Het bewerken van titanium gebaseerde materialen met behulp van het hybride Mechano-Electrochemisch Freesproces

Dit onderzoek heeft als doel het onderzoeken en ontwikkelen van een nieuw hybride bewerkingsproces, namelijk “Mechano-Electrochemical Milling” (MECM). De combinatie van frezen en elektrochemisch bewerken (ECM) kan mogelijk het aantal bewerkbare materialen uitbreiden en de performantie van het ECM‑proces versterken. De in dit onderzoek behandelde materialen zijn titanium gebaseerd omwille van de typische interactie tussen ECM en titanium-gebaseerde materialen. Deze interactie houdt de vorming van een passivatielaag in die het ECM-proces afremt. Het MECM-proces heeft als doel om deze passivatielaag op mechanische wijze te verwijderen om zo het volle potentieel uit het ECM-proces te halen.

Om een gedetailleerd onderzoek van het tot nu toe onbestaande proces mogelijk te maken en een diepgaand begrip te verkrijgen van de interactie tussen materiaal en proces tijdens MECM, werd er een nieuw bewerkingsplatform ontwikkeld voor dit onderzoek. Het ontwikkelde platform bestaat uit: Een mechanisch systeem dat het positioneren en draaien van het gereedschap en werkstuk mogelijk maakt, een elektrisch systeem dat een voldoende hoge elektrische spanning creëert voor het (M)ECM‑proces en een elektrolytsysteem dat elektrolyt voorziet en behandelt tijdens het proces. Het MECM-gereedschap combineert de elektrochemische en mechanische proces componenten en het laat toe om de relatie tussen deze componenten aan te passen.

Tijdens dit onderzoek werden twee simultane procesmechanismen geïdentificeerd, namelijk het mechanische en het elektrochemische. Bij het MECM‑proces werd een stijging van de materiaalafname snelheid tot 11 % gerealiseerd ten opzichte van het pure ECM‑proces op hetzelfde platform. Daarnaast waren zowel de vorm van de verspaande geometrie en de afnamesnelheid meer consistent bij MECM dan bij ECM. In contrast met de veelbelovende resultaten rond de materiaalafname snelheid en de verspaande geometrie, resulteerden zowel ECM als MECM met het MECM-gereedschap in hoge ruwheidswaarden van 3 µm Ra of meer.

Ondanks het feit dat de huidige implementatie van MECM mogelijke nadelen vertoont wanneer we enkel kijken naar de stabiliteit van het proces van het elektrochemische aspect, lijkt over het algemeen het procesresultaat eerder positief beïnvloed door MECM ten opzichte van ECM. Verder biedt het detecteren van sommige specifieke zwakke punten tijdens dit onderzoek duidelijke mogelijkheden om het MECM‑gedrag te optimaliseren en bijgevolg mogelijk ook om de behaalde resultaten te verbeteren. Daarom is het zetten van de eerste (kleine) stappen in de ontwikkeling en het onderzoek van het MECM‑proces en het vrijmaken van de weg voor verdere verbetering van het proces en verder onderzoek op de proces‑materiaalinteractie, mogelijk de grootste bijdrage van het werk beschreven in deze thesis.