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DFG project G:(GEPRIS)439915866

Simulation der gepulsten elektrochemischen Metallbearbeitung (PECM) von dünnwandigen Bauteilen für den Triebwerksbau – SIMPECT

CoordinatorDr.-Ing. Andreas Klink ; Professor Dr. Dominik Krug
Grant period2020 -
Funding bodyDeutsche Forschungsgemeinschaft
 DFG
IdentifierG:(GEPRIS)439915866

⇧ SPP 2231: Effizientes Kühlen, Schmieren und Transportieren – Gekoppelte mechanische und fluid-dynamische Simulationsmethoden zur Realisierung effizienter Produktionsprozesse (FLUSIMPRO) ⇧

Note: In der Triebwerksfertigung werden durch die steigenden thermischen und mechanischen Anforderungen effizienterer Triebwerke kontinuierlich hochwarmfestere Werkstoffe eingesetzt, die sich konventionell immer schwerer bearbeiten lassen. Insbesondere in der Schaufelfertigung werden dabei neben hohen Maßhaltigkeiten und Oberflächengüten auch die Bearbeitung immer dünnwandigerer Bauteile gefordert. Diese Anforderungen sind mithilfe etablierter zerspanender Prozesse aufgrund der großen auftretenden Prozesskräfte und dem immensen Werkzeugverschleiß immer schwerer technologisch und ökonomisch zu erreichen. Infolgedessen wird bei solchen Anwendungen vermehrt die elektrochemische Metallbearbeitung (ECM) als Alternative bei den Triebwerksherstellern eingesetzt, bei der aufgrund der anodischen Metallauflösung der Materialabtrag unabhängig von den thermo-mechanischen Festigkeitswerten erfolgt. Als elementare Prozesseinflussgrößen spielen dabei die physikalischen Elektrolyteigenschaften und die Strömungsbedingungen eine Schlüsselrolle hinsichtlich des lokal realisierbaren Materialabtrages. Zur Finishbearbeitung von Triebwerksschaufeln wird meist die gepulste elektrochemische Metallbearbeitung (PECM) eingesetzt, wodurch eine höhere Oberflächengüte und Fertigungsgenauigkeit erzielt wird. Aus der industriellen Anwendungspraxis des Verfahrens ist jedoch bekannt, dass spülungsinduzierte Phänomene auftreten können, die insbesondere bei filigranen Bauteilen zu Formabweichungen oder sogar zum Kurzschluss führen können. Für die Werkzeugauslegung im PECM Prozess existiert bisher kein validiertes fluiddynamisches Simulationsmodell. Der Grund liegt in dem stark instationären Charakter der Phänomene im Elektrolytkanal durch die Oszillation der Werkzeugelektroden sowie in der Fluid-Struktur-Interaktion, die bisher weder ausreichend simuliert noch modelliert werden konnten. In der ersten Projektförderphase konnte eine generische Umgebung zur Simulation und Messung strömungs- und strukturmechanischer Charakteristika des PECM Prozesses erfolgreich als Grundlage aufgebaut werden. In der zweiten Phase wurde die gezielte Modellentwicklung zum Einfluss spülungsinduzierter Kräfte und zur Beschreibung der Ansammlung von Gasagglomeraten auf das elektrochemische Abtragverhalten einer realen Schaufelgeometrie realisiert und angewendet. Das Ziel in der dritten Förderphase ist die Entwicklung eines toleranzbasierten Entscheidungsmodells zur zielgrößenorientierten Auswahl von Bearbeitungsparametern zur Prozessoptimierung. Dieses Ziel soll durch die Kombination von hocheffizienten Simulationsmodellen und präzisen experimentellen Messungen erreicht werden. Basierend auf diesem holistischen Verständnis des PECM-Prozesses wird dann das Modell entwickelt, das in der Ausführung auf Simulationsmethoden mit stark reduzierter Komplexität zurückgreift, um u.a. die statischen und dynamischen Struktureigenschaften des Werkstücks und den lokal zu erwartenden Materialabtrag zu bestimmen.
   

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A data-driven approach for predicting time to short-circuit in precise electrochemical machining
21st International Symposium on Electrochemical Machining Technology INSECT 2025 / editors: Prof. Dr.-Ing. Andreas Schubert, Dr.-Ing. Philipp Steinert
21. International Symposium on Electrochemical Machining Technology, INSECT 2025, ChemnitzChemnitz, Germany, 3 Nov 2025 - 4 Nov 20252025-11-032025-11-04 Chemnitz : Universitätsverlag Chemnitz () [10.51382/978-3-96100-259-7-15]  GO BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS

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Data-Driven Formulation and Monitoring of Process Stability in Precise Electrochemical Machining (PECM)
CIRP Conference on Electro Physical and Chemical Engineering, CIRP ISEM 2025, VancouverVancouver, Canada, 1 Jun 2025 - 4 Jun 20252025-06-012025-06-04 Procedia CIRP 137, 271-276 () [10.1016/j.procir.2025.06.012] special issue: "CIRP Conference on Electro Physical and Chemical Engineering / Edited by Adam Clare, Dr. Xiaoliang Jin, Dr. Sajad Hosseinimehr"  GO BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS

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Numerical analysis of the impact of the ECM inlet geometry on the electrolyte flow and its interaction with a thin-walled workpiece
CIRP Conference on Electro Physical and Chemical Engineering, CIRP ISEM 2025, VancouverVancouver, Canada, 1 Jun 2025 - 4 Jun 20252025-06-012025-06-04 Procedia CIRP 137, 259-264 () [10.1016/j.procir.2025.02.281] special issue: "CIRP Conference on Electro Physical and Chemical Engineering / Edited by Adam Clare, Dr. Xiaoliang Jin, Dr. Sajad Hosseinimehr"  GO BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS

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Evaluation of process stability in precise electrochemical machining using machine learning models based on extracted features
17. CIRP Conference on Intelligent Computation in Manufacturing Engineering, CIRP ICME 2023, IschiaIschia, Italy, 12 Jul 2023 - 14 Jul 20232023-07-122023-07-14 Procedia CIRP 126, 498-503 () special issue: "17th CIRP Conference on Intelligent Computation in Manufacturing Engineering (CIRP ICME ‘23) / edited by Roberto Teti (Prof.)" (9798331306984)  GO BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS

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Evaluation of process stability in precise electrochemical machining using machine learning models based on extracted features
17. CIRP Conference on Intelligent Computation in Manufacturing Engineering, CIRP ICME ‘23, IschiaIschia, Italy, 12 Jul 2023 - 14 Jul 20232023-07-122023-07-14 Procedia CIRP 126, 498-503 () [10.1016/j.procir.2024.08.408] special issue: "17th CIRP Conference on Intelligent Computation in Manufacturing Engineering (CIRP ICME ‘23) / edited by Roberto Teti (Prof.)"  GO OpenAccess  Download fulltext Files BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS

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Investigating Workpiece Deflection in Precise Electrochemical Machining of Turbine Blades
Journal of manufacturing and materials processing 8(4), 138 () [10.3390/jmmp8040138]  GO OpenAccess  Download fulltext Files BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS

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Optical in situ analysis of gas evolution in the transient working gap in precise electrochemical machining (PECM) using high-speed recordings
International Symposium on Electrochemical Machining Technology 2023 (INSECT 2023) : proceedings ; November 13-14, 2023, Saarbrücken, Germany / Dirk Bähre, Thomas Hall, Matthias Zeiner (Eds.)
19. International Symposium on Electrochemical Machining Technology 2023, INSECT 2023, SaarbrückenSaarbrücken, Germany, 13 Nov 2023 - 14 Nov 20232023-11-132023-11-14 Saarbrücken : Center for Mechatronics and Automation Technology 6 Seiten ()  GO  Download fulltext Files BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS

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Flow Visualisation and Evaluation Studies on Metalworking Fluid Applications in Manufacturing Processes—Methods and Results
Processes : open access journal 11(9), 2690 () [10.3390/pr11092690]  GO OpenAccess  Download fulltext Files BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS

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Optical in Situ Analysis of Gas Bubble Evolution in Electrochemical Machining Based on Similarity Theory Using Particle Image Velocimetry
19. CIRP Conference on Modeling of Machining Operations, CMMO 2023, KarlsruheKarlsruhe, Germany, 31 May 2023 - 2 Jun 20232023-05-312023-06-02 Procedia CIRP 117, 257-262 () special issue: "19th CIRP Conference on Modeling of Machining Operations / Edited by Volker Schulze, Dirk Biermann" (978-1-7138-8859-8)  GO BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS

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Optical in Situ Analysis of Gas Bubble Evolution in Electrochemical Machining Based on Similarity Theory Using Particle Image Velocimetry
19. CIRP Conference on Modeling of Machining Operations, CMMO 2023, KarlsruheKarlsruhe, Germany, 31 May 2023 - 2 Jun 20232023-05-312023-06-02 Procedia CIRP 117, 257-262 () [10.1016/j.procir.2023.03.044] special issue: "19th CIRP Conference on Modeling of Machining Operations / Edited by Volker Schulze, Dirk Biermann"  GO OpenAccess  Download fulltext Files BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS

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 Record created 2023-01-20, last modified 2025-04-11
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