Patrick Matt, Produktmanager für den Geschäftsbereich Precision Surface Solutions bei Kennametal, hat uns das Verfahren genauer erklärt.
Frage: Was ist PECM?
Die elektrochemische Präzisionsbearbeitung von Metallen ist analog einem «kalten» Senkerosionsverfahren mit oszillierender Elektrode und geregeltem Arbeitsspalt. Zwischen der Elektrode und dem zu bearbeitenden Werkstück wird ein gepulster Gleichstrom angelegt. Dabei löst sich das Werkstück entsprechend der Geometrie der nachfahrenden Elektrode anodisch auf. Dadurch lassen sich in praktisch alle elektrisch leitende Metalle geometrisch hochkomplexe Formen einbringen, unabhängig von deren Oberflächenzustand & Materialeigenschaften. Somit lassen sich mit dem PECM-Verfahren Anwendungen realisieren, die bisher kaum oder gar nicht möglich waren.
PECM ist ein ausgesprochen effektives Verfahren für die Formgebung, das Bohren oder die Endbearbeitung. Es können Toleranzen von 2-5 Mikrometer eingehalten werden. Vorbearbeitung, Fertigbearbeitung und Polieren erfolgen üblicherweise in einem einzigen Arbeitsgang. Ein Entgraten ist nach dem Prozess nicht notwendig.
Die erreichbare Oberflächengüte beträgt 0,05 Mikrometer. Die Zustellraten der Katode liegen, je nach Anwendung, bei 0,1 – 2mm pro Minute. Pro Zyklus können mehrere Teile bearbeitet werden. Dadurch sinken die Kosten pro Teil.
Frage: Wie kam es zur Entwicklung dieses Verfahrens?
Das PECM-Verfahren wurde in der ehemaligen UDSSR entwickelt und hielt erstmals in den 90-er Jahren Einzug in Europa. Zu der Zeit fertigte man damit Scherkappen für die Rasierklingenproduktion. Die ersten Maschinen kamen 2006 auf den Markt. In den letzten drei Jahren haben sich Kennametals Geschäftsbereich Precision Surface Solutions und PEMTEC in einer Kooperation zusammengeschlossen und in einigen Regionen der Welt PECM-Zentren aufgebaut, unter anderem in China.
Frage: Was hat Kennametal Precision Surface Solutions im Bereich des PECM-Verfahrens denn anzubieten?
In einigen Regionen beliefert Kennametal Precision Surface Solutions seine Kunden mit der Kompletten Lösung der Aufgabe ( Maschine, entsprechende(s) Werkzeug(e), Nachbehandlungssystem & Automatisation). Darüber hinaus bieten wir Unterstützung in der Prozessentwicklung und als zusätzliche Dienstleistung können wir Ihre Werkstücke auf unseren Anlagen im Lohn fertigen.
Frage: Was sind die Hauptvorteile des PECM-Verfahrens?
– Wirtschaftliche Stückkosten durch kurze Zykluszeiten, da in einem Arbeitsschritt mehrere Teile (üblicherweise 4-60 Teile) gefertigt werden können
– Nahezu kein Elektrodenverschleiß, daher sehr geringe Betriebskosten
– Bearbeitung nahezu aller Werkstoffe, unabhängig von ihrer Materialeigenschaften
– Weniger Arbeitsschritte (Formgebung & Oberflächen finishing in einem Arbeitsgang)
– Große Freiheit bei der Formgebung. Wurde erst einmal die Negativform des Werkstücks in der Elektrode ausgebildet, lassen sich alle Teile äußerst wiederholgenau fertigen. PECM stellt oftmals eine Lösung dar, wo die konventionelle Bearbeitung an Ihre Grenzen stößt.
– Optimierte Bauteilperformance. Teile sind frei von Eigenspannungen, da das Bauteile weder mechanischen noch thermischen Belastungen während der PECM Bearbeitung ausgesetzt sind.
Frage: Was sind die Vorteile des PECM-Verfahrens gegenüber konventionellen Bearbeitungsverfahren?
– Weniger Arbeitsschritte: Mit dem PECM-Verfahren lassen sich in einem einzigen Arbeitsgang komplexe Geometrien präzise fertigen, welche eine exzellentes Oberflächenfinish besitzen und keine Nachbearbeitung mehr benötigen.
– Oberflächengüte von bis zu 0,05 Mikrometer bei einer Toleranz von 2-5 Mikrometer.
– Attraktive Betriebskosten, da die Elektrode keinem Verschleiß unterliegt,
– Unabhängigkeit von Werkstoffeigenschaften. Hart, weich, zäh – spielt für das Verfahren keine Rolle. Dadurch bietet diese Technologie viele Vorteile gegenüber konventionellen Bearbeitungsverfahren da Bauteile im harten Zustand fertigbearbeitet werden können ohne eine aufwendige Nachbearbeitung zu durchlaufen.
– Mehrfachbearbeitung von Werkstücken minimiert die Zykluszeit, & sichert geringere Stückkosten.
Frage: Welche Voraussetzungen müssen gegeben sein, damit das PECM-Verfahren wirtschaftlich eingesetzt werden kann und wo liegen die Grenzen des Verfahrens?
– Mit zunehmender Absenktiefe verlängert sich die Taktzeit; Daher sollte die Absenktiefe nicht zu groß sein, da sonst ein wirtschaftliches Arbeiten nur durch Mehrfachbearbeitung sicher gestellt werden kann.
– Die Oberfläche, die in einem Schritt bearbeitet werden soll, darf höchstens 100cm2 groß sein. Je kleiner die zu bearbeitende Oberfläche ist, desto mehr Bauteile können parallel in einem Takt bearbeitet werden.
– Bauteile welche eine präzise Formgebung in Verbindung mit einer guten Oberfläche benötigen und Idealerweise aus einem harten / zähen Material gefertigt werden.
– In der Regel bietet PECM immer einen guten Ansatzpunkt bei Anwendungen, welche in der konventionellen Fertigung einen »Problemfall» darstellen.
Frage: Welches Potenzial bietet das PECM-Verfahren in der Metallbearbeitung?
In allen Märkten ist ein stetiges Streben nach Effizienz zu sehen, welche sich natürlich auch auf die zu fertigenden Werkstücke auswirkt. Bauteile werden komplexer und präziser, und aufgrund der geringeren Masse höher belastet. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, werden neue Materialien eingesetzt, welche in der Regel schwer zu bearbeiten sind. Um wettbewerbfähig zu bleiben, kann es genau die PECM Technologie sein, welche dafür den Schlüssel zum Erfolg liefert.
PECM hat das Potenzial, mehr als eine Nischentechnologie zu werden. Denn es liefert unabhängig von der Werkstoffeigenschaft präzise Teile, die nahezu keine Nachbearbeitung erfordern. Im Vergleich zu konventionellen Bearbeitungsverfahren ist damit eine Grundvoraussetzung für eine kostengünstige Teileproduktion gegeben.
Weitere Informationen zu den PECM-Zentren von Kennametals Geschäftsbereich Presicion Surface Solutions können Sie unter folgender E-Mail-Adresse anfordern: k-hlzg.information@kennametal.com.
Kontakt:
