Effiziente Trocknung in der Trommel

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  • 3-Schicht-Betrieb elektronische Bautei-le aus Kupfer und Kupferlegierungentrommelgalvanisch vernickelt, verzinntund unternickelt/verzinnt. Die Quali-ttsprfung der galvanisierten Metalleerstreckt sich ber eine Schichtdicken-messung im X-Ray-(Rntgen-)Verfahren,whrend die Ltfhigkeit ber eine Lt-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 liefertedafr eine umfassende Lsung auf derBasis des Airgenex-Verfahrens mit Pla-nung, Fertigung, Montage und Inbe-triebnahme.

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

    _____ In seinem Galvanik-Prozess setz-te Phoenix Feinbau, ein Metall verar-beitendes Unternehmen in Lden-scheid, fr die Trocknung unterschied-lichster Bauteile eine herkmmlicheTrommeltrockung mit anschlieenderZentrifugentrockung ein. Dieser Ansatzwurde jedoch hinsichtlich seiner Effi-zienz, Energiebilanz und Qualitt 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 unabhngig von der Umgebungsluftwodurch sich die Trocknungszeiten verkrzen

    X JOT 11.2006

    sonderteil galvanotechnik

    Anstelle einer herkmmlichen Trommeltrocknung mit Zentrifuge hat sich ein Metall verarbeitendes Unternehmen in Ldenscheid fr ein neues Trocknungskonzept entschieden, das mit entfeuchteter Umluft arbeitet. Durch den Wegfall der Zentrifuge wird die mechanische Beanspruchung derBauteile beim Trocknen reduziert. Zustzlich 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 gewhrleisten eine intensiveUmsplung der Charge mit trockenerProzessluft.

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

    Das Trocknungssystem

    Im Airgenex-Trocknungssystem wird im Gegensatz zu herkmmlichen Ver-fahren die mit Feuchtigkeit beladene,warme Luft nicht in die Umwelt abge-geben, sondern ber ein Wrmetau-scher-System wieder zurckgefhrt (Bild 2). Dadurch wird Energie zurck-gewonnen und der Luft Feuchtigkeit ent-zogen. Das Trocknen erfolgt aufgrunddes geschlossenen Kreislaufs umge-bungsunabhngig. Die Trocknungszei-ten verkrzen sich erheblich, so dass

    zelteile zurck und vermischen sich mitder nchsten Charge.

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

    Trocknung unabhngig von der Raumluft

    Der neue Trommeltrockner trgt zumehr Prozesssicherheit und noch hhe-rer Produktqualitt bei. Das eingesetzteVerfahren ermglicht ein Trocknungs-ergebnis, das unabhngig von der Gal-vanikraumluft, von Reinheit, Tempera-tur und Feuchte ist. Eine optimaleUmluftfhrung durch die Trommelgewhrleistet eine sichere Trocknungauch bei sehr enger Trommel-Perfora-tion und dichter Chargenschttung.Durch spezielle pulverbeschichtete unddruckstarke Ventilatoren wird eine hohe

    elektrolyte im firmeneigenen Labor ana-lytisch berwacht.

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

    Trocknungsaggregat mit Umluftsystem

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

    Hhere Prozesssicherheit ohne Zentrifuge

    Ein Ziel bei der Neukonzeption der Trockenanlage war es, die bestehendeZentrifugentrocknung zu ersetzen, umeine hhere Prozesssicherheit zu erlan-gen. Ohne Zentrifuge wird die mecha-nische Beanspruchung der Bauteile beimTrocknen reduziert. Auerdem knnenBedienfehler 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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    r

    galvanotechnik

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

    Hohe Energie-Einsparung

    Eine entsprechende Energiebetrach-tung dokumentiert das hohe Energie-Einsparungspotenzial, das allein frden 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 A = 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 A = 31 kW.Demnach lsst sich eine Energieein-sparung von 15,7 kW im Vergleich zurVorgnger-Lsung erzielen.

    Deutlich schnellere Trocknung

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

    sich an Lamellen niederschlgt und bereine Ablaufrinne und den Kondensatab-lauf der Trocknungsanlage abluft. Dieabgekhlte, trockene Luft wird durch denVorerhitzer und den Lufterhitzer ange-saugt und wieder auf etwa 65 Cerwrmt. So ist der Trocknungskreislaufgeschlossen. berflssige Wrme wirdvom Ventilator fr berwrme abgefhrt.

    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 80C und eine Trommel mitSiebstopfengre 2 x 2 mm und 0,35mm mit Einfhrung. Es wurden unter-schiedlichste Galvanikteile (Ni undNiSn) mit folgendem Versuchsaufbaugetestet:_ Trommel mit Schlitzperforation

    0,4 mm (Siebstopfen)_ Wassersplung 30 s/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 knnen.

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

    Die Trocknungsanlage besteht aus fol-genden Hauptkomponenten: _ Austrittsstutzen Trockenluft_ Lufterhitzer_ Vorerhitzer_ Luftkhler_ Vorkhler_ Luftfilter_ Eintrittsstutzen Feuchtluft_ Zusatzwrmetauscher_ Ventilator fr berwrme und _ Umluftventilator.

    Die mit Feuchtigkeit beladene Luft ausder Trocknungskammer wird ber dieWrmetauscher gefhrt. Dabei wird dieWrme zurckgewonnen. Den zu trock-nenden Komponenten wird kontinuier-lich erwrmte, trockene Luft zugefhrt.Dabei zieht der Umluftventilator diefeuchte Luft von der zu trocknenden Wareab und fhrt trockene Luft wieder zu.

    Die feuchte Luft wird in Vorkhler undLuftkhler abgekhlt. Dadurch wird ihrgespeicherte Feuchtigkeit entzogen, die

    Phoenix Feinbau GmbH & Co.KG

    Die Phoenix Feinbau GmbH & Co KG mit Sitz in Ldenscheid hat ber mehr als 60Jahre Know-how in der Metallverarbeitung. Rund 500 Mitarbeiter fertigen metalli-sche Stanz- Biegeteile und montierte Komponenten. Das Unternehmen verfgt bereine 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 Belegschaftsgre von 7500 Mitarbeitern.

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    sonderteil galvanotechnik

    Die Autoren: Joachim Bach, Harter GmbH, Stiefenhofen,

    Tel. 08383-9223-0, joachim.bach@harter-gmbh.de ,

    www.harter-gmbh.deFrank Daube, Phoenix Feinbau GmbH & Co KG,

    Ldenscheid, Tel. 02351-4306-0, fdaube@phoenixcontact.com, www.phoenixfeinbau.de