Was passiert bei der Elektrochemischen Metallbearbeitung?

Während der Elektrochemischen Metallbearbeitung fließt zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug eine Elektrolytlösung. Dabei lösen sich Metall-Ionen vom Werkstück ab. Die Form des Werkzeugs mit den aktiven, stromleitenden Bereichen ist so gewählt, dass der Materialabtrag zur gewünschten Bauteilkontur führt.

Der technologische Wandel im Automobilbau ist für jeden Qualitätsmanager eine Herausforderung: Viele Bauteile werden komplexer, trotzdem müssen sie ausnahmslos perfekt das Werk verlassen – die Fehlertoleranz beträgt „Null“. Eines der interessantesten Anwendungsfelder ist in diesem Zusammenhang das Entgraten. Schließlich steht das Verfahren am Ende der Prozesskette und sorgt für die angesprochene Perfektion.

Warum sich in einer High-Tech-Branche wie dem Automobilbau gerade das Entgraten per Elektrochemischer Metallverarbeitung (ECM) durchsetzt, verdeutlichen Anwendungsbeispiele von EMAG ECM. Mit ihren neuen und besonders kompakten CI-Maschinen sorgen die Spezialisten für extrem schnelle und sichere Prozesse sowie sinkende Stückkosten. 

Im letzten Jahr ließ eine Studie von ATKearney aufhorchen: Die Kosten für Qualitätseinbußen der 30 untersuchten Unternehmen aus Automobil-, Investitions- und Konsumgüterindustrie würden bei 215 Mrd. US-Dollar liegen. Mit der rasanten technologischen Entwicklung unserer Zeit könne dieser Wert noch ansteigen, so die Autoren der Studie. – Tatsächlich dürfte gerade der Automobilbau hiervon betroffen sein, denn zum Beispiel autonome Steuer- und Bremssysteme sowie viele andere Innovationen verlangen nach einer noch höheren Bauteilqualität: Ein einzelner Fehler könnte fatale Folgen haben.

Welche Vorteile hat ECM?

Wie diese 100-Prozent-Perfektion in der Produktion erreicht werden kann – auch bei sehr komplexen Bauteilen –, demonstriert seit vielen Jahren EMAG ECM. Die Abkürzung „ECM“ steht dabei für „Elektrochemische Metallverarbeitung“. Das Verfahren garantiert Oberflächen mit maximaler Güte ohne thermische Schädigung des Werkstoffgefüges. Sein genauer Ablauf wird hier in einem Video mit grafischen Animationen deutlich. 

Warum ist ECM für das Entgraten gut geeignet? „Wir garantieren völlig fehlerfreie, stabile und reproduzierbare Prozesse an hochkomplexen Bauteilen“, erklärt Vertriebsingenieur Fazli Yilmaz von EMAG ECM. „Gleichzeitig profitieren Kunden von einem langjährigen Erfahrungswissen zu vielen Bauteilen. Wir betrachten den Entgrat-Prozess ganzheitlich und entwickeln passgenaue Lösungen für das individuelle Bauteil.“

Neue CI-Maschine mit Platzvorteil

Eine wichtige Rolle spielen dabei die neu entwickelten CI-Maschinen. Sie basieren auf standardisierten Komponenten, werden aber in vielerlei Hinsicht individualisiert. Anschließend sind Generatorentechnik, die Prozessüberwachung, die Werkzeuge und die Automatisierung perfekt auf das Bauteil ausgelegt. Speziell der Aufbau der Generatorentechnik stellt ein Alleinstellungsmerkmal von EMAG ECM da, wie Yilmaz betont: „Sie ist sehr wichtig für die Pulsform und Stromdichte des elektrochemischen Prozesses. Wir haben den Aufbau der Generatoren kontinuierlich optimiert und bieten hier eine außergewöhnlich stabile und effiziente Technologie an.“

Gleichzeitig profitieren Kunden vom Aufbau der neuen CI-Maschinen, die erst 2017 in den Markt einführt wurden: Auf einem Maschinenrahmen (Single Frame) befinden sich der ECM-Arbeitsraum, der Schaltschrank mit Steuerung und das integrierte Elektrolyt-Managementsystem. Damit der Footprint der Anlage dabei besonders klein ausfällt, wurde zusätzlich die Größe des Schaltschranks sowie des Elektrolyt-Managementsystems optimiert. Auf dieser Basis benötigt die gesamte CI-Maschine nur einen Stellplatz von rund 7,5 Quadratmetern.  

Gutes Preis-Leistungs-Verhältnis

Dazu kommt, dass EMAG ECM diese Technologie sehr flexibel konfiguriert. Beispielsweise lässt sich die Taktzeit mit skalierbaren Vorrichtungen verändern, mit komplexem Werkzeugsystem können mehrere Bauteile während eines Prozessschrittes gleichzeitig bearbeitet werden und auch das Maß an Automation ist variabel. Interessant für viele Anwendungsbereiche ist zudem die Duo-Variante der Maschine mit zwei Arbeitsräumen und zwei Werkzeugsystemen: Somit kann etwa eine Parallelbearbeitung von Bauteilen erfolgen, um die Ausbringungsmenge zu verdoppeln.

Alternativ ist es möglich, einen der beiden Arbeitsräume zu be- und entladen, während im anderen zeitgleich der elektrochemische Prozess abläuft. Das minimiert die anfallenden Nebenzeiten. In folgendem Video stellt Richard Keller, Mitglied der Geschäftsleitung bei EMAG ECM, die Maschine detailliert vor und geht dabei auf das sehr gute Preis-Leistungs-Verhältnis ein.

Wo kommen diese Maschinen allgemein zum Einsatz? „Wir haben sehr viele Anfragen aus der Aviation-Industrie, dem Nutzfahrzeug- und Pkw-Bau. Seit der Einführung im letzten Jahr wurden bereits mehrere Maschinen in Auftrag gegeben“, erklärt Yilmaz. „Gerade bei komplexen Bauteilgeometrien, die zum Beispiel in Pkw-Einspritzsystemen zu finden sind, ist das ECM-Entgraten etabliert. Die Bauteile weisen hochkomplexe Bohrungen auf, durch die später der Kraftstoff ungestört fließen muss. Hier garantieren wir perfekte Oberflächen ohne jeden Fehler.“

Ein weiteres Automotive-Bauteil, das mit einer CI-Maschine aktuell entgratet wird, ist der sogenannte Kipphebel. Er dient in Verbrennungsmotoren zum Beispiel dazu, die Bewegungen einer Nockenwelle auf die Einlass- oder Auslass-Ventile zu übertragen. Dabei weist der Kipphebel eine komplexe Oberfläche mit verschiedenen Bohrungen auf, die während des ECM-Verfahren perfektioniert werden. Im Übrigen ist die CI-Maschine bei Weitem nicht auf das Entgraten beschränkt. Auch ein Räumen, Bohren oder allgemeines Bearbeiten „aus dem Vollen heraus“ ist möglich. Letzteres erfolgt mit der CI-Maschine aktuell bei einem Nutzfahrzeugbauteil. 

Teamwork mit dem Kunden

Komplexe Bauteile, hohe Qualitätsanforderungen, keine Fehlertoleranz – vor diesem Hintergrund kann es nicht überraschen, dass die Zusammenarbeit mit den Anwendern einer der wichtigsten Erfolgsfaktoren für EMAG ECM ist. „Wir stehen von Anfang an in engem Kontakt mit unseren Kunden und definieren gemeinsam die benötigten Produktionsanforderungen rund um das Bauteil. Unter Umständen kommt es dann auch zu einer Machbarkeitsstudie in unserem ECM-Labor, das wir in diesem Jahr mit neuen Maschinen erweitert haben. Anschließend kennt der Kunde die möglichen Fertigungstoleranzen und Taktzeiten“, erklärt Yilmaz abschließend.

„Außerdem muss man betonen, dass bei uns staplerfähige Turn-Key-Lösungen entstehen. Wir stellen diese Maschinen also auf und der Kunde kann schnell loslegen. Das ist in diesem High-Tech-Segment eine weitere Qualität, die sich im Markt durchsetzt. Wir geben der Maschine sehr gute Marktchancen.“

Weitere Informationen zum Thema

Eine genaue Beschreibung des Verfahrens der Elektrochemischen Metallbearbeitung inklusive Film, Fotos und Infografik finden Sie hier.

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