Beitrag zur modellbasierten Prozessanalyse des elektrochemischen Präzisionsabtragens von rotationssymmetrischen Außengeometrien

Das Grundprinzip des gepulsten elektrochemischen Abtragens (PECM) mit oszillierender Kathode basiert auf der anodischen Auflösung des metallischen Werkstück-Werkstoffs unter Einwirkung eines externen Stroms. Dies ermöglicht es gratfreie Bauteile, unabhängig der mechanischen Materialeigenschaften ohne Einbringen thermisch oder mechanisch induzierter Spannungen herzustellen. Eine Verfahrensvariante stellt die Formgebung über den umlaufenden inneren Arbeitsabstand beim gepulsten elektrochemischen Abtragen (PECM) mit oszillierender Kathode dar. Im Rahmen dieser Arbeit wurde erfolgreich eine multiphysikalische und mehrskalige Simulationsmethode entwickelt, um sowohl die Feldgrößen im Arbeitsspalt während einer Kathodenoszillation als auch die Formgebung über eine lange Prozesszeit zu berechnen. Auf Basis der Simulationsergebnisse konnte zudem eine geeignete Spülstrategie für die im weiteren Verlauf durchgeführten Experimente festgelegt werden. Unter Anwendung multipler Regressionsmodelle konnte das PECM mit oszillierender Kathode weiterführend charakterisiert und signifikante Einflüsse auf relevante Bearbeitungsergebnisse wie dem Seitenarbeitsabstand identifiziert werden. Abstract The principle of pulsed electrochemical machining (PECM) with an oscillating cathode is based on the anodic dissolution of the metallic workpiece material under the influence of an external current. This makes it possible to produce burr-free components, regardless of the mechanical material properties, without thermally or mechanically induced stresses. One process variant is geometry formation via the inner lateral working gap during pulsed electrochemical machining (PECM) with an oscillating cathode. As a main part of this work, a multi-physics and multi-scale simulation method was successfully developed to calculate both the field variables within the working gap during a cathode oscillation and the geometry formation over a long process time. Based on the simulation results, a suitable electrolyte flushing strategy could also be determined for the experiments carried out in the further course. Using multiple linear regression models, the PECM with oscillating cathode was further characterized and significant influences on relevant processing results such as the lateral working gap were identified.