リサイクルされたグラファイトダストにより持続可能な工具電極が作成されます

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ベルリン工科大の IWF の研究者と Gezea GmbH の専門家は、環境に有害な黒鉛粉塵をリサイクルできます。 電極は数日で完成します。 これが彼らのやり方です。

EDM は、要求の厳しい仕様の製品を製造するための工具や金型の製造分野で主に使用される重要な熱浸食プロセスです。 放電加工の変形プロセスの 1 つは形彫り EDM で、ツール電極の形状がワークピースに等距離で転写されます。 グラファイトは、約 θS = 3,700 °C という高い昇華温度と、それに伴う耐摩耗性により、工具電極によく使用される材料です。 ただし、これらの電極の機械的加工中に黒鉛の粉が生成されます。 一般に、グラファイトは炭素で構成されているため、環境に有害ではありません。 それにもかかわらず、粉塵の形で技術的および健康上の合併症を引き起こす可能性があります。 たとえば、粉塵が気道や目に侵入し、重度の炎症を引き起こす可能性があります。 特に微細な粒子も肺に重大な損傷を引き起こす可能性があります [GIS22]。

さらに、この残留生成物の用途はほとんどありません。 最後になりましたが、これらの黒鉛残留物の処分には多大な労力と費用がかかります。 したがって、廃棄物である黒鉛ダストを再処理して放電加工用の新しい工具電極を作ることは、特に持続可能で経済的に有利なアプローチとなります。

EDM プロセス中、導電性の侵食された粒子が作業ギャップに集まり、短絡やアーク放電を引き起こす可能性があります。 これらの影響は、除去率 V̇W や摩耗率 V̇E などのプロセス目標変数に悪影響を及ぼします。 これに対抗するために、粒子を除去する目的で、アクティブおよびパッシブなフラッシング方法がプロセスに組み込まれています。

挿入深さ et が浅い場合、外部フラッシングがこの目的に特に適しています。 圧力または吸引によるフラッシングは、シンクの深さが深い場合に非常に効果的です。 圧力または吸引によるフラッシングは、ツール電極に組み込まれたフラッシング チャネルを介して実行できます。

工具および金型製造のサービスプロバイダーである Gezea GmbH とベルリン工科大学工作機械工場管理研究所 (IWF) は現在、黒鉛粉末をベースとしたハイブリッド黒鉛-銅電極の開発に協力しています。 火花消耗性皿穴加工用の新しいタイプの工具電極として使用されます。 このプロジェクトの目標は、人と環境の両方を保護することです。 環境に優しいグラファイトダストの調製により、挿入された内部チャネルと代替材料の使用により火花浸食のプロセスも改善されます。 BMWi の「中小企業向け中央イノベーション プログラム」(ZIM) 資金提供プログラムの一環として、この協力プロジェクトは AIF Projekt GmbH によって財政的に支援および監督されています。

通常、グラファイトからツール電極を製造するプロセスには 4 か月以上かかります [MER22]。 提案されたプロジェクトでは、黒鉛ダストを使用することにより、このプロセスを 5 日未満に短縮できます。 これにより、実行時間が少なくとも 96% 短縮されます。 最新技術との具体的な違いは、基材の粉砕、時間のかかるピッチの含浸、黒鉛の非晶質構造から結晶構造への変化のための黒鉛化などの多くの工程が不要になったことにあります。使用する黒鉛粉末はすでに結晶状態にあるため、必要となります。 黒鉛粉末から工具電極まで開発される再処理技術は、ふるい分け、粉砕、金属粉末との混合というプロセスステップのみで構成されます。 続いてプレス、焼結、フライス加工による後処理を行います（図2）。

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