Elektropolieren beispielhaft erklärt

In diesem Artikel vermitteln wir die Grundlagen des Elektropolierens. Wir zeigen Beispiele auf, erklären diese Oberflächentechnik, geben praktische Hinweise, berichten über die häufigsten Fehler im Prozess und erläutern die Vorteile des Verfahrens. Elektropolieren hat sein Einsatzgebiet in unterschiedlichen Industriezweigen. So wird diese Oberflächentechnik in der Automotive-Branche, in der Lebensmittelindustrie, in der Medizintechnik, in der Luftfahrt und der Raumfahrt oft angewendet.

Was ist Elektropolieren?

Es handelt sich um einen elektrochemischen Prozess. Am, Beispiel Edelstahl erklärt, wird dieser in eine säurehaltige Lösung eingetaucht und als Anode in einem Stromkreis genutzt. So lösen sich nicht erwünschte Materialschichten durch eine angelegte Gleichspannung von den Oberflächen. Diese können beispielsweise Oxide oder Rauigkeiten auf Mikroebene sein.

Beispiel: Am Beispiel des Edelstahl-Elektropolierens erklärt, ist das Ziel in diesem Verfahren, die Qualität der Oberfläche zu verbessern, indem die Korrosionsbeständigkeit erhöht wird. Das Edelstahl-Elektropolieren führt zu einer glatten Oberfläche und ist somit weniger anfällig für Korrosion und Schmutz. Das Veredelungsergebnis führt gleichzeitig zu mehr Hygiene- und Hochglanz-Effekte.

Was sind die Vorteile des Elektropolierens?

Nachfolgend listen wir die einzelnen Vorteile kompakt auf, welche die Ziele des Verfahrens, hinsichtlich verbesserter Oberflächenqualität, erhöhter Korrosionsbeständigkeit, mehr Hygiene an der Oberfläche und eine bessere Optik unterstützen:

• Die Reduzierung und Unebenheiten oder Rauheiten auf Mikroebene führt zu einer glatteren Oberfläche.
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• Die Tiefenreinigung von Schmutz und die Entfernung von Spannungen vermeiden z.B. Rost.
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• Die Förderung von Hygiene, da sich Bakterien an glatten Oberflächen weniger festsetzen, führt zu einem Einsatz des Elektropolierens in der Lebensmittelbranche und in der Medizintechnik.
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• Auch das Industriedesign setzt besonders mit dem Edelstahl-Elektropolieren auf diese Oberflächentechnik, um Hochglanz-Effekte zu erzielen.
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• Über alle Einsatzgebiete hinweg, wird durch eine reduzierte Reibung und weniger Korrosion, die Lebensdauer der Produkte verlängert, da diese nach der Oberflächenbehandlung weniger abgenutzt werden.

Prozessablauf am Beispiel von Edelstahl-Elektropolieren

Nachfolgend beschreiben wir kompakt die aufwändige Prozesskette, die neben problematischer Chemikalien, als Nachteil dieser Oberflächentechnik angesehen werden könnte:

1. Vor der Oberflächenbehandlung muss der Edelstahl genauestens gereinigt werden, indem z.B. Fette, Öle und oder anderer Schmutz entfernt werden.
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2. Das Edelstahl-Produkt wird meisten in eine Wanne, gefüllt mit Phosphorsäure und Schwefelsäure, eingetaucht (Elektrolytbad).
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3. Um Materialschichten zu lösen und zu entfernen, wird eine Gleichspannung angelegt.
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4. Es folgt ein Spülvorgang mit einer neutralisierenden Lösung, um säurehaltige Rückstände nach dem Elektropolieren zu beseitigen.
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5. Die Prozesskette wird mit der Trocknung des Edelstahls fortgeführt.
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6. Abschließend ist die Qualitätssicherung an der Reihe, um u.a. auch die lückenlose Dokumentation der einzelnen Prozessschritte sicherzustellen.

Bildhafte Erklärungen: Im Rahmen unserer Recherche sind wir auf interessante Bilder von elektropolierten Edelstahlprodukten aufmerkam geworden, inklusive einem Video vom Eintauchen der Werkstücke in das Elektrolytbad, siehe: Edelstahl elektropolieren

Anwendungsbeispiele, Projekt- und Branchenbeispiele

In der Automotive-Branche werden Zierleisten zur Dekoration von Autos elektropoliert. Ebenso werden Auspuffanlagen mit diesem Verfahren veredelt. In der Luftfahrtindustrie werden beispielsweise Turbinen-Baugruppen und Halterungen elektropoliert.

Leseempfehlung: Wir hatten in der Vergangenheit über das alternative Fertigungsverfahren hinsichtlich der Einstiegsleisten beim Auto berichtet, siehe: Ätztechnik.

In der Medizintechnik werden mittels Elektropolieren Chirurgische Instrumente sterilisiert. Ebenso kommt in dieser Branche die Oberflächentechnik für Implantate zum Einsatz. Die Chemiebranche reduziert durch Elektropolieren, die Ablagerungen an den Edelstahlrohren.

In der Elektronikindustrie wird Elektropolieren bei Steckern und Kontakten eingesetzt. In der Lebensmittelindustrie ist die Oberflächentechnik für z.B. Lagertanks und Edelstahl-Rührmaschinen notwendig.

Branchenübergreifende Beispiele sind Edelstahlgeländer, das Entgraten von kleinen Maschinenteilen, die Nachbearbeitung von 3D-gedruckten Zwischen – oder Endprodukten. Das Verfahren hilft ebenso bei der Entfernung von Schweißnähten und Oxidationsschichten. Überall wo Edelstahlventile zum Einsatz kommen, spielt das Elektropolieren ebenso eine wichtige Rolle.

Lesesempfehlung: In der Vergangenheit haben wir eine umfangreiche Übersicht sämtlicher 3D-Druck und Herstellungsmethoden und Projektbeispiele erstellt, siehe in unserer Kategorie 3D-Druck.

Erfahrungswerte für Techniker

Es bedarf je Edelstahltyp unterschiedliche Elektrolytllösungen. Zu hohe Stromdichten können zu Unebenheiten führen. Ein besonders wichtiger Prozessbestandteil ist die Reinigung, wird diese nicht hunderprozentig durchgeführt, so wird es bei der weiteren Verarbeitung zu Problemen kommen. Dies gilt auch nach der Bearbeitung, indem Rückstände von Elektrolyten vollständig zu entfernen sind. Wie in mehreren Prozessen, empfiehlt es sich, erst mit einer kleinen Chargen und am besten mit kleinen Werkstücken zu testen. Abschließend möchten wir ein Ausrufezeichen hinsichtlich der Schutzkleidung setzen, da Spritzer der säurehaltigen Lösungen vorkommen können.

Die häufigsten Fehler während der Elektropolitur

Nachfolgend möchten wir auf die häufigsten Problemursachen im Prozess hinweisen:

1. Mangelde Kontrolle möglicher Luftblasen auf der Oberflächen.
2. Mangelnde Isolierung der Leitungen, wodurch Kurzschlüsse entstehen.
3. Mangelnde Einarbeitung und Schulung der Mitarbeiter
4. Der Eintauch-Prozess in das Elektrolydbad, wird oft nicht vollständig durchgeführt.
5. Beim abschließenden Spülen wird kein deionisiertes Wasser genutzt.
6. Zu späterer Tausch der Elektrolyte, zu lange Anwendung.
7. Unzureichende Dokumentation über jeden einzelnene Verarbeitungsschritt hinweg.
8. Unzureichende Temperaturbeobachtung des Elektrolytbads.

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