Electrochemical machining with continuous electrolytic free jet for the generation of micro geometries in steel materials
Final Report Abstract
Im Rahmen der abgeschlossenen Sachbeihilfe wurde eine Jet-ECM Prototypenanlage erfolgreich realisiert. Es wurde gezeigt, dass gezielte Mikrostrukturierungen mit definierter Beeinflussung der Geometrie und Rauheit auf planen Oberflächen sowie auf rotationssymmetrischen Bauteilen möglich sind. Es wurden geeignete Modelle für die Prozesssimulation zur Vertiefung des Prozessverständnisses und zur Auslegung geeigneter Prozessparameter entwickelt. Neben der abgeschlossenen Sachbeihilfe wurden bzw. werden die gewonnenen Erkenntnisse bei der Durchführung zahlreicher abgeschlossener und aktueller Forschungsprojekte verwendet, die in der folgenden Übersicht angegeben sind: • Im Spitzentechnologiecluster „eniPROD“ wurde das Verfahren Jet-ECM für die gezielte Mikrostrukturierung von Reibflächen zur Optimierung tribologischer Eigenschaften verwendet. • Die gewonnenen Erkenntnisse zur Jet-EC Bearbeitung wurden in dem von der EU geförderten Projekt „Hi-Micro“ zur gezielten Strukturierung von additiv gefertigten Einsätzen für Mikrospritzgussanwendungen weiterentwickelt. • Im Rahmen des Teilprojekts D5 des Sonderforschungsbereichs 692 „HALS“ wurden die Grundlagen zum Jet-EC Abtragen verwendet, um die gezielte Bearbeitung partikelverstärkter Aluminium-Matrix-Verbundwerkstoffe (AMC) zu realisieren. • Die Erkenntnisse zur Jet-EC Bearbeitung wurden im Rahmen einer DFG-Sachbeihilfe für das elektrochemische Abtragen von Hartmetallen weiterentwickelt. • In dem vom BMWi geförderten ZIM-Kooperationsprojekt „EloMed“ wurden die im Rahmen der Sachbeihilfe entwickelten Simulationen angepasst und angewendet und Experimente zur gezielten Oberflächenmodifikation medizintechnisch relevanter Werkstoffe mit dem Verfahren Jet-ECM durchgeführt. • Durch geringe Modifikation der Anlagentechnik der entwickelten Jet-ECM Prototypenanlage wurde im Projekt „FUMI“ des Fraunhofer IWU die Endbearbeitung von Mikrobohrungen durch elektrochemisches Abtragprozess mit geschlossenem Freistrahl analysiert. • In der Sachbeihilfe „lokO“ wird die entwickelte Jet-ECM Prototypenanlage verwendet, um lokalisierte anodische Oxidationen mit Hilfe eines elektrolytischen Freistrahls zu erzeugen. • Weiterentwicklungen der Jet-ECM Prototypenanlage und der Bearbeitungsstrategien für dreidimensionale Strukturierungen sind aktuelle Inhalte des EU-geförderten Marie Skłodowska-Curie Netzwerks. • In dem durch das BMBF geförderten Projekts „Jet- PeP“ wird auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse zum Jet-ECM in Kombination mit dem aktuellen Stand der Wissenschaft zum Plasmaelektrolytischen Polieren ein Verfahren für die lokale Oberflächenfunktionalisierung durch Jet-Plasmaelektrolytisches Polieren erforscht.
Publications
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Entwicklung und Simulation eines Verfahrens zum elektrochemischen Abtragen von Mikrogeometrien mit geschlossenem elektrolytischen Freistrahl (Dissertation). In: Schubert, A. (Hrsg.): Scripts Precision and Microproduction Engineering, Band 2. Verlag Wissenschaftliche Scripten, 2010 - ISBN 978-3-937524-95-5
Hackert, M.
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Micro Machining of Different Steels with Closed Electrolytic Free Jet. In: AIP Conference Proceedings, Volume 1353, ISBN: 978-0-7354-0911-8, 2011
Hackert-Oschätzchen, M.; Meichsner G.; Zeidler, H.; Zinecker, M.; Schubert, A.
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Micro Machining with Continuous Electrolytic Free Jet, In: Precision Engineering, Volume 36, Issue 4, October 2012, Pages 612-619
Hackert-Oschätzchen, M.; Meichsner, G.; Zinecker, M.; Martin, A.; Schubert, A
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Analysis of Strategies for Gap Control in Jet Electrochemical Machining, In: Proceedings of the 14th euspen International Conference, 2014, Volume: 2, S. 439-442, ISBN 14: 978-0-9566790-3-1
Hackert-Oschätzchen, M.; Martin, A.; Meichsner, G.; Schubert, A.
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Multiphysics Simulation of the Material Removal in Jet Electrochemical Machining, In: Procedia CIRP, 2015, Vol. 31, S. 197-202, ISSN: 2212-8271
Hackert-Oschätzchen, M.; Paul, R.; Kowalick, M.; Martin, A.; Meichsner, G.; Schubert, A.
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Study on the dynamic generation of the jet shape in Jet Electrochemical Machining. In: Journal of Materials Processing Technology, Volume 223, 2015, S. 240-251, ISSN 0924-0136
Hackert-Oschätzchen, M.; Paul, R.; Martin, A.; Meichsner, G.; Lehnert, N.; Schubert, A.
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Generation of Complex Surfaces by Superimposed Multidimensional Motion in Electrochemical Machining, In: Procedia CIRP, Volume 42, 2016, S. 384–389
Schubert, A.; Hackert-Oschätzchen, M.; Martin, A.; Winkler, S.; Kuhn, D.; Meichsner, G.; Zeidler, H.; Edelmann, J.
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Analysis of the fundamental removal geometry in electrochemical profile turning with continuous electrolytic free jet. In: Procedia CIRP, Volume 68, 2018, S. 466-470
Martin, A.; Hackert-Oschätzchen, M.; Lehnert, N.; Schubert, A.
