Technologie

Präzise Elektrochemische Metallbearbeitung (PECM)

Dieses Verfahren nimmt einen Sonderstatus ein. Es ist ein abtragendes Fertigungverfahren und insbesondere für sehr harte Werkstoffe geeignet. Mit ihm können komplexe räumliche Formen mit höchten Abtragsraten und hervorragenden Oberflächen hergestellt werden.

PECM: die Technologie für die hochpräzise und produktive Serienfertigung anspruchsvoller Teile

Mit Strom und Elektrolyt zu komplexen Bauteilgeometrien

Der Materialabtrag erfolgt absolut temperaturneutral und kräftefrei. Die Gefügestruktur bleibt unverändert, die bearbeiteten Oberflächen sind metallisch rein und ohne Ablagerungen. Somit eignet sich das Verfahren auch für die Bearbeitung von medizinischen Bauteilen wie Implantate und Bestecke. Damit erzeugte Werkzeugteile zeichnen sich durch eine hohe Standfestigkeit und gute Polierbarkeit aus.

Das Verfahren bietet eine Vielzahl geometrischer Formgebungmöglichkeiten. Für die Beurteilung steht unseren Kunden ein kompetentes Team mit langjähriger Erfahrung zur Verfügung.

 

FAQ

PECM und Serienfertigung

PECM, die „Pulsed Electrochemical Machining“ – kurz auch „Pemmen“ genannt, ist ein berührungsloses, präzises und spannungsarmes Verfahren für die spanlose Herstellung von Metallbauteilen. PECM eignet sich hervorragend für die Serienproduktion*. Kleine, mittlere und Großserien sind prädestiniert für den Einsatz dieses Verfahrens. Die elektrochemische Metallbearbeitung ermöglicht die Produktion von großen Stückzahlen mit bester Oberflächengüte und einer hohen Wiederholgenauigkeit.

*Der Produktionstyp Serienfertigung, auch Serienproduktion genannt, kennzeichnet durch die gleichzeitige oder unmittelbar aufeinander folgende Erzeugung mehrerer gleichartiger Erzeugnisse (Serienprodukte). Dieser Fertigungstyp unterteilt sich je nach Losgröße in die Kleinserienfertigung, die Mittelserienfertigung und die Großserienfertigung.

Was genau ist PECM und wie funktioniert dieses Fertigungsverfahren?

Die präzise elektrochemische Metallbearbeitung beruht auf dem Prinzip der Elektrolyse. Ursprünglich wurde das Verfahren für die schonende Metallbearbeitung ohne Hitzeeinwirkung entwickelt. Hierdurch wurde bei Hochpräzisionsteilen gewährleistet, dass die jeweiligen Werkstoffeigenschaften in den Randschichtzonen nicht verändert werden. Eng verwandt ist das PECM mit den Vorgängen galvanischer Prozesse.
Beim PECM wird durch zwei Elektroden, der Anode und Kathode, ein gepulster elektrischer Gleichstrom in eine leitfähige Flüssigkeit (der Elektrolyt, eine NaCl oder NaNO3 – Lösung) geleitet. Das Werkzeug ist in der Regel die negativ gepolte Kathode. Das Werkstück wird hingegen positiv gepolt und entspricht somit der Anode. Der Zwischenraum von Werkzeug und Werkstück (auch Arbeitsspalt genannt) wird dabei mit dem Elektrolyten durchspült. Führt man durch Verfahren der Werkzeugachse Kathode und Anode nun enger zusammen, werden kleinste ionisierte Teilchen aus dem Werkstück anodisch herausgelöst und durch den Elektrolyten umgehend aus dem Prozessbereich fortgespült. Während dieses Prozesses überträgt sich die Form des Werkzeugs umgekehrt auf das Werkstück. Durch gezielte Stromimpulse, einer kontinuierlich oszillierenden Werkzeugelektrode und dem kleinen Arbeitsspalt kann eine hochpräzise, wirtschaftliche Teilefertigung realisiert werden. Im Gegensatz zur Senkerosion findet beim Pemmen nahezu kein prozessbedingter Verschleiß am Werkzeug statt.

Welche Materialien lassen sich durch PECM bearbeiten?

PECM eignet sich für die Bearbeitung vieler elektrisch leitfähiger Materialien. Gerade bei schwer zerspanbaren Werkstoffen wie Superlegierungen, bietet PECM eine Alternative zu herkömmlichen Bearbeitungsstrategien, da Härte, Zähigkeit und Festigkeit der Werkstoffe nur einen untergeordneten Einfluss auf den Fertigungsprozess haben. Auch im Formenbau, wo häufig Bearbeitungen unter Vermeidung von Hitzeentwicklung am Werkstück gefordert sind, kann PECM als wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung hochpräziser Werkstücke oder Formgesenke eingesetzt werden.

Welchen Nutzen bietet PECM in der Serienproduktion?

PECM, als spanloses Fertigungsverfahren, kann Schruppen, Schlichten und Polieren in einem Arbeitsgang zusammenfassen und erlaubt darüber hinaus das simultane Bearbeiten von Makro- und Mikrostrukturen. Die erzeugten Werkstücke fallen durch absolute Gratfreiheit und hohe Qualität auf, sodass manuelle oder automatisierte Nachbearbeitungsschritte vollständig entfallen können. Für das elektrochemische Abtragen sind höchste Abbildungsgenauigkeiten und hohe Oberflächengüten genauso kennzeichnend wie beste Standfestigkeit gefertigter Schneidstempel und anderer Werkzeuge da keine Gefügeveränderungen und Mikrorisse am Werkstück entstehen. Das PECM ist ein parallelisierbarer Bearbeitungsprozess. Dies bedeutet, dass mit dem Verfahren an einer Maschine eine Vielzahl von Werkstücken gleichzeitig bearbeitet werden können. Somit nimmt die Zeit für die Anfertigung von einem Teil genauso viel Zeit in Anspruch, wie die Realisierung von bspw. 100 Teilen oder mehr. Dies macht PECM für die Großserienfertigeung nicht nur zu einem präzisen, sondern auch zu einem überaus wirtschaftlichen Fertigungsverfahren.

Welche Vorteile bietet das Verfahren in der (Serien)Produktion?

In der Groß-Serienfertigung macht Präzision und Prozesssicherheit den Unterschied und somit den entscheidenden Wettbewerbsvorteil aus. PECM ist jedoch nicht nur ein überaus präzises Verfahren der Metallbearbeitung, sondern bringt darüber hinaus noch weitere Vorzüge gegenüber anderen Fertigungsverfahren mit sich. So erlaubt Pemmen nicht nur die präzise, formgebende Bearbeitung nahezu aller Metalle, sondern auch die Bearbeitung von Superlegierungen und gehärteter Materialien. Insbesondere Inconel oder Hastalloy, stellen in der mechanischen Fertigung echte Herausforderungen an Maschine, Werkzeug und nicht zuletzt den Programmierer dar. Dies treibt den Preis für die konventionelle Fertigung der Teile deutlich in die Höhe, sodass PECM hier einen handfesten, wirtschaftlichen Vorteil gegenüber anderen Technologien bietet.

Welche Branchen setzen auf PECM?

Immer dann, wenn hohe Stückzahlen mit gleichbleibend hoher Präzision wirtschaftlich gefertigt werden müssen, stellt PECM eine wirtschaftliche Alternative zu anderen Bearbeitungsverfahren dar. Einer der größten Abnehmer PECM-hergestellter Produkte ist die Automobilindustrie. Zahlreiche namhafte, deutsche Hersteller setzen auf Erzeugnisse, welche durch PECM komplett gefertigt oder bearbeitet worden sind. Im Sektor Automotive stellt die hohe Präzision der Teile bei gleichzeitig geringen Stückkosten das Hauptargument für den Einsatz von PECM dar. Auch in der Medizintechnik ist PECM weit verbreitet. Hier sind gratfreie Werkstücke aus anspruchsvollen Materialien wie Nitinol gefordert. Ein weiteres Anwendungsfeld für PECM-gefertigte Teile stellt die Luft- und Raumfahrt dar. Die Bearbeitung hochfester Materialien für Raketen- und Strahltriebwerkskomponenten sind damit realisierbar. Im Werkzeugbau schlägt PECM die Brücke zwischen Präzision, Produktivität und Wirtschaftlichkeit. Ob pulvermetallurgische Stähle oder komplexe Geometrien: Durch PECM eröffnen sich völlig neue Strategien in der Produktion Ihrer Werkzeuge und Formen!

Weitere Bearbeitungsverfahren finden Sie in der Leistungsübersicht

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