Projektpartner:Löt- und Schweißgeräte GmbH, Aichwald,Baden-Württemberg
Projekttitel: Substitution galvanischer Verfahren mittels sekundärer Plasmastrahlbeschichtung (AZ: 07105)
Fördersumme:Fördersumme: 279.000,00 DM
Zielsetzung und Begründung: Im Bereich der Beschichtung von Oberflächen werden heute vielfach galvanische Oberflächenveredlungsverfahren eingesetzt. Obwohl in diesem Bereich durch neu entwickelte Verfahrenstechniken schon gravierende umweltrelevante Vorteile erreicht wurden, fallen doch bei vielen kleineren Lohngalvaniken noch umfangreiche Mengen belasteten Abwassers und Schlamms an.
Die Firma LSG baut und entwickelt seit mehreren Jahren Ionenstrahl-Behandlungsanlagen und Plasmaspritzsysteme für die Reinigung und Beschichtung von Oberflächen mit kleineren Leistungen bis zu 1 kW. Bisher konnte sich die Plasmabeschichtungstechnik nicht im großen Umfang durchsetzen, da es sich im Vergleich zur Galvanik um eine relativ teure und empfindliche Hochtechnologie handelt. Der Ansatz des Antragstellers besteht darin, einerseits durch die Nutzung von verfügbaren robusten und preisgünstigen Vakuummeßsystemen und Pumpsystemen sowie leistungsfähiger Rechner zur Steuerung der Anlagen die Vakuumbeschichtungstechnik zu einer Oberflächenveredelungsmethode weiterzuentwickeln, die im Bereich der Lohnbeschichtung der Galvanik technisch und wirtschaftlich gleichwertig oder überlegen ist. Neben der Nutzung einfacher und robuster Komponenten ist es erforderlich, die bisher verfügbaren Ionenquellen in ihrer Leistung um den Faktor 10 zu steigern, um auch wirtschaftlich vertretbare Beschichtungszeiträume zu erzielen.
Das Projekt wird in zwei Phasen durchgeführt. In der ersten Projektphase sind zunächst der Entwicklungsumfang zur erforderlichen Leistungssteigerung der Ionenquelle und erste orientierende Beschichtungsversuche enthalten. In einer zweiten Projektphase soll dann die vorhandene Anlagentechnik in ihren Verfahrensparametern an die Beschichtung verschiedener Substrate mit unterschiedlichen Beschichtungsmaterialien angepaßt werden. Zur Untersuchung der hergestellten Beschichtungen wird ein Unterauftrag an das FEM Forschungsinstitut für Edelmetalle und Metallchemie, Schwäbisch Gmünd, vergeben. Die Bewertung der erzielten Beschichtungen im Hinblick auf Kundenanforderungen und wirtschaftliche Betriebsweise erfolgt in Zusammenarbeit mit einem kleinen Lohngalvanikunternehmen.
Der Vorteil der zu entwickelnden Vakuumbeschichtungstechnik mittels eines Plasmastrahls liegt vor allem darin, daß es sich um ein abwasserfreies und weitgehend abfallfreies Verfahren handelt. Der Energieverbrauch der Plasmastrahlbeschichtung liegt momentan noch etwas über den Werten, die für eine galvanische Oberflächenbeschichtung anzusetzen sind. Im Rahmen des Vorhabens ist jedoch auch in diesem Punkt eine Optimierung vorgesehen, so daß nach Abschluß der Entwicklung abhängig vom Einsatzfeld bezüglich der Energieverbräuche mindestens ein Gleichstand zwischen Plasmastrahlbeschichtung und galvanischer Beschichtung erwartet werden kann.
Im vorliegenden Fall hat sich ein im Bereich der Plasmastrahlbeschichtungstechnik hochspezialisiertes Unternehmen zum Ziel gesetzt, dieser bisher sehr teuren und empfindlichen Technologie unter Nutzung einfacher und preisgünstiger Komponenten ein breiteres Anwendungsfeld zu erschließen. Neben der umweltrelevanten Tatsache, daß sich mit diesem Verfahren nach der Optimierung bei mit der Galvanik vergleichbarem Energiebedarf abwasserfrei und abfallarm Oberflächen beschichten lassen, besteht aus werkstofftechnologischer Sicht darüber hinaus die Möglichkeit, Beschichtungen aufzubringen, die über die Galvanik nicht zugänglich sind. Als Beispiel läßt sich hier anführen, daß bei der Verchromung von Stahlteilen auf galvanischem Weg immer die vorherige Abscheidung von Kupfer- und Nickelschichten erforderlich ist. Bei der Plasmastrahlbeschichtung läßt sich nach den durchgeführten Vorversuchen der Firma LSG mit großer Wahrscheinlichkeit die Chromschicht direkt auf die Stahlteile aufbringen, lassen sich so mehrere Verfahrensschritte einsparen.