Grundlagenuntersuchungen zum elektrochemischen Schneiden mit rotierender Drahtelektrode

 

Die ECM-Bearbeitung besitzt aufgrund des physikalischen Wirkprinzips einige herausragende Eigenschaften, wie beispielsweise das Erzielen bester Oberflächenintegritäten in Verbindung mit hohen Abtragraten. Ein hoher initialer Aufwand bei der klassischen Senkbearbeitung verhindert jedoch häufig den Einsatz des Fertigungsverfahrens insbesondere bei Kleinserien. Die aufwändige Konstruktion einer aufgabenspezifischen Bearbeitungsvorrichtung sowie die 3D-Werkzeugauslegung entfällt hingegen bei der adressierten Draht-ECM-Bearbeitung. Mit der Bewegungskinematik und einer universal verwendbaren Drahtelektrode in Verbindung mit dem ECM-Wirkprinzip kann die Draht-ECM-Bearbeitung ein hocheffizientes Fertigungsverfahren darstellen. In der Vergangenheit scheiterten Ansätze jedoch an einer effektiven Elektrolytspülung für dieses neue Fertigungsverfahren. Der in diesem Vorhaben verfolgte Ansatz sieht zum einen eine axiale Druckspülung – wie bei der Draht-EDM-Bearbeitung – vor zum anderen aber auch eine Kombination mit unterschiedlich konturierten Drahtelektroden. Durch eine Rotationsbewegung dieser Drahtelektroden wird die Spülung zusätzlich unterstützt und eine Abbildung der Drahtkontur auf die Werkstückflanke vermieden. Jedoch ist das Zusammenwirken der einzelnen Phänomene bis dato nur unvollständig untersucht und nicht verstanden.

Die Zielsetzung des Projektes in den ersten zwei Jahren beinhaltet daher die wissenschaftlich fundierte und strukturierte Analyse des Einflusses der Drahtelektrode, des Elektrolyten und der Stromquelle auf die Produktivität, die Toleranzen und die Oberflächenintegritäten des Fertigungsverfahrens. Die Untersuchungen werden an einem für den Anwendungsfall aus dem Triebwerksbau repräsentativen Werkstoff durchgeführt. Hierbei handelt es sich um die Nickelbasislegierung Inconel 718 DA. Aus den angestrebten analytischen und empirischen Untersuchungen wird abschließend ein Prozessmodell aufgebaut, um mit Hilfe der modellgestützten Auslegung und Optimierung eine Stabilitätskarte für das elektrochemische Drahtschneiden erstellen und die resultierende Prozessstabilität effektiv vorhersagen zu können. Im dritten Forschungsjahr sollen nach derzeitigem Planungsstand die Möglichkeiten der Fertigung von Koniken analysiert werden. Weiterhin soll das Verfahren auf die Bearbeitung weiterer Werkstoffklassen überprüft werden. Hierzu zählen insbesondere die Erforschung der Möglichkeiten hinsichtlich der Titan- und Stahlbearbeitung. Abschließend soll ein umfassendes ökonomisches Prozessmodell erarbeitet werden, um die wirtschaftlich sinnvollen Möglichkeiten und Grenzen aufzeigen zu können. In diesem Zusammenhang soll auch die Bauteilfunktionalität im Vergleich mit anderen Fertigungsverfahren überprüft werden.

Weitere Informationen finden Sie auf der Internetseite des Forschungsvorhabens.