La poussière de graphite recyclé crée des électrodes d'outils durables

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Les chercheurs de l'IWF de la TU Berlin et les spécialistes de Gezea GmbH peuvent recycler la poussière de graphite nocive pour l'environnement. Les électrodes peuvent être terminées en quelques jours ! C'est comme ça qu'ils le font.

L'EDM est un processus d'érosion thermique important qui est principalement utilisé dans le domaine de la fabrication d'outils et de moules pour la fabrication de produits aux spécifications exigeantes. Une variante de processus de l'usinage par décharge électrique est l'EDM par enfonçage, dans lequel la géométrie d'une électrode d'outil est transférée de manière équidistante dans une pièce. Le graphite est un matériau fréquemment utilisé pour les électrodes d'outils en raison de sa température de sublimation élevée d'environ ϑS = 3 700 °C et de la résistance à l'usure associée. Cependant, de la poussière de graphite est produite lors du traitement mécanique de ces électrodes. En général, le graphite n'est pas dangereux pour l'environnement car il est composé de carbone. Néanmoins, cela peut entraîner des complications techniques et sanitaires sous forme de poussière. Par exemple, la poussière peut pénétrer dans les voies respiratoires et les yeux, provoquant une grave irritation. Des particules particulièrement fines peuvent également causer des lésions pulmonaires considérables [GIS22].

De plus, il y a peu ou pas d'utilisations pour ce produit résiduel. Enfin et surtout, l'élimination de ces résidus de graphite implique beaucoup d'efforts et est très coûteuse. Par conséquent, le retraitement de la poussière de graphite des déchets dans de nouvelles électrodes d'outil pour l'usinage par décharge électrique est une approche particulièrement durable et économiquement lucrative.

Pendant le processus EDM, des particules électriquement conductrices et érodées s'accumulent dans l'espace de travail s, ce qui peut entraîner des courts-circuits et des décharges d'arc. Ces effets ont une influence négative sur les variables cibles du processus telles que le taux d'élimination V̇W et le taux d'usure V̇E. Pour contrer cela, des méthodes de rinçage actives et passives sont intégrées au processus dans le but d'éliminer les particules.

Dans le cas d'une faible profondeur d'insertion et, un rinçage externe est particulièrement adapté à cet effet. Le rinçage par pression ou par aspiration est très efficace pour les grandes profondeurs d'évier. Le rinçage sous pression ou par aspiration peut être effectué via des canaux de rinçage intégrés dans l'électrode de l'outil.

Gezea GmbH, un fournisseur de services pour la fabrication d'outils et de moules, et l'Institut des machines-outils et de la gestion d'usine (IWF) de l'Université technique de Berlin travaillent actuellement ensemble au développement d'une électrode hybride graphite-cuivre à base de poussière de graphite. Il doit être utilisé comme un nouveau type d'électrode d'outil pour le fraisage par érosion par étincelles. Les objectifs de ce projet sont de protéger à la fois les personnes et l'environnement. La préparation écologique de la poussière de graphite améliore également les résultats du processus d'électroérosion au moyen de canaux internes insérés et de l'utilisation de matériaux alternatifs. Dans le cadre du programme de financement "Programme central d'innovation pour les PME" (ZIM) du BMWi, ce projet de coopération est soutenu financièrement et supervisé par AIF Projekt GmbH.

Habituellement, le processus de fabrication des électrodes d'outils à partir de graphite prend plus de quatre mois [MER22]. En utilisant de la poussière de graphite, ce processus peut être réduit à moins de cinq jours dans le projet proposé. Cela se traduirait par une durée d'exécution d'au moins 96 % plus courte. La différence concrète par rapport à l'état de la technique réside dans le fait que de nombreuses étapes, telles que le broyage du matériau de base, l'imprégnation chronophage avec du brai et la graphitisation pour la transformation de la structure amorphe à la structure cristalline du graphite ne sont plus nécessaires, car la poussière de graphite à utiliser est déjà à l'état cristallin. La technologie de retraitement à développer de la poussière de graphite aux électrodes d'outils ne comprend alors que les étapes de processus de tamisage, de broyage et de mélange avec de la poudre métallique. Ceci est suivi d'un pressage, d'un frittage et d'un post-traitement par fraisage (Fig. 2).

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