Días de superficie ZVO 2022

- Parte 3 - El último día de la conferencia volvió a ofrecer un notable abanico de ponencias. Un apasionante bloque de temas fue "Nuevos requisitos para la galvanoplastia y la tecnología de superficies", del que se informa en su totalidad. Esta parte final de las Jornadas de la Superficie también se centró en los avances en la tecnología de instalaciones y control, que ya se habían debatido en la tarde del día anterior. Se trató sobre todo de la digitalización y la inteligencia artificial (IA).

IA y digitalización en la galvanotecnia

Jóvenes científicos intercambian conocimientos al margen del eventoAlprincipio de su presentación, Andreas Scholz, de Aucos AG, planteó la cuestión de las ventajas prácticas del uso de la tecnología de IA en la tecnología de superficies.

Scholz utilizó un circuito de Fórmula 1 para ilustrar los retos a los que se enfrenta la tecnología de galvanoplastia cuando se utiliza la inteligencia artificial en la tecnología de control. Utilizando el ejemplo del control del programa de conducción, explicó cómo pueden tomarse las mejores decisiones y predicciones basándose en el análisis de los valores existentes. Las aplicaciones de aprendizaje automático mejoran con el uso y son más precisas cuantos más datos tienen disponibles. La red neuronal aprende durante el uso y optimiza otras aplicaciones, por ejemplo para calcular la capacidad de nuevas plantas. En este caso, se trata de reconocer errores de recubrimiento incluso antes de que los componentes hayan entrado en el sistema y calcular dinámicamente los movimientos de transporte.

A continuación, Sebastian Breuckmann, de DITEC, habló sobre la implantación de Galvanoplastia 4.0, con especial atención al mantenimiento predictivo, la gestión de electrolitos, la revisión de la IA, el estado y las perspectivas. Como industria orientada a procesos, la galvanoplastia representa un campo de aplicación particularmente desafiante para la implementación del concepto de Industria 4.0 debido al gran número de materiales de entrada e interacciones.

Breuckmann demostró que en la actualidad se están dando pasos significativos en la tecnología de la galvanoplastia hacia la aplicación práctica de la Galvanoplastia 4.0. La gestión del mantenimiento consiste en crear una planificación anticipada lo más precisa posible y evitar fallos inesperados del sistema. Con el conocimiento del historial de mantenimiento relacionado con el objeto, se pueden planificar mejor los recursos para las tareas de mantenimiento, como las piezas de repuesto o el personal necesarios. Se puede aumentar la disponibilidad de la planta evitando paradas de producción por averías e introduciendo paradas de mantenimiento planificadas, que generalmente requieren menos mantenimiento. La gestión de electrolitos también está en el centro de la evolución, con diversos retos y oportunidades. El primer paso consiste en analizar la situación actual y, a continuación, definir los objetivos para optimizar el proceso y garantizar su estabilidad. Breuckmann también destacó algunas estrategias posibles para la gestión de electrolitos, como la corrección de los parámetros electrolíticos a los valores objetivo después de analizarlos o mediante correcciones periódicas. El uso de la IA ofrece un gran potencial de optimización.

Nuevos requisitos para la galvanoplastia y la tecnología de superficies Nuevo sistema de aislamiento de bastidores

La fuerza de las mujeres de Schwäbisch Gmünd: Heidi Willing (izquierda) y Gloria Lanzinger de femSalvatore Bongiorno, de Galvatore Plating & Equipment, presentó un innovador sistema de aislamiento de bastidores para aplicaciones sin cromo en la galvanotecnia de plásticos (lea nuestro artículo técnico en la pág. 1563). Este sistema de aislamiento de bastidores se desarrolló para cumplir los últimos requisitos de la UE y permitir el revestimiento de plásticos (ABS, ABS/PC y PA) sin Cr(VI). El bastidor consiste en un PVC estándar sobre el que se aplica una barrera de absorción (mezcla de fluoropolímeros especialmente desarrollada). El grosor de la capa de la barrera de absorción suele ser de 250-400 µm, la dureza de 29-39 Shore D (dureza Shore D - ensayo de elastómeros y termoplásticos resistentes) y el ángulo de contacto de 95-114°. Pruebas anteriores han demostrado que el sistema de aislamiento del bastidor tiene una gran resistencia térmica y química en medios ácidos. El uso de este sistema de bastidor ha reducido drásticamente el consumo de agentes oxidantes y, por tanto, ha aumentado la estabilidad del proceso de decapado. Las reacciones químicas pueden evitarse durante el pretratamiento. Otras reducciones de costes se derivan de la eliminación del arrastre en todo el proceso de recubrimiento y de los productos químicos de las aguas residuales, lo que significa que se producen menos lodos metálicos. La mejora del efecto de aclarado se traduce en un menor consumo de productos químicos de proceso. Sólo se recubre la superficie de contacto real. Esto también se traduce en un menor consumo de metal (Cu/Ni). A diferencia del aislamiento de bastidor convencional, se puede evitar la formación de poros en los contactos y, por tanto, el riesgo de formación de brotes metálicos. Según Bongiorno, se espera que la patente se conceda a finales de 2022. La producción de esta variante de bastidor comenzará entonces en 2023. Todavía se están buscando fabricantes para estos bastidores.

Directriz de sostenibilidad automovilística SAQ 4.0

SAQ 4.0 es una autoevaluación sobre el tema de la sostenibilidad en una plataforma de Internet desarrollada conjuntamente por los fabricantes de equipos originales para todos los proveedores mundiales, sobre la que habló Andreas Redaoui, de TopQM-System AG. Se espera que los proveedores de automoción cumplan y confirmen las directrices para mejorar la sostenibilidad.

La presentación sobre IA en galvanoplastia cautivó a muchos expertos del sector

Los principales capítulos del SAQ 4.0 son:

• Gestión
• Condiciones laborales y derechos humanos
• Salud y seguridad en el trabajo
• Ética empresarial (lo que está permitido)
• Medio ambiente (directrices medioambientales, sistemas de gestión)
• Gestión de proveedores (requisitos de sostenibilidad para los proveedores)
• Adquisición responsable de materias primas

A continuación, Redaoui explicó los siete capítulos principales y dio consejos prácticos para cargar y cumplimentar la lista de verificación de la evaluación SAQ 4.0 utilizando como ejemplo la profundidad de los requisitos de VW y BMW. El número de empleados para los documentos de verificación y los requisitos de certificación ISO es muy importante. En cuanto a la protección de datos y la confidencialidad de los datos sensibles de la empresa y los datos personales de los participantes, Redaoui señaló que sólo se publican los datos que se dan a conocer. Con sus observaciones, dio respuestas esenciales a la cuestión de los conceptos de sostenibilidad en la empresa. Este tipo de documentación será esencial para los proveedores de la industria del automóvil en el futuro.

Invertir en secado respetuoso con el clima con financiación estatal

Elempresario Ramisch tampoco escatimó críticas en LeipzigSegúnReinhold Specht, de Harter GmbH, la construcciónmodernade instalaciones requiere procesos de alto rendimiento y energéticamente eficientes, también en el ámbito del secado de componentes. Componentes completamente secos, superficies sin manchas, reducción del tiempo de ciclo y ahorro de energía, ya sea en bastidores, tambores, cestas o cintas transportadoras: estas son cuestiones que se están llevando a cabo hoy en día. Para alcanzar estos objetivos, Specht ha presentado el secado por condensación basado en bombas de calor. El corazón del secado por condensación es la tecnología de deshumidificación de alta eficacia. Mediante la deshumidificación con aire extremadamente seco en un sistema energéticamente cerrado, los componentes se secan de forma rápida, segura y ahorrando energía. El secado tiene lugar en un rango de temperatura variable de 20 a 90 °C, en función de las necesidades. Specht explicó que con el sistema de secado presentado es posible ahorrar un 75% de energía en comparación con los sistemas de secado convencionales. Como complemento u opción, puede ofrecerse un sistema de soplado sin aire comprimido, fijo o móvil, en el secadero de cremallera o como estación independiente. Mediante el uso de un ventilador potente y altamente eficiente, se pueden generar grandes volúmenes de aire que se distribuyen por toda la longitud de la barra de soplado en lugar de en puntos específicos. Esta tecnología de secado ha sido clasificada por el Estado como subvencionable (financiación federal para la eficiencia en la economía). La subvención estatal corre a cargo de la BafA (Oficina Federal de Economía y Control de las Exportaciones) y puede llegar hasta el 40% en el caso de las PYME y hasta el 30% en el de las grandes empresas. Según Specht, la solicitud se hace a través del servicio de asesoramiento energético de la BafA. Los costes ascienden a unos 3.000 euros. No obstante, los costes de la consulta/solicitud de energía también son subvencionables con cargo al módulo 4.

Recuperación de materiales reciclables a partir de ácidos, álcalis y metales

Rainer Klein, de Spiraltec GmbH, presentó el módulo de membrana enrollada desarrollado por su empresa para el análisis de difusión para la recuperación de ácidos, álcalis y metales. El proceso de separación por membrana se basa en el flujo de dos fluidos diferentes a través de dos canales, separados por una membrana selectiva semipermeable. El proceso es posible en co-corriente o contra-corriente.

El módulo de membrana en espiral tiene un diseño compacto (altura del módulo 600 mm, diámetro 210 mm) y puede configurarse de forma flexible gracias a su diseño modular (1-10 módulos). Cada módulo puede regenerar unos 15 litros de solución de baño por hora.

Klein continuó explicando que este módulo puede lograr hasta un 90-95% de recuperación de ácido, hasta un 75% de recuperación de álcali y hasta un 98% de recuperación de metal, dependiendo de la relación de flujo de volumen seleccionada y de la concentración de metal. Presentó los siguientes ejemplos de aplicación:

• Reciclado de decapado de acero con ácido sulfúrico (recuperación del ácido por prefiltración, microfiltración, diálisis por difusión).
• Reciclado de baños brillantes de aluminio (estación de dilución, diálisis por difusión, intercambiador de cationes, evaporador)
• Solución de sulfato de cobre y ácido sulfúrico (recuperación del ácido, electrólisis del sulfato de cobre por prefiltración, microfiltración, diálisis por difusión, electrólisis)
• Recuperación del decapante HCl durante la galvanización en caliente (prefiltración, ultrafiltración para separar el aceite, diálisis por difusión).

El uso selectivo de la diálisis difusiva como etapa intermedia permite aumentar la eficiencia económica de un proceso global de reciclado. El aumento del precio de los productos químicos podría abrir interesantes campos de aplicación adicionales para el módulo de membrana, ya que, a diferencia del uso de intercambiadores de iones, no se utilizan grandes cantidades de productos químicos para la regeneración de las resinas.

Requisitos de protección contra la corrosión para el cromado decorativo en automóviles: Cr(III) frente a Cr(VI)

Rolf Pofalla, de MacDermid Enthone GmbH, empezó destacando que el cromado con Cr(III) se ha convertido en parte integrante del sector de la automoción y está ya bien establecido. Los requisitos legales (como REACh) y el interés por los procesos respetuosos con el medio ambiente, las tendencias hacia la individualización (color) y los requisitos especiales para la protección contra la corrosión han llevado a un uso creciente de los procesos de Cr(III) en los últimos años.

Los distintos requisitos de las especificaciones de los fabricantes de equipos originales son criterios importantes a la hora de aplicar un proceso de Cr(III) adecuado. A continuación, Pofalla explica los aspectos clave que deben tenerse en cuenta:

• Composición del electrolito y propiedades de capa alcanzables (valores de color)
• Influencia de la composición de la capa en la medición del grosor de la capa (las capas de color claro se miden con métodos estándar, mientras que las capas de color oscuro requieren un factor de corrección).
• Material del ánodo (se está investigando la eliminación de los ánodos de iridio, posible uso de ánodos de óxido mixto)
• Vida útil del ánodo
• Postratamiento (uso muy frecuente, comprobar si es absolutamente necesario, conformidad con REACh)
• Influencia de los procesos de postratamiento en la contaminación y el tratamiento de las aguas residuales
• Influencia de los agentes complejantes en el tratamiento de las aguas residuales

Estos aspectos son criterios para la optimización del proceso.

Recubrimiento galvánico químico sin cromo (VI) de piezas de plástico de fabricación aditiva

Según el Dr. Jürgen Hofinger, de Biconex GmbH, la fabricación aditiva de componentes de plástico ha cobrado mucha importancia en los últimos años. La impresión 3D de metales también está ya consolidada, pero tiene que superar mayores obstáculos técnicos que los plásticos. Esto hace que los procesos combinados basados en la producción de componentes de plástico con posterior recubrimiento galvánico sean aún más interesantes. Biconex GmbH está especializada en procesos de pretratamiento de plásticos procedentes de la impresión 3D para su posterior recubrimiento químico o galvánico. La atención se centra en el desarrollo de nuevos procesos sin cromo (VI). En su conferencia, Hofinger presentó las tecnologías actuales de impresión 3D y las posibles tecnologías de pretratamiento y recubrimiento:

• FDM (modelado por deposición fundida): tecnología de impresión 3D más utilizada, dispositivos de bajo coste disponibles.
• SLS (sinterización selectiva por láser): térmicamente resistente, superficie ligeramente rugosa, por tanto buena fuerza adhesiva, no requiere decapado agresivo, estructura no completamente densa
• MJK (fusión por chorro múltiple): Estos plásticos ofrecen la mejor opción para el recubrimiento posterior, la adherencia no es tan buena como con SLS, no es necesario un decapado agresivo, es posible una impresión rápida
• SLA (estereolitografía): proceso más antiguo, proporciona componentes isótropos de alta precisión con una superficie lisa, requiere decapado, el éxito del recubrimiento depende mucho del material

Hofinger explicó que el revestimiento PVD es adecuado como capa inicial, pero depende mucho de la geometría. El revestimiento alcanza sus límites con geometrías complejas. Y la fijación de los componentes al bastidor es también un requisito esencial para el procesamiento de pedidos.

Aleaciones Fe-Cr-Ni y la consideración de la deposición a partir de electrolitos de Cr(III)

Dominik Höhlich trabaja en el Departamento de Tecnología de Materiales y Superficies de la Universidad Tecnológica de Chemnitz. Los aceros de alta aleación se utilizan habitualmente en aplicaciones que exigen una gran resistencia a la corrosión y al desgaste, afirma Höhlich. Las investigaciones de la Universidad Tecnológica de Chemnitz se centran en probar un sustituto utilizando aceros de baja aleación con recubrimientos de Fe-Cr-Ni, depositados a partir de electrolitos de Cr(III). La galvanoplastia de esta aleación podría ser de gran interés económico, ya que también podría ser una alternativa a los sistemas de cromo brillante (depositados a partir de electrolitos de Cr(III)). La aplicación directa de capas de aleación Fe-Cr-Ni sin grietas y gruesas (> 10µm) ofrece la ventaja de que se puede prescindir de las capas intermedias de cobre y/o níquel. Höhlich presentó los resultados actuales de las investigaciones. Las investigaciones se llevaron a cabo con diferentes densidades de corriente, corriente pulsada y corriente continua escalonada. Con esta última (10s on, 5s off) se pudieron depositar buenas capas con un contenido de Cr del 26 %. Se puede depositar una capa sin grietas con una dureza significativamente superior a la del acero al Cr-Ni. No se registró ninguna pérdida de dureza debido a la deposición por etapas. El espesor de la capa es de 10 µm.

La dureza de la capa de cromo duro aún no se ha podido alcanzar con las pruebas realizadas. Se continuará con el tema del desarrollo y se centrará la atención en aumentar la dureza de la capa depositada.

Prohibición del cromo (VI) en la impresión en huecograbado: opciones y sistemas alternativos

En la impresión en huecograbado, los rodillos de acero se cobrizan, luego se imprimen y finalmente se croman, explicó el ponente Dr. Julius Gröne, de Matthews International. Actualmente, el cromado se sigue realizando con electrolitos que contienen Cr(VI). Pero también en este caso es necesario sustituir estos electrolitos que contienen Cr(VI) por otros sistemas de recubrimiento. Estos sistemas de recubrimiento deben ser comparables en cuanto a las propiedades relevantes (alta dureza, muy buena resistencia a la abrasión, muy buena protección contra el deslustre, buena protección contra la corrosión, microfisuras) y, al mismo tiempo, ser compatibles en cuanto a costes.

Hasta la fecha se han investigado los siguientes sistemas de recubrimiento alternativos:

• Niquelado cilíndrico: problemas por abrasión
• Níquel químico: demasiado caro
• Zinc-níquel: buena dureza, buena impresión, pero los resultados no son muy buenos, se seguirán investigando
• Cr(III): Surgieron problemas debido a la dureza del recubrimiento, la protección contra la corrosión, el esfuerzo que supone el recubrimiento y los costes.

Los revestimientos se sometieron a pruebas de serigrafía, comportamiento a la presión y resistencia del revestimiento con probadores de color. En resumen, puede decirse que todos los sistemas de revestimiento mencionados no alcanzaron el éxito requerido. La empresa espera recibir más financiación y solicitó apoyo para resolver el problema del desprendimiento del electrolito de Cr(VI) en la impresión en huecograbado.