ハックチャットで探る電気を使った加工

Hackaday の読者であれば、電気について平均よりもよく理解していると考えて間違いありません。 また、機械加工に精通しており、旋盤や古いフライス盤を工房に持っている可能性も大いにあります。 しかし、この 2 つを組み合わせたり、実際に電気を使って金属片を加工したりすることは、多くの家庭用ゲーマーにとって直接の経験を誇ることができるものではありません。

もちろん、興味がないわけではありません。 コミュニティからの熱い (または少なくとも火花のような) 質問に答えるために、Voxel Innovations の CEO 兼創設者である Daniel Herrington が今週の Hack Chat に立ち寄り、放電加工 (EDM) と密接に関連する分野の両方について最先端の話をしました。電気化学加工 (ECM) の技術。 彼の会社はこのテクノロジーを使用して信じられないほどの規模でコンポーネントを生産していますが、ダニエルは私たちの多くと同じようにガレージでいじくり回しを始め、そのテクノロジーについてプロと趣味の両方の見通しを提供することができました。

当然のことながら、最初に取り組むべき大きな問題は、EDM と ECM の違いでした。 簡単に言えば、放電加工は高電圧を使用して、文字通りワークピースから材料を吹き飛ばします。 結果として得られる仕上げは一般的に粗く、マテリアルの進行は遅くなる傾向がありますが、実装は比較的簡単です。

対照的に、電気化学加工は、ワークピースから除去される材料が溶解して陰極に移動するため、一種の逆電気めっきプロセスと考えることができます。ただし、実際には、加圧された電解液の流れにより、マイナスに帯電した工具に実際にめっきが行われることはありません。 ECM は EDM よりも高速なプロセスであり、非常に滑らかな表面仕上げが可能ですが、技術的な観点から見るとかなり困難です。

では、なぜ従来の工具ではなく電気を使って金属を加工するのでしょうか? ECM と EDM にはどちらも独自の利点があります。ツールは作業中の部分に実際に触れることはありません。 これは明らかに、切断よりも材料にかかるストレスが少なくなりますが、機械自体の機械的剛性やモーターの強度なども必要ないことも意味します。ECM/EDM の非接触の性質は次のとおりです。これは、安価な 3D プリンタをワークピース上でツールを移動するために再利用できることを意味するため、特に愛好家にとって魅力的です。

残念ながら、3D プリンターをハッキングしてツールを移動させることは、おそらく趣味の観点から本当に「簡単」と言える ECM または EDM の唯一の側面です。 ダニエルが説明するように、最大​​の問題の 1 つはツールの問題です。 EDM を行っている場合、電極はグラファイトや真鍮などで作られており、それほど高価ではなく、非常に扱いやすいという利点があります。 残念ながら、電極はプロセス中に消耗するため、大量に作成する必要があります。 ECM に関しては、良いニュースは、EDM のように加工中にカソードが磨耗しないことです。 一方で、化学プロセスに耐えるためにはステンレス鋼のようなもので作る必要があります。 したがって、複雑な形状のツールの製造は非常に高価になる可能性があり、商業用途では多くの部品でコストを償却できる場合にのみ意味があります。

もちろん、個人的なプロジェクトについて話しているのであれば、ECM ツールの作成にかかる時間と労力については気にしていないかもしれません。 その場合、最大の問題は電解質になります。 さまざまな特定の混合物が使用されますが、一般的に言えば、ツールを塩水に通すことになります。 実際、ダニエル氏によると、ボクセルでは通常、食品の保存によく使用される硝酸ナトリウムが使用されています。 本質的に危険なことは何もありませんが、実際には、工具が動き回ると腐食性の液体があちこちに飛び散ります。 それが十分に悪いことではない場合、電気分解は塩水を水素と酸素に分解します。この組み合わせは爆発の可能性があります。 おまけに、標準的な食卓塩でやろうとすると、有毒な塩素ガスも発生します。

チャットの何人かの参加者は、デスクトップ上で ECM を乱暴に扱おうとしていたという自分の話を持ち出しましたが、それはあまり良い話ではありません。 どんなに作業エリアを密閉しようとしても、塩水があらゆるものに入り込み、リニアレールが錆び、電子機器がショートしてしまいます。 その間、発生するすべてのガスが適切に排出されていることを確認する必要があります。 しかし、喜んで努力すれば、非常に素晴らしい結果が得られるでしょう。

これらすべてを簡単に説明すると、EDM や ECM を自宅で実現するのは難しく、おそらく少し危険ですらありますが、決して不可能ではありません。 もちろん、単に Craigslist から古い Bridgeport を手に入れるのではなく、電気で金属を機械加工する能力を追求することに時間を費やすのが理にかなっているかどうかは、また別の話です。 ダニエル氏は、商業の世界においてさえ、この技術が実際に意味をなすのは、数千、さらには数百万の部品を生産しようとする場合に限られるという。 もちろん、時計の針を 20 年ほど戻してみると、ハッカーやメーカーが個人用の 3D プリンターやレーザー カッターを持っているとは誰が想像できたでしょうか。 おそらく今後数十年のうちに、今日の Ender 3 のように EDM/ECM リグがハッカースペースでよく見かけるようになるでしょう。

この魅力的なテクノロジーに関する知識を Hackaday コミュニティと共有してくれた Daniel Herrington に特に感謝します。 また、他の人たちが自分の成功事例やプロジェクトについて意見を述べてくれたのもうれしかったです。正式な主催者は 1 人だけかもしれませんが、それは他の人が関連する経験をグループと共有できないという意味ではありません。 これは、Hack Chat の新年を始めるのに最適な方法でした。2023 年にまったく新しいホストとお話しできることを楽しみにしています。独自の Chat をホストしたい場合は、申請書に記入するだけです。フォームに記入して、話したい内容をお知らせください。

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