de.wedoany.com-Bericht: Das Unternehmen PEMTec stellt die PEM 800S-Präzisionsmaschine für elektrochemische Metallbearbeitung (PECM) vor, die sich an Serienfertigungsszenarien in der Luft- und Raumfahrt, der Medizintechnik, dem Präzisionswerkzeugbau sowie der Bearbeitung neuer Metallwerkstoffe richtet. Mit berührungsloser Bearbeitung wird eine hochpräzise Formgebung erreicht, ohne thermische Schädigung oder Wiederaufschmelzschicht im Prozess. Die Maschine basiert konstruktiv auf einem Bett aus Naturgranit, linearen Prozessachsen und modularen Hochpräzisions-Pulsstromquellen, mit dem Ziel, in der Großserienproduktion stabile Bearbeitungsgenauigkeit, Produktivität und Konsistenz zu gewährleisten.
Beim PECM-Prozess führt die Werkzeugelektrode eine oszillierende Bewegung aus, wobei der Arbeitsspalt typischerweise nur 30 Mikrometer oder weniger beträgt. Wenn der Elektrolyt den Bearbeitungsbereich spült und die Späneabfuhr behindert wird, beeinträchtigt dies direkt die Bearbeitungsgenauigkeit und -stabilität; in schweren Fällen kann es zu Kurzschlüssen kommen, die die Werkzeugelektrode zerstören. Die konstruktive Gestaltung der Maschine und die Prozessüberwachungsfähigkeit sind daher entscheidend für die Zuverlässigkeit über lange kontinuierliche Bearbeitungszeiten.
Die PEM 800S verwendet Naturgranit als Hauptstrukturmaterial des Maschinenbetts. Granit weist einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten und gute Dämpfungseigenschaften auf, wodurch die Auswirkungen von Umgebungstemperaturschwankungen und Elektrodenvibrationen auf die Bearbeitungsgenauigkeit reduziert werden. Die Maschine ist zudem mit einem Temperaturkompensationssystem und schwingungsdämpfenden Stützfüßen ausgestattet, um Temperaturänderungen auszugleichen und äußere Vibrationen zu isolieren. Bei den Prozessachsen kommt eine hochpräzise lineare Prozessachse zum Einsatz, deren Elektrodenamplitude programmierbar gesteuert werden kann, um den Anforderungen verschiedener Anwendungsszenarien an Elektrolytspülung und Späneabfuhr gerecht zu werden.
Die Hochpräzisions-Pulsstromquelle ist eine der Hauptquellen für die PECM-Bearbeitungsgenauigkeit. Durch hohe Stromdichte in Verbindung mit präziser Pulssteuerung wird die Materialabtragsrate pro Zeiteinheit bei gleichbleibender Bearbeitungsgenauigkeit erhöht, was die Maschine besonders für Mehrstations- und Großserienanwendungen geeignet macht. Die Pulsstromquelle ist modular aufgebaut und deckt einen Erweiterungsbereich von 1.200 A bis 9.600 A ab, der präzise an die Anwendungsanforderungen angepasst werden kann. Da der PECM-Arbeitsspalt extrem klein ist und jeder Kontakt einen Kurzschluss verursachen und die Werkzeugelektrode beschädigen kann, ist die PEM 800S mit einem Echtzeit-Prozessüberwachungssystem ausgestattet, das anomale Kurzschlüsse innerhalb von Mikrosekunden erkennt und schnell reagiert, wodurch das Risiko von Schäden an Werkzeugelektrode und Werkstück reduziert wird.
Das Bearbeitungsergebnis von PECM hängt nicht nur von der Maschine selbst ab, sondern steht in engem Zusammenhang mit der Bauteilgeometrie, der Entwicklung der Bearbeitungsparameter sowie der Gestaltung von Vorrichtungen und Elektroden. Eine gründliche Bewertung dieser Faktoren in der Projektanlaufphase trägt dazu bei, die Effizienz der Prozessentwicklung zu steigern und die Stabilität der anschließenden Serienproduktion zu gewährleisten.
In Bezug auf die Prozessroute wird PECM in der Regel als Feinbearbeitungsschritt in der Bauteilherstellung eingesetzt. Bei der Projektentwicklung sollten die Vorprozesse, die Verteilung der Bearbeitungszugaben, die Positionierungsreferenzen des Bauteils sowie die nachfolgenden Prüfanforderungen umfassend berücksichtigt werden, um einen vollständigen Fertigungsablauf zu etablieren, der den Besonderheiten des PECM-Prozesses gerecht wird. PEMTec empfiehlt, bereits in der frühen Projektphase an der Prozessbewertung teilzunehmen und gemeinsam mit dem Kunden den Bauteilfertigungsplan zu optimieren, anstatt nur einen einzelnen Bearbeitungsschritt zu gestalten.
Da der Materialabtrag bei PECM auf der kontinuierlichen Spülung des Arbeitsspalts durch den Elektrolyten und dem rechtzeitigen Abtransport der Bearbeitungsprodukte beruht, müssen bei Bauteilen mit komplexen geometrischen Merkmalen bereits in der Vorrichtungs- und Elektrodenkonstruktion der Elektrolytströmungsweg, die Durchflussverteilung und die Abflussmethode berücksichtigt werden, um ein stabiles und gleichmäßiges Strömungsfeld aufzubauen. Für lokal geschlossene oder in der Elektrolytspülung eingeschränkte Bereiche sollten gezielte Optimierungen im Produktdesign oder im Prozesskonzept vorgenommen werden.
Vorrichtungen und Werkzeugelektroden bestimmen die endgültige Formqualität des Bauteils. Bei der Konstruktion müssen die geometrischen Merkmale des Bauteils, die elektrische Feldverteilung, die Strömungsfeldeigenschaften und die Bearbeitungsparameter integriert optimiert werden, wobei die Kompensationswerte durch Musterteilerprobung korrigiert werden. In der Phase der Neueinführung von Produkten sind in der Regel Prozessvalidierung, Optimierung der Werkzeugelektroden sowie Einzelstations- und Mehrstationsvalidierung durchzuführen.
PECM eignet sich für Produkte mit stabiler Serienfertigung, langem Lebenszyklus und hohen Anforderungen an Maßkonsistenz, Oberflächengenauigkeit und Ermüdungsfestigkeit. Solche Projekte erfordern zwar einen gewissen Vorlauf in der Prozessentwicklung, aber sobald die Serienproduktion kontinuierlich läuft, können die Vorteile von PECM in Bezug auf Bearbeitungskonsistenz, Produktionseffizienz und Gesamtfertigungskosten voll ausgeschöpft werden.
Für Unternehmen, die den PECM-Prozess erstmals einführen, bietet das Vertriebs- und Anwendungszentrum von PEMTec in China (PSAC Chengdu Application Center) lokalisierte technische Dienstleistungen an. Das Leistungsspektrum umfasst Prozessdurchführbarkeitsanalysen und -bewertungen, Bearbeitungskonzeptdesign, Prozessvalidierung durch Musterteile, Entwicklung von Serienprozessen und Vorrichtungen sowie Geräteinstallation, Inbetriebnahme, Abnahme, Schulung und technischen Kundendienst. Das Zentrum arbeitet eng mit dem deutschen Stammwerksteam zusammen, um die Entwicklungszeiten zu verkürzen und die Projekteffizienz zu steigern.
