Přesnost místo ponořené galvanizace: Nová platforma pro selektivní modifikaci povrchu

Desktop Jet společnosti TextureJet pro elektrochemické řezání tryskáním (EJM) v rámci platformy elektrochemického řezání tryskáním (EJP) Fraunhofer IST. © Fraunhofer IST

Lokální povrchová struktura na ocelovém substrátu vytvořená elektrochemickým tryskáním (EJM). © Fraunhofer IST

Se širokou expanzí své výzkumné infrastruktury zavádí Fraunhoferův ústav pro vrstvy a povrchové technologie IST novou platformu pro místní elektrochemické zpracování povrchů. Kombinace osvědčených galvanických metod s inovativními technologiemi, jako je Electrochemical Jet Processing (EJP), a inteligentní robotikou umožňuje přesné, šetrné k zdrojům zpracování složitých dílů. Tím ústav otevírá nové možnosti pro odvětví jako elektronika, energetika, medicínská technika či letectví a kosmonautika.

Galvanické povlaky jsou pro řadu technologií budoucnosti nezbytné. Konkrétně jim dávají funkční vlastnosti, zvyšují jejich odolnost a výkon a díky delší životnosti přispívají k úspoře zdrojů a snížení emisí CO₂. V tomto kontextu Fraunhofer IST cíleně rozvíjí elektrochemické výrobní technologie a spojuje zavedené galvanické postupy s cílenými přístupy povrchové úpravy.

Rozšíření pro příští generaci elektrochemické výroby

Jádrem rozšíření zařízení je nová platforma Electrochemical Jet Processing (EJP), která sdružuje různé selektivní elektrochemické postupy pro místní zpracování a funkční úpravy povrchů. Patří sem Electrochemical Jet Machining (EJM) pro bezkontaktní, mikrometrově přesné obrábění materiálu, a Electrochemical Jet Deposition (EJD) pro místní nanášení funkčních vrstev. Díky tomu lze povrchy cíleně strukturovat, vyhlazovat, opravovat nebo pokrývat.

Na rozdíl od klasických galvanických metod, kdy jsou celé díly ošetřovány v procesech v koupelích, platforma EJP pracuje s pohyblivým elektrochemickým paprskem, který působí pouze tam, kde je skutečně potřeba zpracovat materiál nebo vytvořit vrstvy. Díky tomu je možné flexibilně zpracovávat i složité nebo velké komponenty. Omezující faktory, jako jsou rozměry procesních koupelí nebo nutnost maskování a odmaskování, odpadávají. Současně se minimalizuje používání chemikálií, energie a surovin, stejně jako vznik odpadu.

Inteligentní řízení procesů pro složité geometrie dílů

Platformu doplňuje moderní robotická a automatizační infrastruktura. Kromě vysoce přesných průmyslových robotů jsou využíváni autonomní mobilní roboti (AMR), kteří flexibilně podporují logistiku materiálu a nástrojů a sami se orientují ve svém prostředí. To umožňuje vytvářet vysoce přesné a reprodukovatelné procesy, které se přizpůsobí různým geometriím dílů a lze je integrovat do automatizovaných výrobních linek.

„Naše nová zařízení spojují selektivní elektrochemické postupy a robotiku do komplexního systému. Na rozdíl od klasických zařízení se proces přizpůsobuje dílu a jeho požadavkům – nikoliv naopak,“ vysvětluje Rowena Duckstein, vědecká pracovnice Fraunhofer IST.

Různorodé využití pro high-tech odvětví

Nová technologie zařízení je relevantní všude tam, kde je požadována nejvyšší přesnost, flexibilita a udržitelnost. Umožňuje například šetrnou výrobu mikrostruktur s vysokými rychlostmi nanášení nebo cílené plnění a tím lepší pokrytí například mikrovrty. Díky místnímu nanášení lze při tom odpadnout šablony a maskování.

Pohled do budoucnosti

V budoucnu má být platforma EJP ještě úžeji propojena s robotikou, senzory a datově řízenými řídicími systémy. Cílem je systém výroby s učením, který bude procesy neustále optimalizovat a snižovat spotřebu zdrojů a množství odpadu. Fraunhofer IST tak vytváří základ pro adaptivní výrobní koncepty, které budou flexibilně integrovat místní elektrochemické postupy do průmyslových výrobních linek a otevírat nové možnosti pro mikrozpracování, opravárenské procesy a funkčně upravené povrchy.

„Naším cílem je dále rozvíjet technologickou platformu, která nejenže splní současné požadavky průmyslu, ale aktivně nastaví nové standardy – přesnější, udržitelnější a více přizpůsobené aplikacím než stávající řešení,“ shrnuje Duckstein.