1.Beschreibung
Elektrochemisches Polieren ist ein Verfahren, bei dem mikroskopisch kleine Unebenheiten durch elektrochemische Auflösung von der Metalloberfläche entfernt werden, wodurch eine glatte und gleichmäßige Oberfläche entsteht. In der Luft- und Raumfahrt sowie in der Medizintechnik erfordern Komponenten eine extrem hohe Oberflächenqualität, Korrosionsbeständigkeit und Biokompatibilität, weshalb elektrochemisches Polieren zu einem der wichtigsten Verfahren zählt. Herkömmliche Gleichstromversorgungen weisen beim elektrochemischen Polieren Probleme wie geringe Effizienz und mangelnde Gleichmäßigkeit auf. Hochfrequenz-Gleichstromversorgungen mit Schaltfunktion und Impulsstromversorgungen verbessern den Prozessgrad des elektrochemischen Polierens hingegen deutlich.
2.Funktionsprinzipien von Hochfrequenz-Schalt-Gleichstrom- und Impulsstromversorgungen
2.1 Hochfrequenz-Gleichstromversorgung mit Schaltfunktion Eine Hochfrequenz-Gleichstromversorgung mit Schaltfunktion wandelt die Netzfrequenz in Hochfrequenz um, gleichrichtet und filtert sie anschließend, um eine stabile Gleichspannung zu erzeugen. Die Betriebsfrequenz liegt typischerweise zwischen einigen zehn Kilohertz und mehreren hundert Kilohertz und weist folgende Merkmale auf:
Hohe Effizienz: Die Umwandlungseffizienz kann 90 % übersteigen, was zu einem niedrigen Energieverbrauch führt.
Hohe Präzision: Stabiler Ausgangsstrom und -spannung mit Schwankungen von weniger als ±1 %.
Schnelle Reaktion: Schnelle dynamische Reaktion, geeignet für komplexe Prozessanforderungen.
2.2 Impulsstromversorgung Eine Impulsstromversorgung basiert auf Hochfrequenz-Schaltnetzteiltechnologie und gibt über eine Steuerschaltung periodische Impulsströme aus. Zu den Merkmalen gehören:
Einstellbare Pulswellenform: Unterstützt Rechteckwellen und Gleichstrom.
Hohe Flexibilität: Pulsfrequenz, Tastverhältnis und Amplitude können unabhängig voneinander eingestellt werden.
Verbesserter Poliereffekt: Die intermittierende Natur der Impulsströme reduziert die Elektrolytpolarisation und verbessert die Gleichmäßigkeit des Polierens.
3.Eigenschaften von Stromversorgungen zum elektrochemischen Polieren für die Luft- und Raumfahrt sowie die Medizin
Stromversorgungen für elektrochemische Polieranwendungen in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Medizin müssen hohe Anforderungen an Produktqualität, Sicherheit und Zuverlässigkeit erfüllen. Daher müssen sie die folgenden Eigenschaften aufweisen:
3.1 Hochpräzise Steuerung
●Strom- und Spannungsstabilität: Das elektrochemische Polieren von Komponenten für die Luft- und Raumfahrt sowie für medizinische Zwecke erfordert eine extrem hohe Oberflächenqualität. Daher muss die Stromversorgung eine äußerst stabile Strom- und Spannungsversorgung bieten, deren Schwankungen normalerweise auf ±1 % begrenzt sind.
●Einstellbare Parameter: Die Stromversorgung sollte präzise Einstellungen für Stromdichte, Spannung und Polierzeit unterstützen, um den Anforderungen verschiedener Materialien und Prozesse gerecht zu werden.
●Konstantstrom-/Konstantspannungsmodus: Unterstützt Konstantstrom- (CC) und Konstantspannungsmodi (CV), um verschiedene Phasen des Polierprozesses zu ermöglichen.
3.2 Hohe Zuverlässigkeit
●Lange Lebensdauer: Die Produktionsumgebung in der Luft- und Raumfahrt sowie im medizinischen Bereich erfordert eine hohe Zuverlässigkeit der Geräte. Daher sollte die Stromversorgung mit hochwertigen Komponenten und fortschrittlichen Designs ausgestattet sein, um einen stabilen Betrieb über lange Zeiträume zu gewährleisten.
●Fehlerschutz: Funktionen wie Überstrom-, Überspannungs-, Überhitzungs- und Kurzschlussschutz verhindern Schäden an Werkstücken oder Produktionsunfälle durch Stromausfälle.
●Anti-Interferenz-Fähigkeit: Das Netzteil sollte über eine hohe Beständigkeit gegen elektromagnetische Interferenzen (EMI) verfügen, um Störungen empfindlicher medizinischer oder elektronischer Geräte in der Luft- und Raumfahrt zu vermeiden.
3.3 Anpassungsfähigkeit an Sonderwerkstoffe
●Kompatibilität mit mehreren Materialien: Bei in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Medizin üblichen Materialien wie Titanlegierungen, Edelstahl und Nickellegierungen muss die Stromversorgung mit den unterschiedlichen Anforderungen des elektrochemischen Polierens kompatibel sein.
●Niedrige Spannung, hohe Stromstärke: Einige Materialien (wie etwa Titanlegierungen) erfordern zum elektrochemischen Polieren eine niedrige Spannung (5–15 V) und eine hohe Stromdichte (20–100 A/dm²), daher muss das Netzteil über die entsprechende Ausgangskapazität verfügen.
4.Trends in der Technologieentwicklung
4.1 Höhere Frequenz und Präzision Zukünftige Entwicklungen bei Hochfrequenz-Schaltnetzteilen und Impulsnetzteilen werden sich auf höhere Frequenzen und höhere Präzision konzentrieren, um der Nachfrage nach ultrapräziser Oberflächenbehandlung in der Luft- und Raumfahrt sowie im medizinischen Bereich gerecht zu werden.
4.2 Intelligente Steuerung Die Integration von künstlicher Intelligenz (KI) und Internet der Dinge (IoT)-Technologien ermöglicht eine intelligente Steuerung und Echtzeitüberwachung des elektrochemischen Polierprozesses und verbessert so die Produktionseffizienz und Produktqualität.
4.3 Ökologische Nachhaltigkeit Entwicklung energiesparender und schadstoffarmer Stromversorgungstechnologien zur Reduzierung der Umweltauswirkungen elektrochemischer Polierprozesse im Einklang mit dem Trend zur umweltfreundlichen Fertigung.
5. Schlussfolgerung
Hochfrequenz-Schalt-Gleichstromversorgungen und Impulsstromversorgungen spielen mit ihrer hohen Effizienz, Präzision und schnellen Reaktionszeit eine entscheidende Rolle beim elektrochemischen Polieren in der Luft- und Raumfahrt sowie der Medizintechnik. Sie verbessern nicht nur die Qualität und Effizienz der Oberflächenbehandlung, sondern erfüllen auch die strengen Anforderungen an Zuverlässigkeit und Konsistenz in diesen Branchen. Dank kontinuierlicher technologischer Weiterentwicklungen werden Hochfrequenz-Schalt- und Impulsstromversorgungen das Potenzial des elektrochemischen Polierens weiter ausbauen und die Luft- und Raumfahrt- sowie die Medizintechnikbranche auf ein höheres Entwicklungsniveau bringen.
Veröffentlichungszeit: 13. Februar 2025
