Bearbeitung mit Elektrizität im Hack-Chat erkundet

Als Hackaday-Leser kann man mit Sicherheit davon ausgehen, dass Sie über ein überdurchschnittliches Verständnis von Elektrizität verfügen. Es besteht auch eine gute Chance, dass Sie sich mit maschineller Bearbeitung auskennen und möglicherweise sogar eine Drehmaschine oder eine alte Mühle in der Werkstatt haben. Aber die Kombination beider und die tatsächliche Bearbeitung eines Stücks Metall mit Strom können viele Heimspieler nicht aus erster Hand vorweisen.

Das bedeutet natürlich nicht, dass kein Interesse besteht. Um die brennenden (oder zumindest zündenden) Fragen der Community zu beantworten, kam Daniel Herrington, CEO und Gründer von Voxel Innovations, diese Woche beim Hack Chat vorbei, um über die neuesten Entwicklungen in der Elektroerosion (EDM) und dem damit eng verwandten Bereich zu sprechen der elektrochemischen Bearbeitung (ECM). Während sein Unternehmen die Technologie nutzt, um Komponenten in unglaublichem Maßstab herzustellen, begann Daniel, wie so viele von uns, in der Garage zu basteln, was es ihm ermöglichte, sowohl einem professionellen als auch einem Hobby-Anwender einen Einblick in die Technologien zu geben.

Die erste große Frage, die es zu klären galt, war natürlich der Unterschied zwischen EDM und ECM. Vereinfacht ausgedrückt wird bei der Elektroerosionsbearbeitung Hochspannung verwendet, um buchstäblich Material vom Werkstück wegzusprengen. Das resultierende Finish ist im Allgemeinen rau und der Fortschritt im Material ist tendenziell langsam, aber es ist relativ einfach umzusetzen.

Im Gegensatz dazu könnte man sich die elektrochemische Bearbeitung als eine Art umgekehrten Galvanisierungsprozess vorstellen, bei dem das vom Werkstück entfernte Material aufgelöst und auf die Kathode übertragen wird – obwohl in der Praxis der Fluss des unter Druck stehenden Elektrolyts verhindert, dass das negativ geladene Werkzeug tatsächlich plattiert wird. ECM ist ein schnellerer Prozess als EDM und ermöglicht eine außergewöhnlich glatte Oberflächenbeschaffenheit, ist jedoch aus technischer Sicht erheblich anspruchsvoller.

Warum also Strom statt herkömmlicher Werkzeuge für die Metallbearbeitung verwenden? Sowohl ECM als auch EDM haben einen einzigartigen Vorteil: Das Werkzeug berührt nie das Werkstück, an dem gearbeitet wird. Dies belastet das Material offensichtlich weniger als das Schneiden, bedeutet aber auch, dass die Maschine selbst nicht so mechanisch steif sein muss, die Motoren nicht so stark sein müssen usw. Die berührungslose Natur von ECM/EDM ist es Dies ist besonders für Bastler interessant, da ein günstiger 3D-Drucker so umfunktioniert werden kann, um das Werkzeug über das Werkstück zu bewegen.

Leider ist das Hacken eines 3D-Druckers, um das Werkzeug zu bewegen, vielleicht der einzige Aspekt von ECM oder EDM, den man aus Hobbyperspektive wirklich als „einfach“ bezeichnen könnte. Wie Daniel erklärt, ist eines der größten Probleme das Werkzeug. Wenn Sie EDM betreiben, besteht Ihre Elektrode beispielsweise aus Graphit oder Messing, was auf der anderen Seite nicht besonders teuer ist und relativ einfach zu verarbeiten ist. Leider wird die Elektrode während des Prozesses verbraucht, sodass Sie viele davon herstellen müssen. Was ECM betrifft, ist die gute Nachricht, dass die Kathode während der Bearbeitung nicht abgenutzt wird, wie beim EDM. Andererseits muss es aus etwas wie Edelstahl bestehen, um den chemischen Prozessen standzuhalten. Die Herstellung von Werkzeugen für komplexe Formen kann daher sehr teuer werden und macht in kommerziellen Anwendungen nur dann Sinn, wenn sich die Kosten über viele Teile amortisieren lassen.

Wenn es sich um ein persönliches Projekt handelt, ist Ihnen der Zeit- und Arbeitsaufwand für die Erstellung der ECM-Tools vielleicht egal. In diesem Fall wird Ihr größtes Problem der Elektrolyt sein. Es werden verschiedene spezifische Mischungen verwendet, aber im Allgemeinen lassen Sie Ihr Werkzeug durch Salzwasser laufen. Laut Daniel verwendet Voxel normalerweise Natriumnitrat, das üblicherweise zum Konservieren von Lebensmitteln verwendet wird. Daran ist grundsätzlich nichts Gefährliches, aber in der Praxis spritzt die ätzende Flüssigkeit überall hin, wenn sich das Werkzeug bewegt. Und als ob das noch nicht schlimm genug wäre, zerlegt die Elektrolyse das Salzwasser in Wasserstoff und Sauerstoff – eine potenziell explosive Kombination. Als zusätzlichen Bonus produzieren Sie auch giftiges Chlorgas, wenn Sie es mit normalem Speisesalz versuchen.

Mehrere Teilnehmer des Chats mischten sich mit ihren eigenen Geschichten über den Versuch ein, ECM auf dem Desktop zu manipulieren, und das hört sich nicht schön an. Ganz gleich, wie sehr Sie versuchen, den Arbeitsbereich abzudichten, das Salzwasser dringt in alles ein, rostet die Linearschienen und verursacht einen Kurzschluss in der Elektronik. Dabei müssen Sie sicherstellen, dass alle entstehenden Gase ordnungsgemäß abgeführt werden. Aber wenn Sie bereit sind, sich die Mühe zu machen, können die Ergebnisse äußerst beeindruckend sein.

Kurz gesagt ist es schwierig, EDM oder ECM in der Werkstatt zu Hause durchzuführen, vielleicht sogar ein bisschen gefährlich, aber sicherlich nicht unmöglich. Ob es sinnvoll ist, Zeit damit zu verbringen, Metall mit Elektrizität zu bearbeiten, anstatt einfach nur einen alten Bridgeport von Craigslist zu kaufen, ist natürlich eine andere Geschichte. Selbst in der kommerziellen Welt macht die Technologie laut Daniel nur dann wirklich Sinn, wenn man Tausende oder sogar Millionen von Teilen produzieren möchte. Wenn man die Uhr etwa 20 Jahre zurückdreht, hätte man sich natürlich vorstellen können, dass Hacker und Hersteller über persönliche 3D-Drucker und Laserschneider verfügen würden? Vielleicht werden EDM/ECM-Rigs in den kommenden Jahrzehnten ein ebenso alltäglicher Anblick im Hackerspace sein wie heute ein Ender 3.

Besonderer Dank geht an Daniel Herrington, der sein Wissen über diese faszinierende Technologie mit der Hackaday-Community geteilt hat. Wir haben uns auch darüber gefreut, dass sich auch andere mit ihren eigenen Erfolgsgeschichten und Projekten einbrachten – auch wenn es nur einen offiziellen Gastgeber gibt, heißt das nicht, dass andere ihre relevanten Erfahrungen nicht mit der Gruppe teilen können. Es war ein großartiger Auftakt für ein neues Jahr der Hack-Chats und wir freuen uns darauf, im Jahr 2023 mit einer ganz neuen Gruppe von Gastgebern zu sprechen. Wenn Sie einen eigenen Chat veranstalten möchten, füllen Sie einfach den Antrag aus Formular aus und teilen Sie uns mit, worüber Sie sprechen möchten.

Der Hack Chat ist eine wöchentliche Online-Chat-Sitzung, die von führenden Experten aus allen Bereichen des Hardware-Hacking-Universums veranstaltet wird. Es ist eine großartige Möglichkeit für Hacker, auf unterhaltsame und informelle Weise Kontakte zu knüpfen. Wenn Sie es jedoch nicht live schaffen, sorgen diese Übersichtsbeiträge sowie die auf Hackaday.io veröffentlichten Transkripte dafür, dass Sie nichts verpassen.