Abbildung: Schematische Darstellung der Mechanismen und Wechselwirkungen beim MPECM

Steigende Anforderungen an Bauteile hinsichtlich Miniaturisierung, Effizienz und Funktionalisierung führen zu einem erhöhten Anspruch an die Gestaltung der entsprechenden Fertigungsprozesse. Dieser Anspruch ist zunehmend in hochfesten und schwer bearbeitbaren Werkstoffen umzusetzen. Das gepulste elektrochemische Abtragen (PECM) weist ein großes Potential auf, diesen Anforderungen gerecht zu werden. Durch die angepasste Gestaltung von Kathodengeometrie und Pulsregime sowie die Auswahl geeigneter Elektrolyte und Strömungsbedingungen lassen sich die Abtragraten sowie die erzielten Geometrien gezielt beeinflussen. Es sind jedoch insbesondere hinsichtlich der anforderungsgerechten Lokalisierung des Abtrags bei gleichzeitig hohen angestrebten Abtragraten enge Grenzen gesetzt. Ein überlagertes Magnetfeld bietet das Potential, den Ladungs-, Wärme- und Stofftransport im Elektrolyten derart zu beeinflussen, dass die bestehenden Grenzen des PECM erweitert werden. Hierzu sind grundlegende Untersuchungen zur Einflussanalyse einer Magnetfeldüberlagerung auf den PECM-Prozess und dessen Abbildung in geeigneten Simulationsmodellen notwendig.

Es besteht hierbei das übergeordnete Ziel, Magnetfelder zukünftig als neue Prozessgrößen explizit für die Prozess- und Werkzeuggestaltung einzusetzen. Aufgrund der resultierenden Beeinflussung des Ladungs- und Stofftransports im Arbeitsspalt erfolgt eine lokale Steuerung der Abtraggeschwindigkeiten sowie der werkstückseitigen Oberflächeneigenschaften. Schließlich bietet das MPECM (Magnetic-Field-Assisted-Pulsed-Electrochemical Machining) das Potential als innovativer Prozess für Anwendungsmöglichkeiten im Automobilbau, der Luftfahrttechnik und der Medizintechnik zur Verfügung zu stehen.

Anhand experimenteller Untersuchungen in der ersten Projektphase erfolgt die Entwicklung grundlegender Modelle zur simulationsbasierten Beschreibung des ECM-Prozesses mit Magnetfeldüberlagerung. Der Fokus der multiphysikalischen Prozessmodellierung liegt dabei auf der Charakterisierung des Wärme- und Stofftransportes in Abhängigkeit der Magnetfeldeigenschaften.