Precisie in plaats van onderdompelgalvaniseren: Nieuw platform voor selectieve oppervlaktebehandeling

Desktop Jet van het bedrijf TextureJet voor Electrochemisch Jet Machining (EJM) binnen het Electrochemisch Jet Processing (EJP)-platform van het Fraunhofer IST. © Fraunhofer IST

Lokaal gevormde oppervlakte structuur op een RVS-ondergrond door elektrochemisch jetbewerken (EJM). © Fraunhofer IST

Met een uitgebreide uitbreiding van haar onderzoeksinfrastructuur ontwikkelt het Fraunhofer-Instituut voor Laag- en Oppervlaktetechniek IST een nieuw platform voor lokale elektrochemische oppervlaktebehandeling. De combinatie van beproefde galvanische processen met innovatieve technologieën zoals Electrochemical Jet Processing (EJP) en slimme robotica maakt nauwkeurige, hulpbronnenefficiënte bewerking van complexe werkstukken mogelijk. Hiermee creëert het instituut nieuwe mogelijkheden voor sectoren zoals elektronica, energietechniek, medische technologie en lucht- en ruimtevaart.

Galvanische coatings zijn onmisbaar voor talloze toekomstige technologieën. Ze geven onderdelen doelgericht functionele eigenschappen, verbeteren hun bestendigheid en prestaties, en dragen door een langere gebruiksduur bij aan het besparen van hulpbronnen en het verminderen van CO₂-uitstoot. Tegen deze achtergrond ontwikkelt het Fraunhofer IST elektrochemische fabricagetechnologieën gericht verder en combineert gevestigde galvanische processen met selectieve oppervlaktebehandelingsmethoden.

Uitbreiding voor de volgende generatie elektrochemische fabricage

Het middelpunt van de uitbreidingsinstallatie is het nieuwe Electrochemical Jet Processing (EJP)-platform, dat verschillende selectieve elektrochemische processen bundelt voor lokale bewerking en functionalisering van oppervlakken. Daartoe behoren Electrochemical Jet Machining (EJM) voor contactloze, micronauwkeurige materiaalbewerking en Electrochemical Jet Deposition (EJD) voor lokale afzetting van functionele lagen. Zo kunnen oppervlakken gericht worden gestructureerd, gladgemaakt, gerepareerd of gecoat.

In tegenstelling tot klassieke galvanische processen, waarbij volledige onderdelen in procesbaden worden behandeld, werkt het EJP-platform met een beweerbare elektrochemische straal die alleen daar effect heeft waar daadwerkelijk materiaal wordt bewerkt of lagen worden aangebracht. Hierdoor kunnen zelfs complexe of grootdimensionale componenten flexibel worden bewerkt. Beperkingen door de afmetingen van de procesbaden of eventuele maskerings- en demaskeringsstappen komen te vervallen. Tegelijkertijd wordt het gebruik van chemicaliën, energie en grondstoffen, evenals de productie van afval, geminimaliseerd.

Intelligente procesbesturing voor complexe componentgeometrieën

De platform wordt aangevuld met een moderne robotica- en automatiseringsinfrastructuur. Naast hoogprecisie-industrierobots worden autonome mobiele robots (AMR) ingezet die flexibel materiaal- en gereedschapslogistiek ondersteunen en zelfstandig in hun omgeving navigeren. Hierdoor ontstaan hoogprecisie- en reproduceerbare processen die zich aanpassen aan verschillende componentgeometrieën en in geautomatiseerde productieketens kunnen worden geïntegreerd.

»Met onze nieuwe opstelling verbinden we selectieve elektrochemische processen en robotica tot een totaal systeem. In tegenstelling tot klassieke installaties past het proces zich aan het onderdeel en de eisen ervan aan – en niet andersom«, legt Rowena Duckstein, wetenschappelijk medewerker bij het Fraunhofer IST, uit.

Veelzijdige toepassingen voor hightech-sectoren

De nieuwe technologische installatie is overal relevant waar de hoogste precisie, flexibiliteit en duurzaamheid vereist zijn. Ze maakt bijvoorbeeld de materiaalbesparende fabricage van microstructuren met hoge afzettingspercentages mogelijk, evenals gerichte vulling en betere coating van bijvoorbeeld micro-boringen. Door lokale afzetting kan daarbij worden afgezien van sjablonen en maskeringen.

Toekomstvisie

In de toekomst moet het EJP-platform nog nauwer worden verbonden met robotica, sensortechnologie en datagedreven besturingssystemen. Het doel is een leerbaar fabricagesysteem dat processen continu optimaliseert en het verbruik van hulpbronnen en afval vermindert. Daarmee legt het Fraunhofer IST de basis voor adaptieve fabricageconcepten die lokale elektrochemische processen flexibel integreren in industriële productielijnen en nieuwe mogelijkheden openen voor microbewerking, reparatieprocessen en functionalisering van oppervlakken.

»Ons doel is om een technologische platform verder te ontwikkelen dat niet alleen aan de huidige industriële eisen voldoet, maar actief nieuwe normen stelt – preciezer, duurzamer en toepassingsgerichter dan bestaande oplossingen«, vat Duckstein samen.