Digitalisierung in der Oberflächentechnik

Zentrales Ziel des vom BMFTR geförderten Verbundprojekts DigiChrom ist es, digitale Workflows zur systematischen Untersuchung der komplexen Prozess-Struktur-Eigenschafts-Beziehungen in der elektrochemischen Oberflächentechnik zu entwickeln, deren Beherrschung in der Praxis bislang überwiegend auf empirischen Trial-and-Error-Ansätzen beruht. Insbesondere die Substitution etablierter Cr(VI)-Prozesse durch technisch anspruchsvollere Cr(III)-Elektrolyte erfordert eine Abkehr von rein intuitiven Optimierungsstrategien hin zu einer deterministischen, datengetriebenen Materialforschung und dient daher als Anwendungsbeispiel. 

Der erste Vortrag stellt die Implementierung der Domänen-Ontologie vor. Es wird aufgezeigt, wie durch den semantischen Ansatz Wissen aus vorhandenen Daten abgeleitet, systematisch zugänglich gemacht und Daten aus unterschiedlichen Quellen effizient zusammengeführt werden können, wodurch redundante Versuche vermieden und eine konsistente, domänenübergreifende Beschreibung zentraler Konzepte in der galvanischen Chromabscheidung ermöglicht wird.

Ein weiterer Vortrag zu DigiChrom befasst sich mit der KI-basierten Identifikation wesentlicher Einflussfaktoren auf dekorative Schichteigenschaften. Erste Untersuchungsergebnisse und KI-basierte Auswertungen zeigen signifikante Effekte des pH-Werts auf die Schichteigenschaften, und dass Fremdionen die Farbwerte der abgeschiedenen Cr(III)-Schichten nachteilig beeinflussen. Diese Erkenntnisse verdeutlichen die Bedeutung einer präzisen Prozessführung, zu deren Verständnis und Steuerung das Projekt einen Beitrag leistet.

Ein dritter Beitrag im Rahmen von DigiChrom zeigt auf, wie sich das Konzept in die Praxis überführen lässt und beleuchtet Zusammenhänge zwischen Prozessparametern, der sich ausbildenden Mikrostruktur und den daraus resultierenden Schichteigenschaften.

Wie sich für die große Vielfalt an Versuchsdaten in der Galvano- und Oberflächentechnik auf Basis von Microsoft-Cloud-Technologien – insbesondere Azure Data Factory, Azure Data Lake und semantische Modelle – ein interoperabler und skalierbarer Datenraum schaffen lässt, behandelt ein weiterer Vortrag. Er zeigt, wie Microsoft-Werkzeuge – auch im Kontext aktueller Forschungsinitiativen wie DigiChrom – als Grundlage für datengetriebene Erkenntnisse und digitalisierte Materialforschung dienen.

Ein weiterer Vortrag, der mit DigiChrom in Verbindung steht, beleuchtet aktuelle Ansätze im digitalen Elektrolytmanagement, die über konventionelle Analyse- und Steuerungskonzepte hinausgehen. Es wird aufgezeigt, wie sich bestehende Anlagen durch gezielte Digitalisierung ohne grundlegende Hardwaremodifikationen effizient erweitern lassen, um Reproduzierbarkeit, Ressourceneinsatz und Fehlerfrüherkennung maßgeblich zu verbessern. Das Projekt DigiChrom ermöglicht in Verbindung mit digitalem Elektrolytmanagement Wissensgenerierung und Forschung sowie neue Anwendungsmöglichkeiten, beispielsweise die Nutzung elektrochemischer Prozessdaten zur gezielten Optimierung von Schichteigenschaften oder zur frühzeitigen Erkennung systematischer Fehler.

In einem weiteren Vortrag geht es um Chrom/Submikron-Borcarbid-Verbundschichten auf Basis von Cr(III)-Elektrolyten.Der Fokus der Untersuchung liegt auf dem Einfluss der Zugabe von hochharten Submikron-Borcarbid-Partikeln auf das mikrostrukturelle und tribologische Verhalten von Chromschichten. Ziel ist es, Daten zu sammeln, um den Co-Depositionsprozess im Rahmen des Aufbaus eines Ontologie-Netzwerks zu digitalisieren, was die Fähigkeit zur Reproduktion von Oberflächen mit sehr hoher Genauigkeit erfordert. 

Digitalisierung wird oft als schwer greifbar und komplex wahrgenommen, was die Auswahl von konkreten Maßnahmen für den Einsatz im eigenen Betrieb erschwert. Hier setzt der letzte Vortrag der Session an: Er verschafft einen Überblick, wie Digitalisierungsmaßnahmen in einer Galvanik konkret umgesetzt werden können. Anhand eines Beispielauftrags wird der Weg vom Wareneingang über die Produktion, Qualitätssicherung bis hin zur Lieferung betrachtet und die einzelnen Maßnahmen und Technologien werden in praxisnahen Kontext gesetzt.