Elektrochemische Bearbeitung (ECM): Präzises Metallabtragen ohne mechanischen Kontakt

Prinzip

ECM (Electrochemical Machining) nutzt elektrochemische Auflösung (Umkehrung der Galvanik): Werkstück = Anode (+), Werkzeug = Kathode (-). Elektrolyt (NaCl, NaNO₃ Lösung) spült zwischen beiden. Hoher Strom (100–30.000 A) bei niedriger Spannung (3–30 V) löst Werkstoff ionisch ab → Kontur des Werkzeugs wird 1:1 in Werkstück „gespiegelt“.

Kernvorteile

• Kein Werkzeugverschleiß: Kathode löst sich nicht auf (nur minimal durch Nebenreaktionen)
• Keine thermische/mechanische Beanspruchung: Kein Wärmezug, keine Spannungen, keine Grate, keine Weißer-Schicht
• Härteunabhängig: Auch gehärtete Stähle, Hartmetalle, Superlegierungen, Titan bearbeitbar
• Komplexe Innenkonturen: Kühlkanäle in Turbinenschaufeln, Nockenprofile, Verzahnungen, Mikrostrukturen
• Hohe Oberflächengüte: Ra 0,05–0,2 µm erreichbar

Prozessparameter & Steuerung

• Spaltweite: 0,08–0,8 mm (kritisch für Stromdichte, Gleichmäßigkeit)
• Elektrolyt: Temperatur, Konzentration, Durchfluss, Filtration überwacht
• Stromdichte: 50–500 A/cm² (materialabhängig)
• Vorschub: Synchron zur Auflösung (NC/CNC-gesteuert)
• Nachbearbeitung: Spülen, Passivieren, Entspannen

Varianten

• ECM (Makro): Turbinenschaufeln, Spritzgussformen, Zahnräder, Wellen
• PECM (Precise ECM): Mikrostrukturen, < 100 µm Merkmale, Toleranzen ±2–5 µm
• ECG (Electrochemical Grinding): Kombiniert ECM + Schleifen (schleifende Kathode) – für Schärfen, Feinbearbeitung
• ECM-Drilling / ECM-Deburring: Gezielte Anwendungen

Nachteile & Grenzen

• Hohe Investition (Generator, Maschine, Elektrolytmanagement, Abwasser)
• Nur elektrisch leitende Werkstoffe
• Korrosionsgefahr (Werkstück, Maschine, Werkzeug) – Materialwahl, Spülung, Inhibitoren
• Wasserstoffentwicklung (Sicherheit, Versprödung)
• Umwelt: Elektrolytentsorgung, Schlammbehandlung

Typische Anwendungen

Luftfahrt (Turbinenkühlkanäle, Blisks), Medizintechnik (Implantate, Stents, Mikrostrukturen), Werkzeugbau (Spritzgussformen mit Konformkühlung), Automotive (Ventile, Injektoren, Getriebeteile), Elektronik (Mikrokomponenten), Energie (Brennstoffzellen-Bipolarplatten).