Höhere Standzeit von Münz-Prägestempeln dank PVD-Beschichtung
INORCOAT Deutschland mit Sitz im schwäbischen Ostfildern liefert innovative Lösungen für effizientere und günstigere Prozesse zur physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD). PVD kann die heute noch weit verbreitete galvanische Verchromung von Teilen ablösen. Mit den kompakten Vakuum-Ventilinseln von Bürkert spart der Hersteller Geld und kann eine bislang nicht gekannte Modularität in seinen Anlagen bieten.
Aufgrund der hohen Umweltbelastung ist ab Oktober 2024 das galvanische Chrombeschichten nur noch mit Sondererlaubnis in der EU erlaubt. Beim Verchromen entsteht unter anderem das hochgiftige Chrom(VI)-oxid, welches nachweislich das Erbgut verändert und die Entstehung von Krebs fördert. Die physikalische Gasphasenabscheidung (engl. Physical Vapour Deposition, PVD) hingegen ist ein Beschichtungsverfahren, welches im Vakuum stattfindet. Ein elementares Metall, wie beispielsweise Chrom, wird dabei in eine Gasphase überführt, welches auf einem Trägermaterial als dünne, stark haftende Reinmetall- oder Legierungsschicht abgeschieden werden kann. Giftige Zwischenstufen werden dabei vermieden.
Beschichtung für Münzprägestempel
Auf das junge Unternehmen aufmerksam wurde die Fachwelt, als INORCOAT den Auftrag der staatlichen Kroatischen Münze zur Beschichtung der Prägestempel im Rahmen der dortigen Euro-Einführung gewann. Mit der Unterzeichnung der Absichtserklärung zwischen Kroatien und der Europäischen Kommission über den Beginn der Produktion von Euro-Münzen im September 2021 begann ein regelrechter Wettlauf gegen die Zeit. Schließlich mussten 420 Millionen Münzen im Laufe des Jahres 2022 geprägt und rechtzeitig bereitgestellt werden. „Sechs Monate Zeit blieben letztlich, um alles zu erledigen“, erinnert sich Romain Waidelich, Inhaber und Gründer von INORCOAT.
Im Rahmen der Euro-Einführung prägte die Kroatische Münze in wenigen Monaten 420 Millionen Münzen mit PVD-beschichteten Stempeln.
Höhere Lebensdauer dank PVD-Technologie
Um die Standzeit von Prägestempeln zu erhöhen, wurden diese bislang konventionell galvanisch verchromt. Damit konnte man eine Lebensdauer von typischerweise 200 000 bis 300 000 Prägungen erreichen. Mit der Technologie und den Anlagen von INORCOAT konnte diese noch deutlich erhöht werden, so dass sich die Kroatische Münze für INORCOAT entschied.
„Die PVD-Technologie ermöglicht es, die Standzeit eines Stempelpaares auf durchschnittlich 1,5 Millionen Prägungen zu erhöhen. Dazu ist es umweltschonend, denn es werden keine gesundheitsschädlichen Substanzen freigesetzt“
Preis für Umwelt-Nachhaltigkeitsprojekt
Im Juli 2022 begann die kroatische Münzstätte mit der Beschichtung von 1 500 Stempelwerkzeugen. Viel mehr als letztlich benötigt wurden: „Am Ende kamen sie mit weniger als einem Fünftel davon aus, denn mit unserem Verfahren konnten wir teilweise Standzeiten von bis zu 14 Millionen Prägungen pro Stempelpaar erreichen“, freut sich Waidelich und ist sichtlich stolz auf dieses Ergebnis seiner Arbeit. Belohnt wurde INORCOAT dafür auch von der International Association of Currency Affairs (IACA): Das Unternehmen erhielt 2022 den Preis für das beste Umwelt-Nachhaltigkeitsprojekt für Münzen.
Von der Münze in die industrielle Verwendung
Die Prägung von Münzen ist wie auch der Druck von Banknoten ein sehr spezieller Nischenmarkt. Der Problematik im Zusammenhang mit der galvanischen Beschichtung von Prägewerkzeugen ist man sich dort bewusst. Allerdings fehlen Erfahrungswerte zu neuen Verfahren wie der PVD-Beschichtung. Den damit verbundenen Unsicherheiten der staatlichen Unternehmen bezüglich Sicherheit und deren Bedenken aufgrund fehlender Notorietät des noch jungen Unternehmens konnten Waidelich und sein Team dennoch mit Bravour begegnen. Als erste Bank weltweit setzt beispielsweise die marokkanische Nationalbank inzwischen auf Anlagen von INORCOAT und beschichtet damit ihre Druckplatten.
Breites Anwendungsgebiet für PVD
Mittlerweile sind viele weitere Unternehmen auf INORCOAT aufmerksam geworden und investieren in deren umweltschonende Beschichtungstechnologie. „Es gibt unglaublich viele Anwendungsgebiete, in denen sich die konventionelle galvanische Verchromung ablösen lässt", erklärt Waidelich, und zeigt als Beispiel eine Gitarre mit ihren chromglänzenden Mechaniken, Locks und Stegen.
Komplexe Technik vereinfachen
Waidelichs Vision ist es, den komplexen PVD-Prozess zu vereinfachen, kommerziell noch attraktiver und für Kunden verständlicher zu machen. Das war initial jedoch alles andere als leicht. „Zwei Schlüsselkomponenten sind die Vakuumtechnik einerseits, und die hochpräzise Zudosierung der reaktiven Gase im Plasmaprozess andererseits“, erklärt Waidelich. Die Technik, um diese Teilprozesse zuverlässig zu steuern, ist komplex. Viele der Zulieferer, denen er seine Ideen präsentierte und die er um Unterstützung fragte, winkten ab: zu geringe Stückzahlen, zu aufwendig, teuer.
Bürkert macht‘s möglich
Mehr durch Zufall stieß Waidelich dann auf Bürkert, ein Unterlieferant empfahl ihm Kontakt aufzunehmen. „Ich war überrascht. Bürkert war sofort interessiert und bot sich an, eine individuelle Lösung zu entwickeln, die uns viele Vorteile bietet – trotz der nur überschaubaren Stückzahl, die ich prognostizieren konnte“, erinnert sich der Unternehmensgründer. Bürkert führte zusammen, was er andernorts mühsam selbst hätte zusammenbauen müssen.
„Wir erhalten eine fertig montierte, geprüfte Einheit, die Vakuumtechnologie und Gasregelung zusammenführt. Das spart Zeit und Geld, und macht uns das Leben einfacher.“
Präzise Steuerung von Prozessgasen
Ein entscheidender Vorteil der INORCOAT-Anlagen ist ihre Flexibilität – trotz der kompakten Größe. Diese verdanken sie nicht zuletzt der Modularität der Bürkert-Ventilinseln: Jede einzelne umfasst einen Absperrventilblock und einen Massendurchflussmesser, die beliebig auf bis zu 21 Regelstrecken zusammengesteckt werden können. „Das ist einmalig und bietet eine enorme Variabilität, falls ein Kunde eine komplexe Beschichtung mit einer großen Anzahl von Gaspunkten realisieren will“, beschreibt Waidelich den Aufbau. Damit hat der Anwender die volle Kontrolle über den Prozess, da er so das Prozessgas je nach metallischem Element sehr präzise und genau da, wo das Plasma reagiert, individuell einstellen kann.
Modulare Lösung reduziert Komplexität und Kosten
PVD-Beschichtungssysteme von INORCOAT werden modular auf die Bedürfnisse der einzelnen Anwendung zugeschnitten. Wird in einer kleinen Anlage ein einziger Gaspunkt benötigt, wird auch nur eine Ventilinsel verbaut. „Das reduziert die Komplexität und die Kosten“, hält Waidelich fest. „Das Beste aber ist, dass sämtliche Standardanlagen später und ganz nach Bedarf zu individuellen, kundenspezifischen Lösungen ausgebaut werden können.“ Die Kunden von INORCOAT freut’s.
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