PEMTec (de)

PECM, das präzise ECM

PEMTec auf der EMO 2017, in Hannover. Auf der internationalen Messe haben wir unsere neue Maschine, die PEM 800S, ausgestellt. Zur Demonstration haben wir Innenverzahnungen hergestellt: Vier Rohlinge wurden in die Vorrichtung eingelegt, der Startknopf gedrückt, die Achse mit Spülkammer und Elektrode senkte sich auf die zu fertigenden Teile ab. Fünf Minuten lang, je nach Geräuschkulisse, waren ein leichtes Brummen und ein kaum wahrnehmbares Pfeifen zu hören.

Kaum erkennbar für die Zuschauer arbeitet die PEM 800S und trägt das Metall elektrochemisch ab. Nach einer kurzen Zeit bewegt sich die Achse nach oben und die vier innen verzahnten Werkstücke waren fertig. Das Ergebnis spricht für sich, die Besucher staunten meist über die Abbildungsqualität und die glänzende Oberfläche. Unmittelbar kommt die Frage auf, wie das Abtragen und somit die Technologie funktioniert. Aus unserer Erfahrung heraus wissen wir, dass selbst ECM, also die elektrochemische Metallbearbeitung, oft nicht bekannt ist.

Wie funktioniert elektrochemische Metallbearbeitung?

Das ECM-Verfahren ist ein definiertes Abtragen, welches entgratet, auskesselt, poliert oder zum Einbringen von Bohrungen eingesetzt wird. Beim elektrochemischen Bearbeiten werden zwei elementare Komponenten benötigt: Elektrolyt und Strom. Das Salzwasser leitet den elektrischen Strom und die Lösung wird als Elektrolyt bezeichnet. Dieser wird in den Bearbeitungsspalt, also zwischen Elektrode und Werkstück, gespült und mit dem eingeschalteten Strom wird das Material anodisch abgetragen. Dabei wird die Elektrode umgekehrt auf dem Metall abgebildet. Dieser Vorgang ist bei ECM und PECM identisch. Der „P“-Unterschied bei der präzisen elektrochemischen Metallbearbeitung ist vorwiegend die Größe des Arbeitsspalts. Bei der ECM liegt dieser bei ungefähr 0,1 Millimeter oder größer. Bei der PECM wird dieser auf ein Hundertstel, also auf 0,01 Millimeter reduziert. Dabei gilt: Je kleiner der Arbeitsspalt, desto präziser die Abbildegenauigkeit.

Wegen des sehr kleinen Abstandes zwischen Elektrode und Werkstück kann aber kein Elektrolyt mehr ausreichend fließen. Durch die Oszillation des Vibrators und damit der Elektrode wird eine Aufwärtsbewegung vor dem eigentlichen Bearbeitungszyklus realisiert, so dass die Metallpartikel abgetragen und herausgespült werden. Die PECM-Technologie zeichnet sich dadurch aus, dass sich Spül- und Abtragsvorgang ständig abwechseln und vom Einsenken ins Werkstück überlagert sind. Durch diese Vorgehensweise können dreidimensionale Geometrien eingebracht werden. Hierbei werden Genauigkeiten im Bereich bis zu 10 Mikrometer und Oberflächengüten mit einem arithmetischen Rauwert von bis 0,03 Mikrometer erreicht. Da die Elektrode das Werkstück nicht berührt und das Abtragen mit maximal 40 Grad Celsius erfolgt, finden keine mechanischen und thermischen Einflüsse statt. Das bezeichnen wir als stressfreie Bearbeitung.

Was wird mit präziser elektrochemischer Metallbearbeitung hergestellt?

Von der Technologie sind wir absolut überzeugt und ein wenig stolz, dass mit unseren Maschinen phänomenale Teile gefertigt werden. Gepemmte Produkte gewinnen Rennen, fliegen ins All und wieder zurück, oder sie fliegen in Flugzeugen von Kontinent zu Kontinent. Mit PEMTec-Maschinen produzierte Erzeugnisse können schon mal Sammlerstücke sein und auch der menschlichen Gesundheit dienen. Und die in Hannover gezeigte Innenverzahnung kann ein Schritt in eine neue Zukunft der E-Mobilität sein.