versiegelungsprozess bezeichnet wird. Der Versiegelungsprozess ist ein wesentlicher Schritt, um eine hohe Widerstandsfähigkeit von Aluminium zu erreichen. Neben einer hohen Chemikalien- und Abriebbeständigkeit ist die Auswahl des richtigen Versiegelungsverfahrens entsprechend den verschiedenen Qualitätsstandards von entscheidender Bedeutung für die Erfüllung von Anforderungen in verschiedenen Industrien, insbesondere der Automobil- und Luftfahrtindustrie. Im Beitrag werden verschiedene Versiegelungstechnologien beschrieben und Kriterien für den Einsatzbereich, die Produktionskapazität und die Umweltaspekte festgelegt.

Motivation ist der Schlüssel zum Erfolg eines jeden Teams und jedes Unternehmens. Sie dient nicht nur zur Bewältigung von Herausforderungen, sondern auch als mächtiger Wegbereiter für hervorragende Leistungen und Produktivität. Folgende drei wesentlichen Vorteile können eine gelungene Motivation für Führungsverantwortliche und ihr Team bieten:
1. Die Produktivität steigt
2. Fluktuationskosten sinken
3. Innovation wird vorangetrieben
Und was passiert, wenn Sie als Führungskraft Ihre Teammitglieder nicht ausreichend motivieren?
Eine mangelnde Motivation führt zu einer verminderten Produktivität, einer erhöhen Fluktuation und letztlich zu einem Rückgang der Unternehmensleistung. Ein Team, das nicht motiviert ist, erreicht seine Ziele nicht. Aber schlimmer noch: Ein demotiviertes Team kann eine Abwärtsspirale in Gang setzen, die das gesamte Unternehmen mit hinunterzieht.
In Deutschland sind leider nur 15 Prozent der Führungskräfte mit den Motivationskriterien vertraut. Dies ist eine erschreckende Statistik und zeigt, wie wichtig Motivationstraining in der Führung ist. Motivation ist kein Luxus, sondern ein Muss für den Erfolg eines jeden Unternehmens.
Welche Motivationskriterien gibt es, Teams zu motivieren, an das Unternehmen zu binden, die Produktivität zu steigern und Innovation voranzutreiben? Wie schaffen es erfolgreiche Führungskräfte, ihre Teams zu motivieren?

Das Laser Powder Bed Fusion (L-PBF)-Verfahren wird zunehmend für die Entwicklung medizinischer Implantate aus metallischen Werkstoffen eingesetzt. L-PBF-Strukturen weisen aufgrund der an der Oberfläche haftenden Metallpartikel eine hohe Oberflächenrauheit auf. Elektropolieren ist eine Methode zur Beseitigung von Oberflächenrauheiten durch Glätten von Mikrospitzen und -tälern. Um eine glatte Oberfläche für additiv gefertigte Implantate durch Elektropolieren zu erreichen, muss die Entfernung dieser Partikel und die anschließende Glättung detailliert untersucht werden. Bei Hochrisikoimplantaten wie Gefäßstützen (Stents) ist die Oberflächenqualität entscheidend, um eine Implantation ohne Schädigung des umliegenden Gewebes zu gewährleisten.
Der Beitrag wird den Mechanismus des Elektropolierens an additiv gefertigten Strukturen aus Edelstahl 316L diskutieren. Zu diesem Zweck wurden verschiedene Oberflächen mittels Drei-Elektroden-Anordnung und Hull-Zellen-Experimenten hinsichtlich Morphologie und Rauheit charakterisiert. Die Oberflächen werden nach mehreren Zeitschritten unter Anwendung unterschiedlicher Ströme analysiert und die Veränderung der Oberfläche bewertet.
Die Ergebnisse zeigen, dass nicht nur die Partikel auf der Oberfläche entfernt werden konnten, sondern die Oberfläche auch eingeebnet wurde, was sich in Sa-Werten von < 0,5 μm bei einem Ausgangswert von über 5,0 μm widerspiegelt. Basierend auf den Ergebnissen ist es möglich, Prozessgrenzen zu definieren und die Oberflächenrauheit von additiv hergestellten Strukturen in Abhängigkeit der pro Fläche fließenden Ladungsmenge gezielt einzustellen.

Im Rahmen einer Studie werden neuartige außenstromlos abgeschiedene NiP-B-Dispersionsschichten anhand drei verschiedener Methoden zur Bestimmung des Korrosionsverhaltens untersucht. In die NiP-Matrix wurden amorphe Borpartikel eingebaut. Durch eine anschließende Wärmebehandlung könnten sie eine Alternative zur Hartchromschicht darstellen. Chrom(VI) und deren Verbindungen wurden 2017 nach der REACH-Verordnung zum krebserregenden Stoff deklariert und dürfen seitdem ausschließlich mit einem aufwändigen Zulassungsverfahren angewandt werden. Aus einer bisherigen Studie ist die Härte der neuen Dispersionsschichten nach einer Wärmebehandlung vergleichbar mit der von Hartchrom. Da Hartchromschichten eine gute Korrosionsbeständigkeit besitzen, soll in dieser Studie das Korrosionsverhalten in Abhängigkeit des Wärmebehandlungszustandes der neuartigen Dispersionsschichten untersucht werden.
Das erste Prüfverfahren ist der in der Oberflächentechnikbranche etablierte Salzsprühnebeltest nach DIN EN ISO 9227, in dem das Korrosionsverhalten durch die Optik und des Massenverlustes der Probe beschrieben wird. In Abhängigkeit von dem zu prüfenden Material der Werkstücke kann die Messdauer bis etwa 1.000 Stunden dauern. Dagegen liefern der potentiodynamische Polarisationstest und die elektrochemische Impedanzspektroskopie in nur wenigen Stunden aussagekräftige Ergebnisse zum Korrosionsverhalten des zu untersuchenden Materials. Mit Hilfe der potentiodynamischen Polarisationskurve werden die Korrosionsspannung und der Korrosionsstrom ermittelt und daraus wird die Korrosionsrate bestimmt. Durch die elektrochemische Impedanzspektroskopie wird in den Untersuchungen der Polarisationswiderstand ermittelt.
Anhand der aufgenommenen Ergebnisse aus den unterschiedlichen Prüfverfahren zur Messung der Korrosionsbeständigkeit soll ein Vergleich dieser Verfahren in Form einer Diskussion erfolgen. Zuletzt sollen Betrachtungen auf eine praktische Anwendbarkeit dieser Prüfverfahren stattfinden.

Für Technologien im Wasserstoffbereich werden häufig Aluminiumbauteile eingesetzt. Da ihre Korrosionsbeständigkeit im Ausgangszustand in der Regel unzureichend ist, werden die Bauteile häufig anodisiert. Dabei ist es von besonderem Interesse, wie sich die Wasserstoffdiffusion in die Anodisierschicht und das Bauteil in Abhängigkeit der Anodisierparameter verändern. Besonders wichtig ist aus industrieller Sicht dabei die Abhängigkeit von der Schichtwachstumsgeschwindigkeit, da diese unmittelbar mit den Herstellkosten korreliert.
In diesem Vortrag werden die Zusammenhänge zwischen der Stromstärke, der daraus resultierenden Änderung der Prozesszeit, der Korrosionsbeständigkeit und der Wasserstoffpermeation von Anodisierschichten aufgezeigt. Dafür werden die Mikrostrukturen mittels REM-Bildern des Querschnittes analysiert. Die Untersuchung der Korrosionsbeständigkeit und der Wasserstoffpermeation erfolgt elektrochemisch.

Bei der Herstellung von Metall-Kunststoff-Bauteilen bietet das Auftragen des Kunststoffs auf einen bestehenden, vorgeformten Metallkörper durch die 3D-Drucktechnologie etliche Vorteile. Die ansonsten erforderlichen, teuren Formwerkzeuge entfallen und zugleich entstehen höhere Gestaltungsfreiheiten. Es ist allerdings eine geeignete Oberflächenbehandlung des Metalls erforderlich, um eine haftfeste Anbindung des aufgedruckten Kunststoffs zu erreichen.
Im Vortrag werden für die Aluminiumlegierung EN AW-6082 verschiedene Verfahrensvarianten des anodischen Oxidierens vorgestellt, um den Kunststoff PLA im Fused-Filament-Fabrication-Verfahren aufzudrucken. Diese umfassen das potentiostatische Anodisieren bei hohem elektrischen Potenzial, so dass große Porendurchmesser entstehen, die für das Eindringen und Verklammern des Kunststoffs während des 3D-Druckens erforderlich sind. Zudem wird auf den Mehrwert einer zusätzlichen Porenvergrößerung durch anschließendes, mehrstündiges Auslagern in derselben Säure eingegangen. Weiterhin wird das Sperrschichtanodisieren von Proben in pH-neutralisierter Phosphorsäure und Zitronensäure untersucht, um den Einfluss von in die Aluminiumoxidschicht miteingebauten Säurerestionen auf die Verbindungsfestigkeit zu ermitteln. Die anschließend mit Kunststoff bedruckten Proben wurden in Scherabzugsversuchen geprüft und die Bruchflächen durch Licht- und Rasterelektronenmikroskopie untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass das Anodisieren in Phosphorsäure mit anschließender zweistündiger Auslagerung hohe Verbindungsfestigkeiten von etwa 10 MPa ermöglicht. Dies stellt eine vergleichbar einfache, REACH-konforme Oberflächenbehandlung dar, mit der mechanisch beanspruchbare Aluminium-PLA-Kunststoff-Baugruppen additiv herstellbar sind.

Beginnend mit der deutschen Wiedervereinigung, über die europäische Neuordnung bis hin zur Globalisierung musste Riesmetall eine stetige Erosion seiner Kundenbasis in der Schraubenindustrie hinnehmen, die zeitweise bis zu 80 Prozent des Umsatzes lieferte. Einige Produktionen wurden weit weg verlagert und manche Hersteller verschwanden vom Markt.
In dieser Situation schien die einzige Möglichkeit, die bestehende Produktionsauslastung zu halten, ein stärkeres Engagement in der Automobilindustrie zu sein. Riesmetall hatte immer auch für Automobilzulieferer gearbeitet, aber die mit dieser Branche gemachten Erfahrungen waren nicht ermutigend. Die Arbeit im Hinterhof von OEMs und First Tiers ist nahe an der Sklaverei.
Deshalb wurde eine andere Strategie beschlossen: die Verkleinerung und Anpassung der bestehenden Produktionslinien an die Bedürfnisse eines kleinen lokalen Marktes.
Es war klar, dass es ein langer Weg dorthin würde und dass es viele Jahre dauern würde. Mehrere Aktivitäten wurden gestartet:
- Völlige Tilgung aller Bankkredite
- Keine Anlagen-Neubauten, sondern Wartung und Verfeinerung des bestehenden Maschinenparks auf hohem Niveau
- Rückbau aller Komponenten, die nur für 3-Schicht-Betrieb notwendig waren
- Weitgehende Automation aller Bürotätigkeiten
- Implementierung eines wirkungsvollen Systems zur Überwachung von Material- und Energieverbräuchen
Alle diese Maßnahmen laufen nun seit über 20 Jahren und der Erfolg kann sich sehen lassen.

Der Vortrag beleuchtet 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-IIoT-Lösungen und der Rolle, die GenAI (Generative Künstliche Intelligenz) in diesem Kontext spielen kann.
Eingegangen wird auf die Bedeutung durchgängiger Datenflüsse, die Erreichung höherer Vorlaufzeiten in der Grobplanung, die Messung der Produktivität und Identifikation potenzieller Verluste an technischen Anlagen. Daneben beschäftigt sich der Beitrag mit der 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.
Ein zentraler Punkt des Vortrags ist die teil-automatische Digitalisierung der erzeugten Daten und ihre Integration zurück in die Fertigung und Auftragsplanung. Dabei werden an einem Praxisbeispiel erforderlichen IT-Infrastrukturen erörtert, die das Unternehmen aufgebaut hat, um diesen Prozess erfolgreich zu gestalten.
Der Vortrag schließt mit einem Ausblick auf die Zukunft, in der die gewonnenen Daten für Anwendungsfälle in der Fertigungsplanung sowie im Condition Monitoring und der Predictive Maintenance genutzt werden, unter Einsatz von Vorhersagemodellen und Künstlicher Intelligenz, um so eine effizientere und vorausschauende Fertigung zu realisieren.

Die Technik bietet heute bereits viele Möglichkeiten, ressourcen- und energieschonend zu arbeiten. Ein bislang wenig betrachtetes Thema sind Maßnahmen, die über die Organisation und Steuerung des Betriebs Energie und Ressourcen einsparen. 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 effizient arbeiten zu können, müssen diese Faktoren sorgfältig abgewogen werden. Mit dutzenden Bedingungen und tausenden Aufträgen entsteht eine Komplexität, die sich nur mit der Unterstützung von Software überblicken lässt.
Ein wichtiger Bestandteil ist die Gewichtung der spezifischen Bedingungen, die sich von Betrieb zu Betrieb unterscheiden kann. Welche Aspekte werden als besonders wichtig erachtet? Die Vermeidung von Stromspitzen, die Berücksichtigung von täglichen Schwankungen im Strompreis oder die Minimierung von Verschleppung sind nur drei 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 langandauernder über-regionaler Stromausfall sind nach Expertenmeinung die derzeit größten Risiken für Unternehmen – auch in der Galvano- und Oberflächentechnik. Doch nicht nur diese Ereignisse sondern viele weitere können unseren Alltag gefährden.
Und nicht jede Krise lässt sich vermeiden. Unternehmen können sich jedoch so aufstellen, dass eine Krise sie nicht aus der Bahn wirft. Dafür gilt es, potenzielle Gefahren zu identifizieren und am besten dann, wenn gerade alles glatt läuft. Denn mit den richtigen Maßnahmen an der Hand, können Unternehmen im Ernstfall richtig reagieren und den Schaden begrenzen.
In einer Zeit vieler Abhängigkeiten und auch Lieferkettenunterbrechungen möglich, die sich auf uns alle auswirken können. In vielen Bereichen wurde die Lagerhaltung abgebaut, weshalb es nun bei einer Versorgungsunterbrechung recht schnell zu Engpässen kommen kann. Was wäre bei Ihnen in Ihrem Bereich das größte Problem?
Resilienz bezeichnet konkret die Fähigkeit eines Systems, Ereignissen zu widerstehen oder sich an sie anzupassen, dabei jedoch seine Funktionsfähigkeit zu erhalten oder schnell wiederzuerlangen. Gerade kleine und mittlere Unternehmen gehen oft nur halbherzig mit diesen Herausforderungen um. Und auch große Unternehmen scheuen den Aufwand, gerade auch das regelmäßige Training ausgewählter Szenarien, denn bisher ist noch immer alles gut gegangen.
Der Vortrag will zum Nachdenken anregen und hilfreiche Tipps zur Verbesserung der Reaktionsfähigkeit im Krisenfall geben.

AEM-Elektrolyse hat das Potenzial die Dekarbonisierung der Industrie durch Umstieg auf grünen Wasserstoff als Energieträger wettbewerbsfähig zu machen, da sie dynamischen Betrieb sowie kostengünstiges Elektrolyseurdesign ohne Edelmetallkatalysatoren vereint.
Im Rahmen des vom BMBF geförderten AEM-Direkt-Projekts als Teil des H2Giga-Leitprojekts werden Direktbeschichtungen auf Anionenaustauschmembranen für effiziente Wasserelektrolyse untersucht.
Im Vortrag wird die stromlose Abscheidung katalytisch aktiver Nickelbeschichtungen präsentiert und die Ergebnisse von Stabilitäts- und Performance-Tests werden diskutiert. Diese Schichten wurden in einer spezifischen elektrochemischen Zelle hinsichtlich ihres Effektes auf Zellpotenzial und Fremdgasanteil des Wasserstoffs an der Anode untersucht.

Die Umstellung der Weltwirtschaft von fossilen Brennstoffen auf grüne Energieträger stellt die Menschheit vor große technologische Herausforderungen. Die Schaeffler Gruppe sieht dabei ein gewaltiges Potenzial in der Herstellung und Nutzung von grünem Wasserstoff, um als Mitglied des global agierenden Hydrogen Council eine CO2-neutrale und nachhaltige Energiewende zu realisieren. Dabei sind neben Lagertechnologien für Windturbinen auch die Entwicklung von Elektrolyseuren und Brennstoffzellen im Fokus, um grünen Wasserstoff zu erzeugen bzw. diesen wieder in elektrische Energie zu konvertieren. Insbesondere den Beschichtungssystemen, die in den genannten Technologien zur Anwendung kommen, kommt dabei eine zentrale Bedeutung zu, wenn es darum geht, die 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 und einen geringen elektrischen Durchgangswiderstand aufweisen. Um zudem eine wirtschaftlich wettbewerbsfähige Lösung zu erzielen, soll auf kritische Rohstoffe verzichtet werden. 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 hier untersuchte Beschichtungsansatz umfasst die poröse Transportschicht (PTL) als essenzielle Komponente in einer Elektrolysezelle, um den Stofftransport sowie die Elektronenleitung zu gewährleisten. Es wurden verschiedene Abscheidetechnologien von Platin auf porösen Titansubstraten betrachtet. Anschließend wurden die verschiedenen Varianten hinsichtlich ihres elektrischen Durchgangswiderstandes bewertet und sowohl elektrochemische Ex-situ- als auch In-situ-Messungen durchgeführt.

Wasserstoff kann vorteilhaft zur Wertstoffrückgewinnung von Metall und Säure aus Prozessbädern eingesetzt werden. Der neue Rückgewinnungsprozess wird zunächst für eine Eisenbeize vorgestellt. Abschließend wird ein mögliches Gesamtverfahren für eine zukünftige Badpflege von Metallbeizen ohne Chemikalienbedarf und mit minimalster Abwassermenge präsentiert.

Wie kann der Energieaufwand in den Prozessen (sowohl im System als auch bei den Materialien) reduziert und die Nachhaltigkeit bei der Oberflächenbehandlung gewährleistet werden?
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 also Produktqualität und Fertigungseffizienz. Zunächst gilt es, sich Klarheit über diese Ziele, die Bewertungsmethoden, die Anforderungen und die damit verbundenen Herausforderungen zu verschaffen.
Bei der Oberflächenbehandlung sind Prozessfähigkeit und Nachhaltigkeit zwei Seiten derselben Medaille. Es gibt im Grunde nur zwei wesentliche Anforderungen, um diese Aufgabe zu erfüllen:
1. Herstellen eines stabilen Zustands durch Fließgleichgewicht;
2. Vermeiden von Verdünnungen und Mischungen bzw. Rückführung, wo immer möglich.
Was sind die wesentlichen Ursachen von Qualitätsschwankungen in galvanotechnischen Verfahren und wie können sie auf möglichst einfache, aber intelligente Weise vermieden werden? Wie kann überhaupt ein Fließgleichgewicht eingestellt werden? Und wie wird das gemessen und nachgewiesen?
Der Vortrag zitiert 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.

Richtlinien und Gesetze zur Reduzierung von CO2-Emissionen in der Industrie gibt es zahlreich.
DIE praktische Umsetzung bleibt dabei vielen völlig unklar.
Der Vortrag soll etwas Licht ins Dunkel bringen und anhand der Galvanik ein Beispiel geben, welche Informationen und Faktoren wichtig sind und welches Vorgehen zu Problemen führen kann

Die Dekarbonisierung ist das wichtigste Nachhaltigkeitsthema für viele Industrien. So setzen z.B. Automobilhersteller Science based Target, um den Product Carbon Footprint der Fahrzeugflotte auf ein Niveau zu reduzieren, das dem Pariser Klimaabkommen entspricht. Aber auch andere Sektoren wie Lieferanten und Konsumgüterhersteller orientieren sich an den Pariser Klimazielen.
Diese Ziele umfassen den gesamten Lebenszyklus von der Wiege bis zur Bahre gemäß ISO 14040f. Um diese Ziele zu erreichen, ist die Dekarbonisierung der Lieferkette ein entscheidender Baustein, sodass CO2 zu einer technischen Anforderung im business-to-business Geschäft wird.
Darüber hinaus erzielen Unternehmen mit einer ambitionierten Klimastrategie bessere Nachhaltigkeits Rankings als Ihre Wettbewerber und können so Vorteile am Finanzmarkt erzielen.

In diesem Vortrag stellen wir einerseits dar mit welchen Methoden und Instrumenten der Carbon Footprint von Oberflächen quantifiziert werden kann und welche strategischen Ansätze geeignet sind den Carbon Footprint zu reduzieren, um den Anforderungen der Pariser Klimaziele zu entsprechen.
Darüber hinaus wird aufgezeigt welche Möglichkeiten der externen Zertifizierung bestehen um validierte Carbon Footprints zu kommunizieren und im B2B Geschäft einzusetzen. Abschließend geben wir einen Ausblick auf umweltbezogene Produktkennzeichen, die gegenüber Kunde die Umweltperformance des Produkts abbilden.

Advances in consumer electronics require new surface finishing chemistries with improved environmental impact that provide electronic components with higher reliability performance. Solderable electronic components with tin finishing require high reliability as demonstrated with low whisker formation and corrosion resistance in harsh environments. This performance must be achievable across a broad process operating window under production conditions.
The Solderon™ ST-400 High Speed Tin process enables high productivity over a broad current density and temperature range. Lower operating temperature enables energy cost savings and a non-toxic antioxidant enhances both the chemical stability and sustainability of the product. The tin deposit exhibits uniform appearance and solderability across an extended current density range, 1 to 50 ASD. The crystallographic texture is consistent within the operating window and known to be less prone to whisker formation.

Aufgrund seiner ähnlichen mechanischen Eigenschaften im Vergleich zu Knochenmaterial und seiner Röntgenstrahldurchlässigkeit für die postoperative Visualisierung ist Polyetheretherketone (PEEK) vielversprechend anzusehen als Biomaterial für Implantate wie zum Beispiel Bandscheibenersatz. Jedoch kann die bioinerte Oberfläche des PEEK zu fibröser Einkapselung und schlechter Osseointegration führen. Um die Bioaktivität von PEEK zu erhöhen, wurden haftfeste Hydroxylapatit-(HAp)-Schichten auf das PEEK-Substrat durch atmosphärisches Plasmaspritzen aufgebracht. Dabei werden die HAp-Pulver bei nur moderater Leistung aufgeschmolzen und anschließend gespritzt, um die thermische Belastung der PEEK-Oberfläche zu minimieren. Des Weiteren wurden die HAp-Schichten durch den Einbau von ZnO-haltigen Substanzen funktionalisiert. So wurden unter Verwendung eines neuen innovativen Dual-Verfahrens ZnO-dotierte, antimikrobiell wirksame HAp-Schichten hergestellt. Dabei wurde der ZnO-Gehalt in diesen Kombinationsschichten variiert und die Schichten wurden mittels verschiedener Methoden umfassend charakterisiert. Die Phasenanalysen erfolgten mittels Röntgendiffraktometrie (XRD), während Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS), Fourier-Transformations-Infrarotspektrometrie (FT-IR) und energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX) eingesetzt wurden, um die chemische Zusammensetzung der Kombinationsschichten zu qualifizieren. Darüber hinaus wurden die antibakteriellen und zytotoxischen Eigenschaften von HAp- und ZnO/HAp-Beschichtungen bewertet.

Seit vielen Jahren werden Wärmebehandlungen genutzt um die Eigenschaften von verschiedenen Werkstoffen zu modifizieren. Neben dem Glühen sind vor allem thermochemische Verfahren bereits etabliert. Speziell plasmagestützte Diffusionsbehandlungen (PD) bieten ein großes Potenzial zur Weiterentwicklung und zeigen einige Vorteile gegenüber den konventionellen Wärmebehandlungen. Dabei wird zum Beispiel Stickstoff im Plasma dissoziiert und in die Bauteiloberfläche eindiffundiert, wodurch die Randzoneneigenschaften modifiziert werden. Entweder durch die Einlagerung des Stickstoffs im Metallgitter oder durch die Bildung von Nitriden.
Ursprünglich dienten PD zur Reduzierung des Verschleißes und zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit von Stählen und wurden daher überwiegend in der Tribologie verwendet.
Mit den steigenden Anforderungen in der Fertigung von Werkzeugen für die Herstellung von Hochtemperaturwerkstoffen oder als Schutz für hochtemperaturbelastete 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. Es bilden sich harte und chemisch sehr beständige Verbindungsschichten aus.
Die PD von austenitischen Stählen zeigt neben der Erhöhung der Verschleißbeständigkeit eine Reduzierung des Grenzflächenwiderstandes während der elektrochemischen Potenzialmessung, die – in Abhängigkeit zum Elektrolyten – sogar verbessert werden kann. Dies ist besonders interessant für die Funktionalisierung von metallischen Bipolarplatten in der PEM-Brennstoffzelle. Weiterhin zeigen plasmanitrierte Stähle eine reduzierte Wasserstoffpermeation und eine verringerte Gefahr der Wasserstoffversprödung.
Die PD von Titan zeigt eine Verbesserung des Korrosionsverhaltens gegenüber den klassischen TiN-PVD-Schichten. Da Titan und seine Legierungen mittlerweile fester Bestandteil in der Medizintechnik sind, bietet sich auch hier enormes Potenzial.

Vakuumbeschichtungen spielen eine entscheidende Rolle in der Welt der dekorativen Schichtabscheidung und bieten dabei innovative wie auch vielseitige Methoden zur Verbesserung von Oberflächen an. Sie beruhen zumeist auf Plasma-basierten Beschichtungsverfahren. Diese Art der Oberflächenbeschichtung ermöglicht es, eine breite Vielfalt an Materialien wie Metalle, Glas oder Kunststoffe mit dünnen, aber äußerst haltbaren Schichten zu überziehen. Derart erzeugte Schichten können nicht nur die ästhetischen Eigenschaften eines Objekts verbessern, sondern auch dessen Funktionalität und Langlebigkeit erhöhen. Dabei kann durch Vakuumbeschichtungen mittlerweile eine breite Palette an dekorativen Farben erzeugt werden. Die Farbgebung erfolgt dabei entweder über Festkörper- oder Interferenzfarben. Mittels Vakuumbeschichtung aufgebrachte dekorative Farbschichten werden heutzutage in verschiedenen Anwendungsbereichen, wie beispielsweise Schmuck, Uhren, Automobilteilen (Interieur, Exterieur) und Möbeln eingesetzt, um ästhetische Anforderungen zu erfüllen und einen hochwertigen Look zu erzielen.
Im Vortrag werden die neuesten Trends im Bereich der dekorativen Schichtabscheidung mittels Vakuumbeschichtung präsentiert. Es werden PVD-Prozesse für die Erzeugung von Festkörper- und Interferenzfarben sowie hybride Abscheidungsprozesse für Interferenzfarben diskutiert. Neben Schichtentwicklungen am fem Forschungsinstitut werden auch Beispiele aus der Industrie vorgestellt. In diesem Zusammenhang werden Themen wie Umweltfreundlichkeit, präzise Einstellung der Schichtzusammensetzung, Schichthomogenität, Schichthärte, Reproduzierbarkeit, usw. sowie das Problem der Fingerprint-Empfindlichkeit behandelt.

In vielen industriellen Prozessen müssen Oberflächen für nachfolgende Produktionsschritte vorbehandelt werden. Metalle werden nasschemisch gereinigt, verschiedene Kunststoffe geprimert oder mechanisch vorbehandelt, um sie für Klebe- und Lackierprozesse vorzubereiten.
Vor dem Hintergrund einer nachhaltigen und ressourcenschonenden Produktion verlieren diese Prozesse jedoch zunehmend an Bedeutung und werden sukzessive durch das umweltfreundliche Openair-Plasma©-Verfahren mit geringem CO2-Footprint und ohne den Einsatz von Lösungsmitteln ersetzt.
Dieses düsenbasierte Atmosphärendruckplasma aktiviert Kunststoffe, reinigt Metalle und gibt Oberflächen durch Abscheidung sehr dünner plasmapolymerer Beschichtungen neue Eigenschaften. Es ist vergleichsweise kostengünstig zu generieren, da kein Unterdruck benötigt wird. Selbst bestehende Fertigungsprozesse können damit ausgerüstet werden, da die Technik aufgrund ihrer kompakten Bauweise inlinefähig ist. Lediglich elektrische Energie und Luft werden zur Generierung des Plasmas benötigt.
Der Vortrag behandelt einleitend die Themen Plasma und Atmosphärendruck-Plasmatechnik sowie die Oberflächeneffekte des Plasmas und widmet sich dann industriell erfolgreich umgesetzten Produktionsprozessen.
Gezeigt werden diverse Industrieanwendungen von der Kunststoffaktivierung von breiten Paneelen für die nachfolgende Lackierung bis zur ortsselektiven Plasma-Beschichtung von Aluminiumdruckguss-Gehäusen mit antikorrosiv wirkenden Haftvermittlerschichten. Auch der Einsatz von Plasma in der Fertigung von Lithium-Ionen-Batteriemodulen wird vorgestellt. Zudem wird das Thema Umweltfreundlichkeit durch Einsparung von Energie und fossilen Brennstoffen in ausgewählten Anwendungen erläutert.
Abschließend gibt der Vortrag einen kurzen Überblick über aktuelle Forschungsaktivitäten bei Plasmatreat und mögliche Anwendungen der Openair-Plasma-Technik in der Zukunft.

In vielen Sonderwerkstoffen für Hochtemperaturanwendungen wie Turbinenschaufeln, Katalysatoren und Thermoelementen ist Rhenium als Legierungselement enthalten. Alle diese Applikationen setzen eine hohe Schmelztemperatur der Werkstoffe voraus, die durch geringe Anteile von Rhenium, das nach Wolfram die zweithöchste Schmelztemperatur mit 3.186 °C aufweist, erreicht werden. [Naor et al., 2009] Des Weiteren besitzt Rhenium bei hohen Temperaturen eine gute Beständigkeit gegenüber Kriech- und Ermüdungsprozessen sowie in diesem Temperaturbereich einsetzenden chemischen Reaktionen. Wegen des geringen Vorkommens auf der Erde und den damit hervorgerufenen hohen Preisen ist eine breite Anwendung von Rhenium durch klassische Fertigungsverfahren wie urformende oder trennende Verfahren nicht ökonomisch. [Naor et al., 2010]
Einen ressourcenschonenden und wirtschaftlichen Prozess stellt hingegen die galvanische Abscheidung dar, bei dem die geforderten anwendungsabhängigen Eigenschaften in Form einer dünnen Schicht auf kostengünstige Bauteile erzeugt werden können. Rhenium kann aus wässrigen Lösungen galvanisch, jedoch nur mit schlechten Stromausbeuten mit Werten um 10 Prozent, abgeschieden werden. Mithilfe einer Coabscheidung von Nickel kann die Stromausbeute in Laborversuchen auf etwa 90 Prozent gesteigert werden. Bei den Nickel-Rhenium-Legierungsabscheidungen konnten Rheniumabscheideraten mit bis zu 70 Prozent (Gewichtsprozent) realisiert werden. Weiterhin können die Schichteigenschaften durch die Elektrolytzusammensetzung und die Prozessparameter beeinflusst werden.
Die abgeschiedenen Ni-Re-Schichten wurden mithilfe von Rasterelektronenmikroskopie-EDX, Laserscanningmikroskopie sowie Mikrohärteprüfung nach Vickers charaterisiert.

Durch steigende Schichtanforderungen zum Beispiel an die Schichthomogenität an galvanisch abgeschiedene Schichten auf komplex ausgeformter Ware steigen auch die Anforderungen an den Abscheidungsprozess bezüglich Prozesskontrolle bei zum Beispiel Strom- und Badführung. Die dafür nötige Prozessauslegung erfordert ein tiefes Prozessverständnis sowie aufwändige Elektrolyt- und Prozessentwicklung. Um umfangreiche Versuchspläne zu reduzieren und damit Kosten zu sparen, werden auch in der Galvanotechnik immer häufiger numerische Simulationen durchgeführt. Als Grundlage der Simulationen dienen abstrakte mathematische Modelle, die durch einen Satz von physikalischen Parametern wie die Leitfähigkeit des Elektrolyten, die Geometrie der Ware, die Gleichgewichtspotenziale der Elektrodenreaktionen oder die Zellspannung auf die betrachtete Abscheidung spezifiziert werden. Die Auswahl eines geeigneten Parametersatzes stellt sich in der Anwendung oft als große Herausforderung heraus, da diese in der Regel unbekannt sind und aufwändig gemessen werden müssen. Der Vortrag diskutiert moderne Ansätze, um die benötigten Parametersätze zur Modellspezifizierung aus Abscheideexperimenten invers zu berechnen. Der Vortrag gibt Einblick in die Herleitung und approximative Lösung der inversen Probleme, die für die Berechnung der genannten Parametersätze verwendet werden. Die Simulationsergebnisse für die nachgeschärften Modelle werden mit Simulationsergebnissen mit einem aktuellen Parametersatz sowie einfachen experimentellen Messungen verglichen.

Nickelbeschichtungen werden unter anderem verwendet, um die Korrosionsbeständigkeit von metallischen Bauteilen zu erhöhen, oder auch als Beschichtungsmaterial in der Elektronikindustrie. Für Anwendungen zur Galvanoformung ist Nickel neben Kupfer eins der am meisten verwendeten Überzugmaterialien. Für die mechanischen Eigenschaften sowie die Lebensdauer eines solchen Überzuges sind Informationen über die auftretenden inneren Spannungen während der Abscheidung der Schicht essenziell.
Im Beitrag wird diskutiert, wie Anodenmaterial, Netzmittel und andere Elektrolytzusätze sowie die Oberflächenbearbeitung der Anode die inneren Spannungen in galvanisch abgeschiedenen Nickelschichten beeinflussen. Insbesondere wird untersucht, ob kommerziell verfügbare schwefel-depolarisierte Nickelanoden im Vergleich zu hochreinen zusatzfreien Anoden die auftretenden inneren Spannungen in galvanischen Nickelschichten beeinflussen. In diesem Kontext wird auch das Auflösungsverhalten der verschiedenen Anodenmaterialien in Abhängigkeit von der Elektrolytzusammensetzung anhand von Elektrodenpotenzialen erläutert. Weiterhin wird gezeigt, welchen Einfluss die Netzmittel Natriumdodecylsulfat bzw. Perfluoroctansulfonsäure auf die inneren Spannungen haben.

Die Dispersionsabscheidung ist ein chemisches oder elektrochemisches Verfahren, bei dem simultan zur Abscheidung einer elektrisch leitenden Matrix partikuläre Dispersoide mit in die Bindematrix eingelagert werden. Trotz zahlreicher Beiträge zur Modellbildung gibt es bislang keinen allgemein gültigen Ansatz vorherzusagen, ob eine bestimmte Matrix/Dispersoid-Kombination kompatibel ist, sich also eine entsprechende Dispersionsschicht ausbildet, oder ob die Dispersoide ohne sich einzulagern im Elektrolyt verbleiben und so allenfalls einen Effekt auf die Oberflächentopographie ausüben. Teilweise entscheiden vermeintliche Nuancen, ob eine erfolgreiche Einlagerung stattfindet. Hinlänglich bekannt ist in diesem Zusammenhang das unterschiedliche Einlagerungsverhalten von SiO2-Partikeln in Chemisch Nickel- und in galvanisch abgeschiedene Nickelschichten. Während Ersteres problemlos gelingt, ist Letzteres nur möglich, wenn der Hydrophobizitätgrad der SiO2-Partikel durch eine geeignete Funktionalisierung erhöht wird.
Durch Betrachtung der Einlagerung über einen Born-Haber-Kreisprozess im System Matrix/Dispersoid/Elektrolyt soll eine Methode erarbeitet werden, die es in einem ersten Schritt ermöglicht, die grundsätzliche Kompatibilität zwischen einem Matrixmaterial und der jeweiligen Dispersoide vorherzusagen und in einem weiteren Schritt ggf. auch weitere quantitative Aussagen zulässt.

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 Publizitätsverpflichtungen eingeführt, die sicherstellen sollen, dass keine Rohstoffe verwendet werden, die dazu dienen, bewaffnete Konflikte in der Demokratischen Republik Kongo oder einem angrenzenden Land zu finanzieren. Betroffen sind Gold, Wolfram, Zinn und Tantal. 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. Auch Mica (Glimmer) und Kobalt werden nun häufiger genannt und berichtet, auch wenn hierzu (noch) keine Verpflichtung besteht.
Beispiel: Das Lieferketten-Sorgfaltspflichtengesetz (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 Risikomanagement 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 werden können.
Auch in der Oberflächentechnik werden die besagten Mineralien verwendet, etwa bei der Galvanisierung (Gold, Zinn) oder in Farben und Lacken (Glimmer, Gold). Und so kann es sein, dass auch hier die Vorgaben zu Konfliktmineralien eingehalten werden müssen oder im Rahmen der Lieferkettengesetze entsprechende Sorgfaltspflichten zum Tragen kommen.

Begleiten Sie uns auf der Reise von der Konzeptentwicklung bis zu den realen Einsparungen durch den Einsatz eines Energiedatenmanagementsystems in der Galvanotechnik. Der Fokus liegt nicht nur auf der theoretischen Ebene, sondern es wird der gesamte Projektverlauf präsentiert anhand eines realen Beispiels – der Erfolgsgeschichte der Firma Schirmer Galvano Technik. Jeder Schritt, von der initialen Ideenfindung über die Fördermittelbeantragung bis zur Installation sowie Schulungen und Ersteinweisungen wird dabei beleuchtet. Dabei wird stets ein 360-Grad-Blick auf das Energiemanagement beibehalten, einschließlich Energieoptimierung und Power Quality.
Ein 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 unterschreiten. Im Zuge der weiter voranschreitenden Miniaturisierung ist es notwendig, diese Beschichtungsprozesse weiter zu optimieren.
Im Vortrag wird eine alternative und mittlerweile etablierte Methode vorgestellt und mit den Stärken und Schwächen von Trommelgalvanisierung und deren Alternativen verglichen. Die Technologie wurde vor etwa zehn Jahren schon einmal mal im Rahmen der ZVO-Oberflächentage vorgestellt und erfährt nun ein Update.

Immer mehr Oberflächentechnikfirmen stellen sich der aktuellen Herausforderung, Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit in ihren Prozessen zu vereinen. Dazu kommt, dass ein bewusster Umgang mit Ressourcen auch in der Industrie eine immer größere und wichtigere Rolle spielt. Eine bewährte Lösung ist die Abwasseraufbereitung mittels Vakuumdestillation. Dabei gibt es neben der Kreislaufführung, die erlaubt, das gereinigte Destillat wieder in den Prozess zurückzuführen, einen weiteren Ansatzpunkt, um Kosten maßgeblich zu senken.
Mit der modernen VACUDEST ZLD-Technologie, einem Nachkonzentrator, können die Entsorgungskosten des im ersten Schritt anfallenden Verdampfungsrückstands mehr als halbiert werden. Das Besondere an der Technologie: Durch effizientes Energierecycling wird hochwertige Energie in der zweiten nachgeschalteten Verdampfungsstufe genutzt.
Außerdem enthalten anfallenden Rückstände oftmals wertvolle Rohstoffe in Form von gelösten Salzen oder Metallen, deren Wiederverwertung ein zusätzliches ökonomisches Potenzial bietet.
Wie genau das funktioniert und welche weiteren Vorteile dieses innovative Abwassermanagement mit sich bringt, wird im Vortrag erläutert.