Präzisionsbearbeitung komplexer Bauteile

Elektrochemical Machining zur Herstellung komplexer Teile (Quelle: Benseler)

Ob im Automobilbau, in der Luftfahrt, Energiewirtschaft, Medizintechnik oder im Formenbau: Überall dort, wo aufgrund der Beanspruchung der jeweiligen Bauteile besondere, auch gehärtete Werkstoffe eingesetzt werden, wie etwa die Superlegierungen Inconel, Titan oder gesinterte Werkstoffe, sind spezielle Technologien zur Herstellung von komplexen Geometrien erforderlich.

Ein ausgesprochen effektives, genaues Verfahren der Formgebung ist die elektrochemische Metallbearbeitung (z.B. das PECM-Verfahren der Benseler Group). Bei diesem elektrochemischen Prozess werden die Werkstoffe berührungslos anodisch aufgelöst. Da beim Bearbeiten dieser Werkstoffe kein Wärmeeintrag stattfindet, werden sie weder negativ in ihrer Mikrostruktur verändert, noch entstehen dabei Mikrorisse. Zudem können Grate und Späne, wie sie bei der klassischen spananhebenden Bearbeitung anfallen, vermieden werden, so dass keine Nachbearbeitung der bearbeiteten Bauteile erforderlich wird. Entsprechend hoch ist deren Oberflächengüte: Es lassen sich je nach Material Oberflächenqualitäten mit Rautiefen zwischen 0,2 Rz und 0,05 Ra erzielen.

Das Prinzip des ECM-Verfahrens ist die elektrochemische Auflösung. Dabei ist das Werkstück anodisch gepolt, das Werkzeug ist die Kathode. Die Verbindung zwischen beiden Polen stellt eine Elektrolytlösung her, über die die elektrische Ladung fließt und das aufgelöste Material abtransportiert wird. Der dabei entstehende Elektronenstrom löst die Metallionen vom Werkstück. Zwischen Werkstück und Werkzeug wird – abhängig von den elektrischen Parametern und den Strömungsverhältnissen des Elektrolyts – ein Spalt eingestellt. Je schmaler der Spalt, desto höher ist die Genauigkeit des Ergebnisses. Bei der PECM-Methode von Beneseler bewegt sich dieser Arbeitsspalt im Bereich von Mikrometern bis Hundertstelmillimeter. Die Exaktheit der Bearbeitung wird auch dadurch unterstützt, dass bei PECM mit gepulstem Gleichstrom gearbeitet wird. In den dabei entstehenden Strompausen wird das durch die abgetragenen Metallionen verunreinigte Elektrolyt ausgetauscht, um die Qualität der Elektrolytlösung konstant hoch zu halten.

Das Verfahren ist bestens geeignet beispielsweise für schwerstzerspanbare Werkstoffe wie Inconel, für hochsensible, dünnwandige Werkstücke oder Teile mit unterbrochenem Schnitt, für Bohrungen in Hohlräume oder schwierige Geometrien mit Entgrataufwand in Kombination mit Anforderungen an die Oberflächengüte (Quelle: Benseler).

Auf der diesjährigen DeburringEXPO vom 10. bis 12. Oktober in Karlsruhe stellen Unternehmen und Dienstleister Anlagen und Verfahren zum Entgraten und zur Herstellung von Präzisionsoberflächen vor.