Cost Engineering und Entwicklungspartnerschaft aus Beschichter-Sicht

Die fachliche Kommunikation entlang der gesamten Wertschöpfungskette aller Lieferanten und die gemeinsame Bestimmung von Bauteilgeometrie, Design und Schichtsystem sind in der Zusammenarbeit essentiell. Unter Umständen wird sogar Einfluss auf das Grundmaterial des Bauteils und seine Qualität genommen, um später gewünschte Material- und Oberflächeneigenschaften möglichst kostengünstig realisieren zu können. Galvanotechnisch  bestimmen die angestrebten Oberflächeneigenschaften wie z. B. erforderlicher Korrosionsschutz, funktionelle Aspekte wie Reibungskoeffizient, Chemikalienbeständigkeit, dekorative Eigenschaften wie bspw. Glanzgrad oder Farbwünsche maßgeblich die Wahl der geeigneten Beschichtung.

Bauteil-Konstruktion aus galvanotechnischer Sicht

Oft werden diese Aspekte der Bauteil-Eigenschaften erst nach vollendeter Konstruktion betrachtet. Dabei bringt ein frühzeitiges Einbinden des galvanotechnischen Fachmanns Vorteile: „Bei der Produktentwicklung ist die Oberfläche oft der letzte betrachtete Faktor“, so Michael Imme, Innovations- und Projektmanager Holzapfel Group. „Welche Eigenschaften soll das Bauteil haben? Benötigt es eine Oberfläche/Beschichtung? Wenn ja, welche? Bei diesen und ähnlichen Fragen setzt die Projektarbeit von uns als Beschichter an.“

Wünschenswert wäre aber ein viel früheres Einbinden des galvanotechnischens Fachmanns, ist Immel überzeugt: „Wenn wir schon frühzeitig in die Entwicklungsarbeit eingebunden werden, ist ein galvanisiergerechtes Konstruieren möglich, das viele Faktoren schon im Vorfeld begünstigen und potentielle Schwierigkeiten bei der späteren Beschichtung ausmerzen kann.“ Meist wird dem Beschichter nach erfolgter Konstruktion ein Lastenheft vorgelegt, das bspw. aufzeigt, wie das Anforderungsprofil des Bauteils im weiteren Verbau ist, welche Sicherheit und welcher Korrosionsschutz überhaupt erforderlich sind. Darauf basierend empfiehlt der Beschichter eine Oberfläche und auch Schichtstärke.

„Werden wir jedoch früher eingebunden, kann auf die Konstruktion bereits so Einfluss genommen werden, dass kostengünstiger beschichtet werden kann“, erklärt Immel und nennt Beispiele: „So kann etwa eine Bohrung vorgesehen werden, um Luftblasen oder Lufteinschlüsse beim Beschichten zu verhindern. Oder die Konstruktion kann so angepasst werden, dass mehr Bauteile auf ein Gestell passen oder aber sogar statt auf dem Gestell kostengünstiger in der Trommel galvanisiert werden kann.“ Der Galvaniseur kann aus Sicht nachfolgender Behandlungsschritte (Beschichtung/Oberfläche) Vorschläge unterbreiten, die das Bauteil vergünstigen würden, und mit dem Kunden gemeinsam prüfen, ob es konstruktionstechnisch umsetzbar ist. Ein Beispiel wäre etwa, eine „Nase“ an einem Bauteil so zu konstruieren, dass eine Trommelbeschichtung möglich ist, statt die Bauteile aufwendig als Gestellware zu beschichten. „Hier ließe sich zum Teil richtig Geld sparen, indem der Galvano-Fachmann in der Projektphase involviert wird und nicht erst beim fertigen Produkt“, ist Innovations- und Projektmanager Immel sicher. „Unser Ansatz ist, gemeinsam mit unserem Kunden und ggf. auch dessen Endkunden in der Konstruktionsphase zu unterstützen und galvanotechnisches Wissen einzubringen, dass der Konstrukteur unter Umständen nicht im Blick hat.“ Nach den Erfahrungen der Holzapfel Group können, bezogen auf die Oberflächenbeschichtung und die daraus resultierenden Kosten, bis zu 50% Kosteneinsparung erzielt werden.

Beschichtung verhilft Bauteilen nicht nur zu optimierten Eigenschaften, sondern auch zu neuen

Auch in anderer Hinsicht kann es lohnenswert sein, galvanotechnisches Wissen schon in der Konstruktionsphase eines Bauteils mit einzubringen, ist auch Michael Kolb überzeugt. Kolb ist ebenfalls Innovationsmanager bei der Holzapfel Group und war bereits an zahlreichen Entwicklungsprojekten beteiligt: „Wir kommen oft erst ins Spiel, wenn Konstruktion und Kalkulation weitgehend abgeschlossen sind. Dabei wäre es oft sogar möglich, bereits günstigere Grundmaterialien einzusetzen und diese mittels Beschichtung mit den erforderlichen Oberflächeneigenschaften zu versehen. Wir können günstige Substrate mit besonderen Oberflächen beschichten, die dem Bauteil zu spezifische Eigenschaften verhelfen können, zum Beispiel Lötfähigkeit, Absorptionsgrad, Reflexionsvermögen, katalytische Funktionen, Wirkungsgradverbesserung, Reibbeiwertänderung, Verschleißverhalten und UV-Beständigkeit.“

Viele konkrete Anwendungsfälle zeigen Erfolg der Vorgehensweise
Beispiele für solche galvanogerechten Bauteilkonstruktionen oder auch für Beschichtungen, die sich den Bauteilerfordernissen exakt anpassen, gibt es im Hause Holzapfel Group viele. Prädestiniert ist das Verfahren Zink-Nickel FleXXKorr, eine biegefähige Zink-Nickel-Schicht, die als Korrosionsschutz für Rohre eingesetzt wird, etwa in der Automobilindustrie (Hydraulikleitungen) oder im Anlagenbau. Aufgrund des beim Beschichtungsprozess umständlichen und kostspieligen Handlings bereits gebogener Rohre stellte ein Kunde der Holzapfel Group die Herausforderung, ein Zn-Ni-Verfahren zu entwickeln, mit dem Rohre erst nach dem Beschichten gebogen werden können. Dabei musste die Beschichtung dem anschließenden Biegevorgang standhalten und gleichzeitig eine hohe Korrosionsbeständigkeit erreichen.

In enger Zusammenarbeit dem Kunden, der die Entwicklung auch mit Tests begleitet hat, und einem Verfahrenslieferanten hat die Holzapfel Group als Antwort auf diese Anforderungen Zn-Ni FleXXKorr entwickelt. Mit dem biegefähigen, verformbaren Korrosionsschutz auf Zink/Nickel-Basis können Rohrleitungen und Hydraulikleitungen, aber auch gebördelte Bauteile oder Blechteile wie Spindelrohe und Magnetgehäuse nach dem Beschichtungsprozess gebogen bzw. verformt werden. Der Prozess spart nicht nur Beschichtungskosten, weil im geraden Zustand mehr Teile auf ein Gestell passen, sondern auch Logistikkosten, weil auch mehr Teile je Ladungseinheit transportiert werden können, wenn die Rohre noch nicht gebogen sind. Das Fazit für Zn-Ni-FleXXkorr lautet also mehr Teile, weniger Logistik (Volumen) und weniger Prozessrisiko. Zudem kann der Kunde Biege- und Montageprozesse auf einer automatisierten Anlage in einem Arbeitsgang komplett durchführen. Vorher mussten die Hydraulik-Leitungen in zwei Arbeitsgängen, zwischen denen das Beschichten lag, erst gebogen und später montiert werden.

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Bildunterschriften:

HolzapfelGroup_Zink-Nickel_FleXXKorr:
Gelungenes Beispiel für galvanisiergerechtes Konstruieren: Zink-Nickel FleXXKorr, eine biegefähige Zink-Nickel-Schicht, ist ein „Paradebeispiel“ für Cost Engineering. Die frühzeitig im Projekt gestartete gemeinsame Entwicklungsarbeit mit einem Kunden sorgte für wesentlich effizientere Prozesse, von denen heute – acht Jahre nach der Entwicklung – viele Kunden des Beschichters in der Serienproduktion profitieren. Bei der Beschichtung von Rohrleitungen und ähnlichen Artikeln im gestreckten Zustand können die Warenträger der Beschichtungsanlagen effektiver belegt und so höhere Stückzahlen in einem Durchlauf beschichtet werden. Zudem können die Kunden Biege- und Montageprozesse in einem Arbeitsgang durchführen.

HolzapfelGroup_Eloxal_Hybrid:
Auch für wirtschaftliche Anodisierung eines Aluminium-Kunststoff-Bauteils aus der Konsumgüter-Branche spielte die Gestelltechnik bei der Realisation des Projekts eine wichtige Rolle. Gleichzeitig können die bereits hinterspritzten Bauteile anodisiert werden, ohne dass der Kunststoff Schaden nimmt. Das bringt im Handling und im Prozessablauf Vorteile. Zudem wird durch Hinterspritzung des Metalls mit Kunststoff und das anschließende Eloxieren die reine Metalloberfläche mit ihrer charakteristischen metallischen Optik und Haptik erhalten und dem Kunden ein Vollmaterial suggeriert.

HolzapfelGroup_Gestellbau:
Die Bestimmung der passenden Gestelltechnik mit möglichst hohen Belegungszahlen je Beschichtungsvorgang ist ein entscheidender Punkt, um effizient zu beschichten.