3-Schicht-Betrieb elektronische Bautei-le aus Kupfer und Kupferlegierungentrommelgalvanisch vernickelt, verzinntund unternickelt/verzinnt. Die Quali-tätsprüfung der galvanisierten Metalleerstreckt sich über eine Schichtdicken-messung im X-Ray-(Röntgen-)Verfahren,während die Lötfähigkeit über eine Löt-waage ermittelt wird. Des Weiteren wer-den die Parameter der unterschiedlichenEntfettungen sowie der Nickel- und Zinn-

nungsprozess weiter zu verbessern,wobei die Zentrifugentrocknung ent-fallen sollte. Die Harter GmbH liefertedafür eine umfassende Lösung auf derBasis des Airgenex-Verfahrens mit Pla-nung, Fertigung, Montage und Inbe-triebnahme.

Phoenix Feinbau fertigt vielfältigeStanz-, Biege- und Kunststoffteile für dieElektrotechnik- und die Automobilindus-trie. In der Betriebsgalvanik werden im

_____ In seinem Galvanik-Prozess setz-te Phoenix Feinbau, ein Metall verar-beitendes Unternehmen in Lüden-scheid, für die Trocknung unterschied-lichster Bauteile eine herkömmlicheTrommeltrockung mit anschließenderZentrifugentrockung ein. Dieser Ansatzwurde jedoch hinsichtlich seiner Effi-zienz, Energiebilanz und Qualität nichtmehr den steigenden Anforderungengerecht. Ziel war es daher, den Trock-

˚ Bild 1: Trocknungsanlage mit dem Airgenex-Modul (links)und dem Trommeltrockner

Bild 2: Das neue Trocknungsverfahren arbeitet imUmluftbetrieb unabhängig von der Umgebungsluftwodurch sich die Trocknungszeiten verkürzen ˘

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Anstelle einer herkömmlichen Trommeltrocknung mit Zentrifuge hat sich ein Metall verarbeitendes Unternehmen in Lüdenscheid für ein neues Trocknungskonzept entschieden, das mit entfeuchteter Umluft arbeitet. Durch den Wegfall der Zentrifuge wird die mechanische Beanspruchung derBauteile beim Trocknen reduziert. Zusätzlich konnten die Trocknungszeitenund die Energiekosten deutlich reduziert werden.

Energie- und Zeiteinsparung

Effiziente Trocknung in der Trommel

interne Umluftleistung erzielt. Tropfen-abscheider und ein Tropfwasserableit-system gewährleisten eine intensiveUmspülung der Charge mit trockenerProzessluft.

Darüber hinaus werden die Teile beimTrocknen durch weniger Drehbewegun-gen der Trommel geschont. Auch Um-welt und Mitarbeiter werden durch denabluftfreien Betrieb mit Wärmerückge-winnung nicht beeinträchtigt. Die Ener-gieeinsparung ist signifikant und liegtbei etwa 100 000 kWh pro Jahr, zusätz-lich zur Einsparung, die durch die Zen-trifugen-Stilllegung erzielt wird.

Das Trocknungssystem

Im Airgenex-Trocknungssystem wird –im Gegensatz zu herkömmlichen Ver-fahren – die mit Feuchtigkeit beladene,warme Luft nicht in die Umwelt abge-geben, sondern über ein Wärmetau-scher-System wieder zurückgeführt (Bild 2). Dadurch wird Energie zurück-gewonnen und der Luft Feuchtigkeit ent-zogen. Das Trocknen erfolgt aufgrunddes geschlossenen Kreislaufs umge-bungsunabhängig. Die Trocknungszei-ten verkürzen sich erheblich, so dass

zelteile zurück und vermischen sich mitder nächsten Charge.

Mit dem Ausbau der Zentrifuge konn-te außerdem Platz in der Galvanik-Pro-zesslinie eingespart werden. Darüberhinaus wurden die Betriebskosten ge-senkt, indem der Aufwand für Wartungund Ersatzteile sowie Stillstandzeitenreduziert wurden. Nachdem die Zentri-fuge entfernt und der neue Trommel-trockner installiert war, gab es im Hin-blick auf die Produktqualität deutlichweniger Fehlermeldungen.

Trocknung unabhängig von der Raumluft

Der neue Trommeltrockner trägt zumehr Prozesssicherheit und noch höhe-rer Produktqualität bei. Das eingesetzteVerfahren ermöglicht ein Trocknungs-ergebnis, das unabhängig von der Gal-vanikraumluft, von Reinheit, Tempera-tur und Feuchte ist. Eine optimaleUmluftführung durch die Trommelgewährleistet eine sichere Trocknungauch bei sehr enger Trommel-Perfora-tion und dichter Chargenschüttung.Durch spezielle pulverbeschichtete unddruckstarke Ventilatoren wird eine hohe

elektrolyte im firmeneigenen Labor ana-lytisch überwacht.

Bestandteil der Galvanik-Prozessliniewar eine konventionelle Trockenanlage.Die gefertigten Materialien wurden mitden Warenträgern zuerst einer her-kömmlichen Trommeltrocknung zuge-führt und anschließend durch eine Zen-trifugentrocknung geschleust. DiesesTrocknungsverfahren der Materialienentsprach nicht mehr den steigendenQualitätsanforderungen. Das Ziel wardaher die Verbesserung des Trock-nungsprozesses beim Galvanisieren, die Einsparung von Energie und die Still-legung der Zentrifugentrocknung.

Trocknungsaggregat mit Umluftsystem

Kernstück der neuen Trocknungsanla-ge ist ein Airgenex-Trocknungsaggregatmit angepasstem Umluftsystem (Bild 1).Es kommen zwei Trommel-Trocknungs-gehäuse mit je vier pulverbeschichtetenUmluftventilatoren zum Einsatz. Außer-dem wurden eine elektrische Zusatz-heizung mit Luftvolumenstrom-Über-wachung, Temperaturwächter, Sicher-heits-Temperaturbegrenzer, Tempera-turanzeige und -regelung, Halbleiterre-lais, Schütz für Sicherheitsabschaltung,Sicherungsautomat, Schaltschranklüf-ter und Heizregister installiert. Die Ver-fahrensplanung, Konstruktion, Ferti-gung und Montage sowie die Inbetrieb-nahme und Einweisung erfolgten auseiner Hand. Dabei führte die HarterGmbH die Demontage der vorhandenenTrockner und den kompletten Umbauder Galvanik-Ni/Sn-Trockenstation durch.

Höhere Prozesssicherheit ohne Zentrifuge

Ein Ziel bei der Neukonzeption der Trockenanlage war es, die bestehendeZentrifugentrocknung zu ersetzen, umeine höhere Prozesssicherheit zu erlan-gen. Ohne Zentrifuge wird die mecha-nische Beanspruchung der Bauteile beimTrocknen reduziert. Außerdem könnenBedienfehler vermieden werden, diebeim Entleeren der Zentrifuge auftre-ten. Gelegentlich bleiben schon mal Ein-

˚ Bild 3: Praxisnahe Tests im Technikum sichern die kundengerechte Implementierungder Trocknungsanlagen ab

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Die Trocknung dauerte – je nach Bau-teil – 8 bis 10 Minuten und dauertedamit etwa nur halb so lang wie in derVorgängeranlage.

Hohe Energie-Einsparung

Eine entsprechende Energiebetrach-tung dokumentiert das hohe Energie-Einsparungspotenzial, das allein fürden Trommeltrockner erreicht werdenkann. Betrachtet man den vorhandenenTrommeltrockner mit den Leistungen:_ Ventilatoren

(Leistungsfaktor LF = 0,8) = 3,5 kW_ Heizung (LF = 0,9) = 43,2 kW

So ergibt sich daraus eine durch-schnittliche Leistung im Dauerbetriebvon ΣA = 46,7 kW.Aus der Airgenex-Anlage mit:_ Ventilatoren (LF = 0,8) = 10,2 kW_ Airgenex-Modul (LF = 0,85) = 12,8 kW_ Zusatzheizung (LF = 0,4) = 8 kWresultiert eine durchschnittliche Leis-tung im Dauerbetrieb von ΣA = 31 kW.Demnach lässt sich eine Energieein-sparung von 15,7 kW im Vergleich zurVorgänger-Lösung erzielen.

Deutlich schnellere Trocknung

Wie die Versuche zeigen, ist das neueTrocknungssystem etwa doppelt soschnell wie die Vorgängeranlage. Umdenselben Durchsatz zu realisieren,müsste man also zwei Trockner nachdem alten Prinzip einsetzen. Beziehtman sich auf den gleichen Durchsatz,so betragen die Energiekosten bei demneuen System ein Drittel der Vorgänger-Konfiguration. _____|

sich an Lamellen niederschlägt und übereine Ablaufrinne und den Kondensatab-lauf der Trocknungsanlage abläuft. Dieabgekühlte, trockene Luft wird durch denVorerhitzer und den Lufterhitzer ange-saugt und wieder auf etwa 65 °Cerwärmt. So ist der Trocknungskreislaufgeschlossen. Überflüssige Wärme wirdvom Ventilator für Überwärme abgeführt.

Praxisnahe Versuchsreihen vor der Installation

Der Installation bei Phoenix Feinbau gin-gen umfangreiche Trocknungsversucheim Harter Technikum voraus (Bild 3).Dabei waren die Versuchsvorgaben: 3-Schicht-Betrieb (17 Schichten), eineTaktzeit von 5 min, eine maximal Tem-peratur von 80°C und eine Trommel mitSiebstopfengröße 2 x 2 mm und 0,35mm mit Einführung. Es wurden unter-schiedlichste Galvanikteile (Ni undNiSn) mit folgendem Versuchsaufbaugetestet:_ Trommel mit Schlitzperforation

0,4 mm (Siebstopfen)_ Wasserspülung 30 μs/cm, 20 °C, 30

Sekunden Abtropfzeit_ Trommeltrockner mit Halbschale

sowie Airgenex-Entfeuchtungs-modul (4 kW)

_ Temperatur am Airgenex-Ausgang70 bis 75 °C

_ Trommeldrehung 10 bis 20 Sekun-den pro Minute (die restliche Zeitruht die Trommel).

Anlagen kurz und kompakt gebaut wer-den können.

Die niedrige Temperatur schont dieProdukte. Es sind keine Kühlzonen erfor-derlich und die Teile können sofortweiterverarbeitet werden. Das Airgenex-System ermöglicht eine schnelle, Platzsparende Trocknung mit wenigen Trock-nungstakten. Bereits bestehende Trock-nungsanlagen können mit geringemAufwand nachgerüstet werden.

Die Trocknungsanlage besteht aus fol-genden Hauptkomponenten: _ Austrittsstutzen Trockenluft_ Lufterhitzer_ Vorerhitzer_ Luftkühler_ Vorkühler_ Luftfilter_ Eintrittsstutzen Feuchtluft_ Zusatzwärmetauscher_ Ventilator für Überwärme und _ Umluftventilator.

Die mit Feuchtigkeit beladene Luft ausder Trocknungskammer wird über dieWärmetauscher geführt. Dabei wird dieWärme zurückgewonnen. Den zu trock-nenden Komponenten wird kontinuier-lich erwärmte, trockene Luft zugeführt.Dabei zieht der Umluftventilator diefeuchte Luft von der zu trocknenden Wareab und führt trockene Luft wieder zu.

Die feuchte Luft wird in Vorkühler undLuftkühler abgekühlt. Dadurch wird ihrgespeicherte Feuchtigkeit entzogen, die

Phoenix Feinbau GmbH & Co.KG

Die Phoenix Feinbau GmbH & Co KG mit Sitz in Lüdenscheid hat über mehr als 60Jahre Know-how in der Metallverarbeitung. Rund 500 Mitarbeiter fertigen metalli-sche Stanz- Biegeteile und montierte Komponenten. Das Unternehmen verfügt übereine hohe Fertigungstiefe bei Metallteilen mit einem eigenen Werkzeug- undMaschinenbau. Die Produkte werden in der Elektro-, Elektronik- und Automobilzu-lieferindustrie eingesetzt. Neben der Fertigung von metallischen Stanz- und Biege-teilen bietet das Unternehmen die Montage von komplexen Teilen sowie die Herstel-lung von Komponenten inklusive Kunststoffteilen und Elektronik an. Phoenix Feinbau ist Mitglied der Phoenix Contact-Gruppe, die neben dem Stamm-haus Phoenix Contact in Blomberg die Gesellschaft Phoenix Contact Electronics inBad Pyrmont mit der Fertigung von elektronischen Baugruppen in SMT-Technologiesowie mehr als 40 internationale Vertriebsgesellschaften umfasst. Die Phoenix Contact-Gruppe hat heute eine Belegschaftsgröße von 7500 Mitarbeitern.

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Die Autoren:

Joachim Bach, Harter GmbH, Stiefenhofen, Tel. 08383-9223-0,

joachim.bach@harter-gmbh.de , www.harter-gmbh.de

Frank Daube, Phoenix Feinbau GmbH & Co KG, Lüdenscheid, Tel. 02351-4306-0,

fdaube@phoenixcontact.com, www.phoenixfeinbau.de