Was ist elektrochemische Bearbeitung?

Elektrochemisches Bearbeiten (ECM) ist ein Metallbearbeitungsverfahren, bei dem Material von einem Werkstück mittels elektrochemischer Erosion abgetragen wird. Dieser Prozess wird erreicht, indem eine elektrische Hochstromladung vom positiv geladenen Werkstück durch eine Elektrolytlösung zum negativ geladenen „Schneidwerkzeug“ geleitet wird. Dadurch lösen sich Moleküle aus dem Werkstück in einem Profil, das die Form des Schneidwerkzeugs nachahmt, in den Elektrolyten. Auf diese Weise wird ein „Schnitt“ in das Werkstück mit der gleichen Form wie das Schneidwerkzeug ausgeführt. Obwohl die elektrochemische Bearbeitung auf elektrisch leitfähige Materialien beschränkt ist, bietet sie mehrere Vorteile, darunter das Schneiden komplexer Innenprofile und eine minimale Spannungsübertragung auf das Werkstück.

Einsatzmöglichkeiten der elektrochemischen Bearbeitung waren bereits in den 1930er Jahren Gegenstand von Interesse und Experimenten und sind seit 1959 kommerzielle Realität. Das Prinzip, das dem Verfahren zugrunde liegt, ist das gleiche wie bei der Elektrolyse für die Galvanik. Bei ECM-Anwendungen ist der Prozess jedoch umgekehrt; Material wird vom Werkstück abgetragen und nicht auf das Werkstück aufgebracht. Dies wird dadurch erreicht, dass eine speziell geformte Kathode in unmittelbarer Nähe zum Werkstück platziert wird, dieses jedoch nicht berührt. Zwischen beiden wird eine unter Druck stehende Elektrolytlösung gepumpt, die als Leiter für eine Hochstromladung dient, die vom Werkstück zur Kathode gelangt.

Dieser Stromfluss bewirkt, dass das Werkstück auf molekularer Ebene erodiert, um einen Schnitt zu bilden, der der Form der Kathode folgt. Dies bedeutet, dass die Kathode effektiv zum Prozessschneidwerkzeug wird. Das vom Werkstück abgelöste Material wird mit dem Elektrolyten abtransportiert, wodurch das Schneidwerkzeug bei der Bearbeitung nur sehr wenig verschleißt. Der Spalt zwischen Werkstück und Schneidwerkzeug während der Bearbeitung wird zwischen 0.003 und 0.03 Zoll (0.08 mm und 0.8 mm) gehalten.

Dieser fehlende Körperkontakt zwischen Schneidwerkzeug und Werkstück ist einer der größten Vorteile des elektrochemischen Bearbeitungsverfahrens, da bei der Bearbeitung keine Spannung oder Wärme auf das Werkstück übertragen wird. Auch die Bearbeitung sehr harter Materialien ist ohne die damit verbundenen Kosten für teure, ultraharte Werkzeuge möglich. Die elektrochemische Bearbeitung ist somit ein geeigneter Weg, um sehr harte Präzisionsteile wie Turbinenschaufeln herzustellen. Auch eine Vielzahl komplexer Profile, sowohl innen als auch außen, können mit dem Verfahren bearbeitet werden. Die einzigen wirklichen Nachteile der ECM-Techniken sind die hohen Installationskosten und die Korrosionsgefahr für Werkzeuge und Werkstücke durch die Elektrolytlösung.