La lavorazione con l'elettricità esplorata nella chat di Hack

Come lettore di Hackaday, è lecito ritenere che tu abbia una conoscenza dell'elettricità migliore della media. C'è anche un'ottima probabilità che tu abbia familiarità con la lavorazione meccanica e potresti persino avere un tornio o una vecchia fresatrice in officina. Ma combinare i due, e lavorare effettivamente un pezzo di metallo con l'elettricità, non è qualcosa con cui molti giocatori domestici possono vantare un'esperienza diretta.

Naturalmente ciò non significa che non ci sia interesse. Per aiutare a rispondere alle domande scottanti (o almeno stimolanti) della comunità, il CEO e fondatore di Voxel Innovations Daniel Herrington si è fermato alla Hack Chat di questa settimana per parlare dell'avanguardia sia della lavorazione a scarica elettrica (EDM) che del campo strettamente correlato delle lavorazioni elettrochimiche (ECM). Mentre la sua azienda utilizza la tecnologia per produrre componenti su scala incredibile, Daniel ha iniziato ad armeggiare in garage come tanti di noi, permettendogli di fornire una prospettiva sia professionale che hobbistica sulle tecnologie.

Naturalmente, la prima grande questione da affrontare era la differenza tra EDM ed ECM. In parole povere, la lavorazione con elettroerosione utilizza l’alta tensione per spazzare via letteralmente il materiale dal pezzo. La finitura risultante è generalmente ruvida e l'avanzamento attraverso il materiale tende ad essere lento, ma è relativamente semplice da implementare.

Al contrario, la lavorazione elettrochimica potrebbe essere pensata come una sorta di processo di galvanica inversa, poiché il materiale rimosso dal pezzo viene dissolto e trasferito al catodo, sebbene in pratica il flusso di elettrolita pressurizzato gli impedisca di placcare effettivamente l'utensile caricato negativamente. L'ECM è un processo più veloce dell'EDM e consente una finitura superficiale eccezionalmente liscia, ma è notevolmente più impegnativo dal punto di vista tecnico.

Allora perché utilizzare l’elettricità per lavorare il metallo invece degli strumenti tradizionali? Sia l'ECM che l'EDM hanno un vantaggio unico: l'utensile non tocca mai effettivamente il pezzo su cui si sta lavorando. Ciò ovviamente sottopone il materiale a uno stress minore rispetto al taglio, ma significa anche che la macchina stessa non deve essere meccanicamente rigida, i motori non devono essere così robusti, ecc. La natura senza contatto dell'ECM/EDM è particolarmente interessante per gli hobbisti, poiché significa che una stampante 3D economica può essere riutilizzata per spostare lo strumento sul pezzo in lavorazione.

Sfortunatamente, hackerare una stampante 3D per spostare lo strumento è forse l'unico aspetto dell'ECM o dell'EDM che potrebbe davvero essere definito "facile" dal punto di vista di un hobbista. Come spiega Daniel, uno dei problemi maggiori è quello degli utensili. Se stai facendo l'elettroerosione, il tuo elettrodo sarà fatto di qualcosa come grafite o ottone, che tra i lati positivi non è molto costoso ed è abbastanza facile da lavorare. Sfortunatamente, l'elettrodo si consuma durante il processo, quindi dovrai crearne molti. Per quanto riguarda l'ECM, la buona notizia è che il catodo non si usura durante la lavorazione come nell'EDM. D’altra parte, deve essere fatto di qualcosa come l’acciaio inossidabile per sopravvivere ai processi chimici in gioco. Produrre utensili per forme complesse può quindi diventare molto costoso e ha senso nelle applicazioni commerciali solo se è possibile ammortizzare il costo su molte parti.

Naturalmente, se parliamo di un progetto personale, forse non sei preoccupato del tempo e degli sforzi necessari per creare gli strumenti ECM. In tal caso, il problema più grande sarà l'elettrolito. Vengono utilizzate varie miscele specifiche, ma in generale farai funzionare il tuo strumento attraverso acqua salata. Infatti, Daniel afferma che Voxel utilizza solitamente il nitrato di sodio, che viene comunemente utilizzato per conservare il cibo. Non c'è nulla di intrinsecamente pericoloso in questo, ma in pratica il liquido corrosivo schizza dappertutto mentre l'utensile si muove. Se ciò non bastasse, l’elettrolisi scompone l’acqua salata in idrogeno e ossigeno, una combinazione potenzialmente esplosiva. Come bonus aggiuntivo, se provi a farlo con sale da cucina standard, produrrai anche gas di cloro velenoso.