Elektrochemische Metallbearbeitung - Experimentelle Charakterisierung und Entwicklung einer effizienten Methodik zur Auflösungsvorhersage

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr.-Ing. Andreas Klink; Professorin Dr.-Ing. Johanna Waimann; Professorin Dr.-Ing. Daniela Zander
• Fachliche Zuordnung: Mechanik
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 560492325

Die elektrochemische Metallbearbeitung (Electrochemical Machining (ECM)) stellt einen nicht-konventionellen Fertigungsprozess dar. Die zu bearbeitende metallische Werkzeugoberfläche wird in einem Elektrolyten unter einer Spannung abgetragen. Die anodische Auflösung des Metalls birgt neben klassischen mechanischen und thermischen Prozessen den Vorteil, dass keine unerwünschten Oberflächenmodifikationen, wie beispielsweise Versetzungsbildung, auftreten. Der ECM-Prozess ist unabhängig von mechanischen Kennwerten, wie beispielsweise der Härte, und eignet sich daher auch zur Bearbeitung gehärteter Werkstoffe. Die sich einstellenden Reaktionsmechanismen sind teilweise noch nicht bekannt und führen zu komplexen und schwer vorherzusagenden Oberflächenmodifikationen. Dies führt zu einer kostenintensiven Prozess- und Werkzeugauslegung, die häufig nur iterativ möglich ist und dadurch den Einsatz des ECM-Prozesses einschränkt. An diesem Punkt möchte unsere Forschungsgruppe ansetzen, einen essenziellen Beitrag zum Verständnis des elektrochemischen Prozesses liefern und zukünftig einen optimierten und ressourcensparenden Einsatz der ECM-Technologie ermöglichen. Um diese Ziele zu erreichen, müssen wir uns mehreren Aspekten widmen. Zum einen wollen wir die verantwortlichen chemischen Reaktionsmechanismen, wie die anodische Auflösung und die Oxidschichtbildung, sowie den Einfluss der Stromdichte während unterschiedlicher Prozessvarianten näher verstehen. Dazu werden sowohl experimentelle Untersuchungen im Labormaßstab als auch auf der Skala des tatsächlichen ECM-Prozesses durchgeführt. Darüber hinaus soll aber auch eine Methodik entwickelt werden, die eine bezogen auf die Rechenzeit effiziente und präzise simulative Vorhersage des Prozesses ermöglicht. Unsere interdisziplinäre Forschungsgruppe hat bereits im Rahmen des SFB TRR 136 erfolgreich zusammengearbeitet. Im Rahmen des nun beantragten Projektes wollen wir an unsere ersten vielversprechenden gemeinsamen Arbeiten anknüpfen und diese fortführen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen