Browsing by Author "Westkämper, Engelbert (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. H.c. mult.)"

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Ein Beitrag zur Optimierung von elektrochemisch hergestellten Oberflächen im Werkzeug- und Formenbau
(2006) Gerth, Christian; Westkämper, Engelbert (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. H.c. mult.)
Die vorliegende Arbeit hat gezeigt, dass sich beim Rapid Tooling besonders für lasergesinterte Werkzeuge und Formen neue Möglichkeiten durch eine gezielte elektrochemische Beschichtung ergeben. Dazu wurden im ersten Teil der Arbeit die qualitätsbestimmenden physikalischen und chemischen Einflussgrößen dieses Beschichtungsverfahrens herausgearbeitet. Dabei konnte gezeigt werden, dass hydrodynamische Effekte neben der E-Feldausprägung einen wesentlichen Einfluss auf die Qualität des Beschichtungsergebnisses ausüben. Auf diese Erkenntnisse baut ein Simulationsmodell auf, das sich wesentlich von bisher bekannten Ansätzen unterscheidet. Im realen Versuch wurde die Wirksamkeit der Simulation mit zwei unterschiedlichen Elektrolyten nachgewiesen. Um die geforderten gleichen Strömungs- und E-Feldbedingungen an jedem Punkt der Werkstückoberfläche zu gewährleisten, sind der Werkstückgeometrie angepasste Anoden notwendig. Da die Herstellung solcher werkstückgebundenen Anoden teuer ist, lohnt deren Einsatz bisher nur in der Großserie. Ein flexibles, auf unterschiedlich geformte Oberflächen einstellbares Anodensystem könnte diese Beschränkung aufheben. Das Prinzip eines solchen, für verschiedene Werkstücke nutzbaren Anodensystems wird im zweiten Teil der Arbeit beschrieben und sein Einsatz mit einer realen Beschichtung erfolgreich verifiziert. Durch generative Verfahren hergestellte Formwerkzeuge konnten bisher die an Prototypenwerkzeuge gestellten Qualitätsanforderungen in der Regel nur mit erheblichem Nacharbeitsaufwand erfüllen. Mittels gezielter elektrochemischer Beschichtung und mit der in dieser Arbeit beschriebenen Vorgehensweise ließen sich bei lasergesinterten Formwerkzeugen, die vor allem im Prototypenbau von Kunststoffbauteilen von großem Interesse sind, deren bisherige Qualitätsmängel preisgünstig beseitigen. Sowohl das vorgestellte Simulationsmodell zur elektrochemischen Beschichtung als auch das Konzept eines flexiblen Formanodensystems machen weitere Anwendungen denkbar. So könnte man mittels Simulation und entsprechend eingestellter Anode gezielt Maßabweichungen durch elektrochemisches Beschichten ausgleichen. Damit wäre ein rechnergestützter Qualitätsregelkreis, in dem alle Teilprozesse einer Fertigungsprozesskette digital abgebildet sind, vollständig zu schließen.