DE102020202106A1

DE102020202106A1 - Removal device for electrochemical removal

Info

Publication number: DE102020202106A1
Application number: DE102020202106.6A
Authority: DE
Inventors: Julia Schmidt-Petersen
Original assignee: MTU Aero Engines AG
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 2020-02-19
Filing date: 2020-02-19
Publication date: 2021-08-19

Abstract

Es wird eine Abtragvorrichtung (10) zum elektrochemischen Abtragen von Material von einer Oberfläche (57) in einer Vertiefung (55) eines Objekts (50) aufgezeigt, wobei die Abtragvorrichtung (10) eine Elektrode (20) zum Einführen in die Vertiefung (55) aufweist, wobei die Elektrode (20) zumindest teilweise von einem elektrisch isolierenden Isolationsmaterial (30, 32) umgeben ist, wobei die Elektrode (20) derart ausgebildet ist, dass ein Durchmesser der Elektrode (20) zumindest abschnittsweise zum Verändern des Abstands zwischen der Elektrode (20) und der Oberfläche (57) der Vertiefung (55) veränderbar ist.A removal device (10) for the electrochemical removal of material from a surface (57) in a recess (55) of an object (50) is shown, the removal device (10) having an electrode (20) for insertion into the recess (55). wherein the electrode (20) is at least partially surrounded by an electrically insulating insulation material (30, 32), the electrode (20) being designed such that a diameter of the electrode (20) at least in sections to change the distance between the electrode (20) and the surface (57) of the recess (55) can be changed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abtragvorrichtung zum elektrochemischen Abtragen und ein Verfahren zum elektrochemischen Abtragen.The invention relates to a removal device for electrochemical removal and a method for electrochemical removal.

Stand der TechnikState of the art

Objekte bzw. Bauteile, insbesondere wenn sie mittels selektivem Laserschmelzen (SLM) oder Elektronenstrahlschmelzen (englisch Electron Beam Melting, EBM) hergestellt werden, haben oftmals eine raue Oberfläche und müssen nachbearbeitet werden. Ein Standardverfahren zur Oberflächennachbearbeitung ist das elektrochemische Abtragen (electrochemical machining, ECM). Beim elektrochemischen Abtragen von Oberflächen in Vertiefungen des Objekts ergeben sich Probleme, sobald die Vertiefung dünn, lang und/oder gebogen ist und/oder einen unregelmäßigen Querschnitt aufweist. Die Elektrode bzw. Kathode der Abtragvorrichtung zum elektrochemischen Abtragen sollte für einen gleichmäßigen Materialabtrag möglichst zu allen Oberflächen in der Vertiefung den gleichen Abstand haben. Sobald die Elektrode bzw. die Kathode das Bauteil berührt, gibt es einen Kurzschluss zwischen der Elektrode und dem Objekt und das Material wird nicht abgetragen.Objects or components, especially if they are produced by means of selective laser melting (SLM) or electron beam melting (EBM), often have a rough surface and have to be reworked. A standard method of surface finishing is electrochemical machining (ECM). In the case of electrochemical removal of surfaces in depressions in the object, problems arise as soon as the depression is thin, long and / or curved and / or has an irregular cross-section. The electrode or cathode of the removal device for electrochemical removal should, if possible, have the same distance from all surfaces in the recess for uniform material removal. As soon as the electrode or cathode touches the component, there is a short circuit between the electrode and the object and the material is not removed.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Abtragvorrichtung zum elektrochemischen Abtragen bzw. ein Verfahren zum elektrochemischen Abtragen aufzuzeigen, mittels dem technisch einfach Material von einer Oberfläche in einer Vertiefung eines Objekts gleichmäßig abgetragen werden kann.The invention is based on the object of providing a removal device for electrochemical removal or a method for electrochemical removal, by means of which material can be removed evenly from a surface in a recess of an object in a technically simple manner.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche 1 und 9 gelöst.This object is achieved by the subjects of independent claims 1 and 9.

Insbesondere wird die Aufgabe durch eine Abtragvorrichtung zum elektrochemischen Abtragen von Material von einer Oberfläche in einer Vertiefung eines Objekts gelöst, wobei die Abtragvorrichtung eine Elektrode zum Einführen in die Vertiefung aufweist, wobei die Elektrode zumindest teilweise von einem elektrisch isolierenden Isolationsmaterial umgeben ist, wobei die Elektrode derart ausgebildet ist, dass ein Durchmesser der Elektrode zumindest abschnittsweise zum Verändern des Abstands zwischen der Elektrode und der Oberfläche der Vertiefung veränderbar ist.In particular, the object is achieved by a removal device for the electrochemical removal of material from a surface in a recess of an object, the removal device having an electrode for insertion into the recess, the electrode being at least partially surrounded by an electrically insulating insulation material, the electrode is designed such that a diameter of the electrode can be changed at least in sections to change the distance between the electrode and the surface of the recess.

Ein Vorteil hiervon ist, dass die Elektrode bzw. der Durchmesser der Elektrode an unterschiedliche Durchmesser bzw. Größen der Vertiefung angepasst werden kann. Insbesondere kann ein Abschnitt der Elektrode durch einen Teil der Vertiefung eingeführt werden, während die Elektrode einen geringen Durchmesser aufweist und daher durch den Teil der Vertiefung hindurch passt, und anschließend im Durchmesser vergrößert werden. Somit ist es möglich, dass der Abstand zwischen der Elektrode und der Oberfläche der Vertiefung über einen Großteil der Vertiefung im Wesentlichen den gleichen Abstand aufweisen kann. Folglich kann das Material von der Oberfläche der Vertiefung sehr gleichmäßig bzw. regelmäßig abgetragen werden. Zudem können hierdurch Hinterschnitte des Objekts bzw. der Vertiefung bearbeitet werden. Die Elektrode kann somit in eine Vertiefung eingeführt werden, die am Rand des Objekts einen ersten geringen Durchmesser aufweist und weiter entfernt von dem Rand des Objekts einen zweiten größeren Durchmesser, und ein Teil der Elektrode kann nach dem Einführen und Positionieren der Elektrode in seinem Durchmesser vergrößert werden, so dass der Abstand zwischen Elektrode und der Oberfläche der Vertiefung an allen Stellen der Vertiefung im Wesentlichen gleichgroß ist. Folglich kann nach dem Vergrößern des Durchmessers ein Teil bzw. ein Abschnitt der Elektrode einen derart großen Durchmesser aufweisen, dass der Durchmesser des Teils bzw. des Abschnitts der Elektrode größer ist als der Durchmesser der Vertiefung am Rand bzw. nahe des Rands des Objekts. Dies bedeutet, dass dieser Abschnitt bzw. Teil der Elektrode mit dem vergrößerten Durchmesser nach dem Vergrößern des Durchmessers unter Umständen nicht in die Vertiefung einführbar wäre; vor dem Vergrößern des Durchmessers ist jedoch der Abschnitt bzw. der Teil der Elektrode in die Vertiefung einführbar.One advantage of this is that the electrode or the diameter of the electrode can be adapted to different diameters or sizes of the recess. In particular, a portion of the electrode can be inserted through part of the recess, while the electrode has a small diameter and therefore fits through the part of the recess, and then increased in diameter. It is thus possible for the distance between the electrode and the surface of the depression to be essentially the same distance over a large part of the depression. As a result, the material can be removed very evenly or regularly from the surface of the depression. In addition, undercuts of the object or the depression can be processed as a result. The electrode can thus be inserted into a recess which has a first small diameter at the edge of the object and a second larger diameter further away from the edge of the object, and a part of the electrode can be enlarged in diameter after the electrode has been inserted and positioned so that the distance between the electrode and the surface of the recess is essentially the same at all points of the recess. Consequently, after increasing the diameter, a part or a section of the electrode can have such a large diameter that the diameter of the part or the section of the electrode is larger than the diameter of the recess at the edge or near the edge of the object. This means that this section or part of the electrode with the enlarged diameter might not be insertable into the recess after the diameter has been enlarged; however, before the diameter is increased, the section or the part of the electrode can be inserted into the recess.

Insbesondere wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum elektrochemischen Abtragen von Material von einer Oberfläche in einer Vertiefung eines Objekts, insbesondere mittels einer Abtragvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gelöst, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Einführen einer Elektrode in die Vertiefung des Objekts, wobei die Elektrode zumindest teilweise von einem elektrisch isolierenden Isolationsmaterial umgeben ist; Verändern des Durchmessers eines Abschnitts der Elektrode, während die Elektrode in der Vertiefung angeordnet ist; und elektrochemisches Abtragen von Material von einer Oberfläche in der Vertiefung mittels der Elektrode.In particular, the object is achieved by a method for the electrochemical removal of material from a surface in a recess of an object, in particular by means of a removal device according to one of the preceding claims, the method comprising the following steps: introducing an electrode into the recess of the object, wherein the electrode is at least partially surrounded by an electrically insulating insulation material; Changing the diameter of a portion of the electrode while the electrode is disposed in the recess; and electrochemically removing material from a surface in the recess using the electrode.

Vorteilhaft an diesem Verfahren ist, dass die Elektrode bzw. der Durchmesser der Elektrode an unterschiedliche Durchmesser bzw. Größen der Vertiefung angepasst werden kann. Insbesondere kann hierdurch ein Abschnitt der Elektrode durch einen Teil der Vertiefung eingeführt werden, während die Elektrode einen geringen Durchmesser aufweist und daher durch den Teil der Vertiefung hindurch passt, und anschließend im Durchmesser vergrößert werden. Somit ist es mittels dieses Verfahrens möglich, dass der Abstand zwischen der Elektrode und der Oberfläche der Vertiefung über einen Großteil der Vertiefung im Wesentlichen den gleichen Abstand aufweist. Folglich kann durch dieses Verfahren das Material von der Oberfläche der Vertiefung sehr gleichmäßig bzw. regelmäßig abgetragen werden. Zudem ist es mit diesem Verfahren möglich, einen Hinterschnitt bzw. Hinterschnitte des Objekts bzw. der Vertiefung zu bearbeiten. Der vergrößerte Durchmesser der Elektrode kann größer sein als der Durchmesser der Vertiefung am Rand des Objekts.The advantage of this method is that the electrode or the diameter of the electrode can be adapted to different diameters or sizes of the recess. In particular, this allows a section of the electrode to be inserted through a part of the recess, while the electrode has a small diameter and therefore fits through the part of the recess, and can then be enlarged in diameter. It is thus possible by means of this method that the distance between the electrode and the surface of the recess over a large part of the Depression has essentially the same distance. As a result, the material can be removed from the surface of the depression very evenly or regularly by this method. In addition, with this method it is possible to process an undercut or undercuts of the object or the depression. The enlarged diameter of the electrode can be larger than the diameter of the recess at the edge of the object.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das Isolationsmaterial, das als Abstandshalter fungiert, borstenartig ausgebildet sein, d.h. es kann eine Vielzahl sich radial von der Elektrode weg erstreckender Borsten aus einem elektrisch isolierenden Material, bspw. einem Kunststoff, ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass zu allen Seiten hin die Abstandshalterfunktion erfüllt wird, während dennoch ein Durchströmen des Kanals mit der Elektrolytlösung ermöglicht ist. Das borstenartige Isolationsmaterial kann weiter bevorzugt spiralförmig bzw. entlang einer helikal verlaufenden Spur, ähnlich wie Borsten eines Pfeifenreinigers, angeordnet sein.According to a preferred embodiment, the insulation material, which functions as a spacer, can be designed like a bristle, i.e. a plurality of bristles extending radially away from the electrode can be made from an electrically insulating material, for example a plastic. This has the advantage that the spacer function is fulfilled on all sides, while the electrolyte solution can nevertheless flow through the channel. The bristle-like insulation material can more preferably be arranged in a spiral or along a helically running track, similar to the bristles of a pipe cleaner.

Gemäß einer Ausführungsform der Abtragvorrichtung weist die Elektrode zumindest abschnittweise eine mechanische Vorspannung derart auf, dass, wenn die Vorspannung zumindest teilweise gelöst wird, sich der Durchmesser jeweiligen Abschnitts der Elektrode verkleinert oder vergrößert. Ein Vorteil hiervon ist, dass der Durchmesser der Elektrode bzw. eines Abschnitts der Elektrode rein mechanisch und technisch einfach geändert werden kann. Insbesondere wird im Wesentlichen keine Kraft benötigt, um den Durchmesser der Elektrode zu verändern. Die Elektrode kann somit ähnlich wie ein Stent in ihrem Durchmesser technisch einfach verändert werden.According to one embodiment of the removal device, the electrode has, at least in sections, a mechanical preload such that when the preload is at least partially released, the diameter of the respective section of the electrode decreases or increases. One advantage of this is that the diameter of the electrode or of a section of the electrode can be changed in a purely mechanical and technically simple manner. In particular, essentially no force is required to change the diameter of the electrode. The diameter of the electrode can thus be changed in a technically simple manner, similar to a stent.

Gemäß einer Ausführungsform der Abtragvorrichtung ist die Elektrode zumindest abschnittsweise derart ausgebildet, dass durch Veränderung eines Drucks in einem Hohlraum des jeweiligen Abschnitts der Elektrode der Durchmesser des jeweiligen Abschnitts der Elektrode veränderbar ist. Vorteilhaft hieran ist, dass der Durchmesser der Elektrode sehr präzise geändert werden kann. Zudem ist die Veränderung des Durchmessers ohne Beschädigung der Elektrode reversibel möglich. Beispielsweise kann der Hohlraum der Elektrode der Hohlraum eines Ballons umfassen oder sein, dem eine Flüssigkeit und/oder ein Gas zugeführt (zum Vergrößern des Durchmessers der Elektrode) oder aus dem eine Flüssigkeit und/oder ein Gas abgeführt wird (zum Verkleinern des Durchmessers der Elektrode).According to one embodiment of the removal device, the electrode is designed at least in sections such that the diameter of the respective section of the electrode can be changed by changing a pressure in a cavity of the respective section of the electrode. The advantage here is that the diameter of the electrode can be changed very precisely. In addition, the diameter can be changed reversibly without damaging the electrode. For example, the cavity of the electrode can comprise or be the cavity of a balloon to which a liquid and / or a gas is supplied (to enlarge the diameter of the electrode) or from which a liquid and / or a gas is removed (to reduce the diameter of the electrode ).

Gemäß einer Ausführungsform der Abtragvorrichtung ist die Elektrode zumindest abschnittsweise derart ausgebildet, dass durch Veränderung des Drucks oder des Zugs entlang der Längsachse der Elektrode auf den jeweiligen Abschnitt der Durchmesser des jeweiligen Abschnitts der Elektrode vergrößerbar oder verkleinerbar ist. Ein Vorteil hiervon ist, dass mechanisch einfach und schnell der Durchmesser der Elektrode verändert werden kann.According to one embodiment of the removal device, the electrode is designed at least in sections such that the diameter of the respective section of the electrode can be increased or decreased by changing the pressure or the tension along the longitudinal axis of the electrode on the respective section. One advantage of this is that the diameter of the electrode can be changed quickly and easily mechanically.

Gemäß einer Ausführungsform der Abtragvorrichtung ist die Elektrode um ihre Längsachse derart drehbar ausgebildet, insbesondere ist die Elektrode ohne Veränderung ihrer Position in der Vertiefung entlang der Längsachse der Elektrode um ihre Längsachse drehbar ausgebildet. Vorteilhaft hieran ist, dass, auch wenn das Isolationsmaterial nicht rotationssymmetrisch um die Längsachse der Elektrode angeordnet ist, sichergestellt, dass die Elektrode (im Durchschnitt über die Zeit) den gleichen Abstand zu der Oberfläche der Vertiefung in jede der Radialrichtungen aufweist. Zudem wird verhindert, dass das Isolationsmaterial Teile der Oberfläche dauerhaft verdeckt bzw. abdeckt. Somit kann das Material von der Oberfläche der Vertiefung besonders gleichmäßig abgetragen werden.According to one embodiment of the removal device, the electrode is designed to be rotatable about its longitudinal axis, in particular the electrode is designed to be rotatable about its longitudinal axis along the longitudinal axis of the electrode without changing its position in the recess. The advantage of this is that, even if the insulation material is not arranged rotationally symmetrically about the longitudinal axis of the electrode, it is ensured that the electrode (on average over time) has the same distance from the surface of the recess in each of the radial directions. In addition, it prevents the insulation material from permanently concealing or covering parts of the surface. The material can thus be removed from the surface of the depression in a particularly uniform manner.

Gemäß einer Ausführungsform der Abtragvorrichtung ist die Elektrode zumindest abschnittsweise flexibel ausgebildet. Vorteilhaft hieran ist, dass die Elektrode besonders leicht positioniert und um ihre Längsachse gedreht werden kann, insbesondere wenn die Elektrode mehrere Abschnitte aufweist, die große Winkel zueinander aufweisen.According to one embodiment of the removal device, the electrode is designed to be flexible, at least in sections. The advantage here is that the electrode can be positioned and rotated about its longitudinal axis particularly easily, in particular if the electrode has several sections which have large angles to one another.

Gemäß einer Ausführungsform der Abtragvorrichtung weist die Elektrode zumindest abschnittsweise und/oder teilweise eine Netzstruktur oder Gitterstruktur auf. Vorteilhaft hieran ist, dass die Elektrode reversibel biegsam ausgebildet sein kann. Somit lässt sich die Elektrode besonders einfach in der Vertiefung des Objekts positionieren. In anderen Worten kann die Elektrode zumindest abschnittsweise eine Stent-artige Wandstruktur, bei der die Wand aus mäandernden und/oder gitter- bzw. netzartig verknüpften drahtähnlichen Elementen bestehen, aufweisen. Auf diese Weise kann eine plastisch oder elastisch aufweitbare und dennoch leitfähige Elektrode verwirklicht werden.According to one embodiment of the removal device, the electrode has, at least in sections and / or in part, a network structure or lattice structure. The advantage here is that the electrode can be designed to be reversibly flexible. The electrode can thus be positioned particularly easily in the recess of the object. In other words, the electrode can have, at least in sections, a stent-like wall structure, in which the wall consists of meandering and / or wire-like elements linked in the manner of a grid or network. In this way, a plastically or elastically expandable and yet conductive electrode can be realized.

Gemäß einer Ausführungsform der Abtragvorrichtung ist zwischen dem Isolationsmaterial und der der Elektrode ein Kugellager angeordnet. Hierdurch lässt sich die Elektrode bzw. lassen sich Abschnitte der Elektrode technisch einfach um ihre Längsachse, d.h. in Radialrichtung, drehen, ohne dass das Isolationsmaterial, das um die Elektrode bzw. Abschnitte der Elektrode herum angeordnet ist, sich mit dreht.According to one embodiment of the removal device, a ball bearing is arranged between the insulation material and that of the electrode. In this way, the electrode or sections of the electrode can be technically simply rotated around their longitudinal axis, i.e. in the radial direction, without the insulation material that is arranged around the electrode or sections of the electrode rotating with it.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Durchmesser der Elektrode derart verändert, dass der Abstand zwischen der Elektrode und der Oberfläche der Vertiefung über die Vertiefung hinweg im Wesentlichen gleichgroß ist. Hierdurch wird das Material von der Oberfläche bzw. Oberflächen der Vertiefung besonders gleichmäßig abgetragen.According to one embodiment of the method, the diameter of the electrode is changed in such a way that the distance between the electrode and the surface of the recess is essentially the same across the recess. This will the material is removed particularly evenly from the surface or surfaces of the recess.

Gemäß einer Ausführungsform der Abtragvorrichtung wird die Elektrode während des elektrochemischen Abtragens, insbesondere ohne Veränderung ihrer Position in der Vertiefung entlang der Längsachse der Elektrode, um ihre Längsachse gedreht. Ein Vorteil dieses Verfahrens ist, dass, auch wenn das Isolationsmaterial nicht rotationssymmetrisch um die Längsachse der Elektrode angeordnet ist, sichergestellt ist, dass die Elektrode (im Durchschnitt über die Zeit) den gleichen Abstand zu der Oberfläche der Vertiefung in jede der Radialrichtungen aufweist. Zudem wird durch dieses Verfahren verhindert, dass das Isolationsmaterial Teile der Oberfläche der Vertiefung während des elektrochemischen Abtranges dauerhaft/längere Zeit verdeckt bzw. abdeckt. Somit kann das Material von der Oberfläche der Vertiefung besonders gleichmäßig abgetragen werden.According to one embodiment of the removal device, the electrode is rotated about its longitudinal axis during the electrochemical removal, in particular without changing its position in the recess along the longitudinal axis of the electrode. One advantage of this method is that, even if the insulation material is not arranged rotationally symmetrically around the longitudinal axis of the electrode, it is ensured that the electrode (on average over time) has the same distance from the surface of the recess in each of the radial directions. In addition, this method prevents the insulation material from covering or covering parts of the surface of the depression permanently / for a long time during the electrochemical removal. The material can thus be removed from the surface of the depression in a particularly uniform manner.

Der Durchmesser der Elektrode kann insbesondere senkrecht zu einer Längserstreckung der Vertiefung, entlang der die Elektrode in die Vertiefung eingeführt wird, verlaufen. The diameter of the electrode can in particular run perpendicular to a longitudinal extension of the depression along which the electrode is inserted into the depression.

Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert.Preferred embodiments emerge from the subclaims. The invention is explained in more detail below with reference to drawings of exemplary embodiments.

FigurenlisteFigure list

1 a schematic view of a first embodiment of the removal device according to the invention before changing the diameter of the electrode;
2 a schematic view of a first embodiment of the removal device according to the invention after changing the diameter of the electrode;
3 a schematic view of a second embodiment of the removal device according to the invention;
4th a schematic view of a third embodiment of the removal device according to the invention; and
5 a schematic view of a fourth embodiment of the removal device according to the invention.

Bei der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleich wirkende Elemente dieselben Bezugsziffern verwendet.In the following description, the same reference numbers are used for identical and identically acting elements.

1 zeigt eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abtragvorrichtung 10 vor dem Verändern des Durchmessers der Elektrode 20. 2 zeigt eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abtragvorrichtung 10 nach dem Verändern des Durchmessers der Elektrode 20. 1 shows a schematic view of a first embodiment of the removal device according to the invention 10 before changing the diameter of the electrode 20th . 2 shows a schematic view of a first embodiment of the removal device according to the invention 10 after changing the diameter of the electrode 20th .

Die Abtragvorrichtung 10 umfasst eine Elektrode 20. Die Elektrode 20 kann als Kathode betrieben werden. Die Elektrode 20 wird in eine Vertiefung 55 bzw. einen Kanal bzw. einen Hohlraum eines Objekts 50 im Wesentlichen entlang der Längsrichtung der Elektrode 20 eingeführt. Die Längsrichtung ist üblicherweise die Richtung, in die die Elektrode 20 die größte Ausdehnung aufweist. Das Objekt 50 kann mittels eines additiven Verfahrens, z.B. sogenannter 3D-Druck, hergestellt worden sein. Zwischen der Elektrode 20 und dem Objekt 50 wird eine Spannung angelegt, nachdem die Elektrode 20 in der Vertiefung 55 positioniert wurde. Ein Elektrolyt wird zwischen der Elektrode 20 und dem Objekt 50 angeordnet. Hierdurch wird/werden die Oberfläche 57 bzw. die Oberflächen in der Vertiefung 55 elektrochemisch abgetragen (englisch electrochemical machining, ECM), insbesondere elektropoliert. Somit wird die Rauheit der Oberfläche 57 in der Vertiefung 55 vermindert bzw. verringert.The removal device 10 includes an electrode 20th . The electrode 20th can be operated as a cathode. The electrode 20th will be in a depression 55 or a channel or a cavity of an object 50 essentially along the longitudinal direction of the electrode 20th introduced. The longitudinal direction is usually the direction in which the electrode is 20th has the greatest extent. The object 50 may have been produced using an additive process, e.g. so-called 3D printing. Between the electrode 20th and the object 50 a voltage is applied after the electrode 20th in the recess 55 was positioned. An electrolyte is placed between the electrode 20th and the object 50 arranged. This will make the surface 57 or the surfaces in the recess 55 Electrochemically removed (English electrochemical machining, ECM), in particular electropolished. Thus, the roughness of the surface 57 in the recess 55 decreased or decreased.

Die Elektrode 20 weist eine Längsrichtung auf, die entlang ihrer größten Ausdehnung verläuft. Die Längsrichtung verläuft in 1 bzw. 2 von oben nach unten. Ein Durchmesser der Elektrode 20 verläuft senkrecht zu der Längsrichtung. Der Durchmesser der Elektrode 20 verläuft in 1 bzw. 2 von links nach rechts.The electrode 20th has a longitudinal direction which runs along its greatest extent. The longitudinal direction runs in 1 or. 2 top down. A diameter of the electrode 20th runs perpendicular to the longitudinal direction. The diameter of the electrode 20th runs in 1 or. 2 left to right.

Um die Elektrode 20 ist zumindest abschnittweise, insbesondere über die gesamte Länge der Elektrode 20, ein elektrisch isolierendes Isolationsmaterial 30, 32 angeordnet. Das Isolationsmaterial 30, 32 kann um einen Abschnitt 22 der Elektrode 20 vollständig über einen Vollkreis um die Elektrode 20 herum angeordnet sein. Es ist auch möglich, dass das Isolationsmaterial 30, 32 nur über einen oder mehrere bestimmte Winkelbereiche der Elektrode 20 bzw. eines Abschnitts 22 der Elektrode 20 angeordnet ist. Das Isolationsmaterial 30, 32 ist für eine Beabstandung zwischen der Elektrode 20 und der Oberfläche 57 der Vertiefung 55 des Objekts 50 bzw. dem Objekt 50 ausgebildet, um einen Kurzschluss zwischen dem Objekt 50 und der Elektrode 20 zu verhindern.Around the electrode 20th is at least in sections, in particular over the entire length of the electrode 20th , an electrically insulating insulation material 30th , 32 arranged. The insulation material 30th , 32 can add a section 22nd the electrode 20th completely over a full circle around the electrode 20th be arranged around. It is also possible that the insulation material 30th , 32 only over one or more specific angular ranges of the electrode 20th or a section 22nd the electrode 20th is arranged. The insulation material 30th , 32 is for a spacing between the electrode 20th and the surface 57 the deepening 55 of the object 50 or the object 50 trained to short circuit the object 50 and the electrode 20th to prevent.

Die Elektrode 20 ist derart ausgebildet, dass der Durchmesser der Elektrode 20 zumindest abschnittsweise veränderbar ist. Dies bedeutet, dass der Durchmesser von mindestens einem Abschnitt 22 der Elektrode 20 vergrößert oder verkleinert werden kann. Dies kann insbesondere durchgeführt werden, nachdem die Elektrode 20 zumindest teilweise in die Vertiefung 55 eingeführt wurde.The electrode 20th is designed such that the diameter of the electrode 20th can be changed at least in sections. This means that the diameter of at least one section 22nd the electrode 20th can be enlarged or reduced. This can especially be done after the electrode 20th at least partially in the recess 55 was introduced.

Die Elektrode 20 kann somit durch Bereiche der Vertiefung 55, die einen geringen Durchmesser bzw. eine geringe Breite aufweisen, und anschließend in einem Bereich bzw. Abschnitt 22 der Vertiefung 55, der einen größeren Durchmesser aufweist, in ihrem Durchmesser vergrößert werden. Hierdurch kann der Abstand zwischen der Elektrode 20 und der Oberfläche 57 in dem Bereich der Vertiefung 55 mit dem größeren Durchmesser verringert werden. Insbesondere kann der Abstand zwischen der Elektrode 20 und der Vertiefung 55 über die Vertiefung 55 hinweg im Wesentlichen vergleichmäßigt werden. Dies führt zu einem besonders gleichmäßigen Abtrag von Material beim elektrochemischen Abtragen. Zudem kann ein Abschnitt bzw. Teil der Elektrode 20 durch eine am Rand des Objekts 50 vorhandene Öffnung der Vertiefung 55 geführt werden, wobei die Öffnung einen ersten Durchmesser hat, und anschließend kann der Abschnitt bzw. Teil der Elektrode 20 auf einen Durchmesser vergrößert werden, der größer als der erste Durchmesser ist. Hierdurch können Hinterschnitte technisch einfach bearbeitet werden.The electrode 20th can thus through areas of depression 55 that have a small diameter or a small width, and then in a region or section 22nd the deepening 55 , which has a larger diameter, can be enlarged in diameter. This can reduce the distance between the electrode 20th and the surface 57 in the area of the depression 55 be reduced with the larger diameter. In particular, the distance between the electrode 20th and the deepening 55 about the recess 55 are essentially evened out across the board. This leads to a particularly uniform removal of material during electrochemical removal. In addition, a section or part of the electrode 20th by one on the edge of the object 50 existing opening of the recess 55 be guided, wherein the opening has a first diameter, and then the portion or part of the electrode 20th be enlarged to a diameter larger than the first diameter. This means that undercuts can be machined in a technically simple manner.

In 2 hat sich der Durchmesser der Elektrode 20 über ihre gesamte Länge gegenüber dem Durchmesser in 1 vergrößert. Eine Vergrößerung kann auch nur abschnittweise durchgeführt werden bzw. stattfinden.In 2 has changed the diameter of the electrode 20th along its entire length compared to the diameter in 1 enlarged. An enlargement can also be carried out or take place only in sections.

Der Durchmesser der Elektrode 20 kann auf unterschiedliche Weisen verändert werden. Es ist denkbar, dass mehrere Möglichkeiten miteinander kombiniert werden.The diameter of the electrode 20th can be changed in different ways. It is conceivable that several possibilities are combined with one another.

Eine erste Möglichkeit der Veränderung des Durchmessers der Elektrode 20 ist, dass die Elektrode 20 eine mechanische Vorspannung aufweist, bevor bzw. wenn die Elektrode 20 in die Vertiefung 55 eingeführt wird. Diese Vorspannung kann ähnlich wie bei einem Stentimplantant ausgebildet sein. Nachdem die Elektrode 20 in die Vertiefung 55 eingeführt und darin positioniert wurde, kann die mechanische Vorspannung der Elektrode 20 oder eines Abschnitts 22 gelöst werden. Hierdurch kann sich der Durchmesser des jeweiligen Abschnitts 22 vergrößern. Beispielsweise ist die Elektrode 20 teilweise aufgerollt entlang der Umfangsrichtung der Elektrode 20. Durch Entrollen steigt der Durchmesser der Elektrode 20.A first possibility of changing the diameter of the electrode 20th is that the electrode 20th has a mechanical bias before or when the electrode 20th into the recess 55 is introduced. This pretensioning can be designed in a manner similar to that of a stent implantant. After the electrode 20th into the recess 55 inserted and positioned therein, the mechanical preload of the electrode 20th or a section 22nd be solved. This allows the diameter of the respective section 22nd enlarge. For example, the electrode is 20th partially rolled up along the circumferential direction of the electrode 20th . Unrolling increases the diameter of the electrode 20th .

Eine zweite Möglichkeit der Veränderung des Durchmessers der Elektrode 20 ist, dass die Elektrode 20 zumindest abschnittsweise einen Hohlraum aufweist. Der Hohlraum kann ein Fluid aufnehmen. Durch Einbringen von Fluid in den Hohlraum kann der Durchmesser der Elektrode 20 steigen. Durch Ausbringen von Fluid aus dem Hohlraum kann der Durchmesser der Elektrode 20 verringert werden. Der Durchmesser der Elektrode 20 kann somit hydrostatisch verändert werden.A second possibility of changing the diameter of the electrode 20th is that the electrode 20th has a cavity at least in sections. The cavity can accommodate a fluid. By introducing fluid into the cavity, the diameter of the electrode 20th rise. By dispensing fluid from the cavity, the diameter of the electrode 20th be reduced. The diameter of the electrode 20th can thus be changed hydrostatically.

Der Hohlraum kann in unterschiedlichen Abschnitten 22 bzw. Teilen der Elektrode 20 eine unterschiedliche Elastizität bzw. Dehnfähigkeit aufweisen, so dass sich unterschiedliche Abschnitte 22 bzw. Teile der Elektrode 20 bei gleichem Druck des Fluids in dem Hohlraum über die Elektrode 20 unterschiedlich stark ausdehnen.The cavity can be in different sections 22nd or parts of the electrode 20th have a different elasticity or elasticity, so that different sections 22nd or parts of the electrode 20th at the same pressure of the fluid in the cavity across the electrode 20th expand differently.

Eine dritte Möglichkeit der Veränderung des Durchmessers der Elektrode 20 ist, dass der Durchmesser der Elektrode 20 oder eines Abschnitts 22 der Elektrode 20 durch Zug bzw. Druck verändert wird. Beispielsweise kann durch Zug oder Druck des jeweiligen Abschnitts 22 der Durchmesser der Elektrode 20 vergrößert werden. Hierfür können ein Seil bzw. ein Draht oder mehrere Seile bzw. Drähte durch die Elektrode 20 bzw. zwischen Elektrode 20 und Isolationsmaterial 30, 32 geführt sein, durch die ein Abschnitt 22 oder mehrere Abschnitte der Elektrode 20 unterschiedlichen Zugspannungen oder Druckspannungen ausgesetzt werden kann. Dies führt dazu, dass sich die unterschiedlichen Abschnitt 22 bzw. Teile der Elektrode 20 unterschiedlich stark ausdehnen oder zusammenziehen.A third possibility of changing the diameter of the electrode 20th is that the diameter of the electrode 20th or a section 22nd the electrode 20th is changed by pulling or pushing. For example, by pulling or pushing the respective section 22nd the diameter of the electrode 20th be enlarged. For this purpose, a rope or a wire or several ropes or wires can be passed through the electrode 20th or between electrode 20th and insulation material 30th , 32 be led through a section 22nd or multiple sections of the electrode 20th can be exposed to different tensile stresses or compressive stresses. This leads to the different section 22nd or parts of the electrode 20th expand or contract differently.

Die Elektrode 20 kann während des elektrochemischen Abtragens um ihre Längsachse drehbar ausgebildet sein. Hierdurch wird der Abstand zwischen der Elektrode 20 und der Oberfläche 57 der Vertiefung 55 (im Mittel) gleichgroß gehalten, auch wenn das Isolationsmaterial 30, 32 über den Umfang des jeweiligen Abschnitts 22 der Elektrode 20 nur teilweise bzw. in bestimmten Winkelbereichen angeordnet ist. Insbesondere kann die Elektrode 20 um ihre Längsachse gedreht werden, ohne dass sich die Position der Elektrode 20 entlang der Längsachse der Elektrode 20 bzw. der Längsachse der Vertiefung 55 verändert.The electrode 20th can be designed to be rotatable about its longitudinal axis during the electrochemical removal. This will increase the distance between the electrode 20th and the surface 57 the deepening 55 (on average) kept the same size, even if the insulation material 30th , 32 beyond the scope of the respective section 22nd the electrode 20th is only partially or in certain angular ranges. In particular, the electrode 20th can be rotated around its longitudinal axis without changing the position of the electrode 20th along the longitudinal axis of the electrode 20th or the longitudinal axis of the recess 55 changes.

Zwischen dem Isolationsmaterial 30, 32 und der Elektrode 20 kann teilweise eine Vorrichtung 10 vorhanden sein, die eine Drehung der Elektrode 20 erleichtert, ohne dass sich das Isolationsmaterial 30, 32 mit dreht. Beispielsweise kann ein elektrisch-nichtleitendes Kugellager zwischen dem Isolationsmaterial 30, 32 und der Elektrode 20 angeordnet sein. Die Elektrode 20 kann Gelenke und/oder flexible, d.h. biegbare, insbesondere reversibel biegbare, Werkstoffe aufweisen, um eine radiale Drehung auch bei vorhandenen Biegungen bzw. Knicken der Elektrode 20 zu ermöglichen.Between the insulation material 30th , 32 and the electrode 20th can partially be a device 10 be present requiring rotation of the electrode 20th relieved without affecting the insulation material 30th , 32 with turns. For example, an electrically non-conductive ball bearing can be placed between the insulation material 30th , 32 and the electrode 20th be arranged. The electrode 20th can have joints and / or flexible, that is to say bendable, in particular reversibly bendable, materials in order to allow a radial rotation even with existing bends or kinks of the electrode 20th to enable.

Möglich ist jedoch auch, dass die Elektrode 20 während des elektrochemischen Abtragens entlang der Axialrichtung bzw. Längsrichtung der Elektrode 20 bzw. Vertiefung 55 bewegt wird.However, it is also possible that the electrode 20th during the electrochemical removal along the axial direction or longitudinal direction of the electrode 20th or deepening 55 is moved.

Die Elektrode 20 kann flexibel oder semi-flexibel ausgebildet sein. Hierfür kann die Elektrode 20 eine Netzstruktur und/oder Gitterstruktur aufweisen.The electrode 20th can be designed to be flexible or semi-flexible. The electrode 20th have a network structure and / or lattice structure.

Das Isolationsmaterial 30, 32 kann an unterschiedlichen Abschnitten unterschiedliche Größen quer bzw. senkrecht zur Längsrichtung der Elektrode 20 aufweisen. Hierdurch können unterschiedliche Durchmesser der Vertiefung 55 ausgeglichen werden.The insulation material 30th , 32 can have different sizes at different sections across or perpendicular to the longitudinal direction of the electrode 20th exhibit. This allows different diameters of the recess 55 be balanced.

Das Isolationsmaterial 30, 32, das als Abstandshalter fungiert, kann spiralförmig, ähnlich wie Borsten eines Pfeifenreinigers, angeordnet sein. Möglich ist auch, dass das Isolationsmaterial 30, 32 in axialer Richtung bzw. Längsrichtung der Elektrode 20 verlaufend an der Elektrode 20 angeordnet ist.The insulation material 30th , 32 , which acts as a spacer, can be arranged in a spiral, similar to the bristles of a pipe cleaner. It is also possible that the insulation material 30th , 32 in the axial direction or longitudinal direction of the electrode 20th running along the electrode 20th is arranged.

Das Isolationsmaterial 30, 32 verändert seinen Durchmesser bzw. seine Ausdehnung üblicherweise nicht. Vorstellbar ist jedoch auch, dass sich der Durchmesser des Isolationsmaterials 30, 32, insbesondere proportional zu der Veränderung des Durchmessers der Elektrode 20, durch eine der oben beschriebenen Möglichkeiten verändert. Vorzugsweise wächst der Durchmesser bzw. die Ausdehnung des Isolationsmaterials 30, 32, wenn der Durchmesser bzw. die Ausdehnung der Elektrode 20 wächst.The insulation material 30th , 32 usually does not change its diameter or its extension. However, it is also conceivable that the diameter of the insulation material 30th , 32 , in particular proportional to the change in the diameter of the electrode 20th , changed by one of the options described above. The diameter or the expansion of the insulation material preferably increases 30th , 32 , if the diameter or the extension of the electrode 20th grows.

3 zeigt eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abtragvorrichtung 10. 3 shows a schematic view of a second embodiment of the removal device according to the invention 10 .

Die Elektrode 20 weist an der Stelle der Vertiefung 55 des Objekts 50, an der die Vertiefung 55 eine Verbreiterung aufweist, einen größeren Durchmesser auf als an den übrigen Stellen der Vertiefung 55. Die Elektrode 20 kann in diesem Abschnitt 22 bereits, z.B. mittels einer der oben genannten Möglichkeiten, in ihrem Durchmesser vergrößert worden sein.The electrode 20th points at the point of the indentation 55 of the object 50 at which the recess 55 has a widening, a larger diameter than at the other points of the recess 55 . The electrode 20th can in this section 22nd have already been enlarged in diameter, for example by means of one of the above options.

Die Elektrode 20 ist von Isolationsmaterial 30, 32 teilweise umgeben. Allerdings umgibt das Isolationsmaterial 30, 32 auf einer Höhe der Elektrode 20 die Elektrode 20 nicht über einen Vollkreis bzw. 360°, sondern nur über einen vorgegebenen Winkelbereich kleiner als 360°, z.B. 60° oder 90°. Das Isolationsmaterial 30, 32 ist an zwei Stellen des verbreiterten Abschnitts 22 der Elektrode 20 angeordnet.The electrode 20th is of insulation material 30th , 32 partially surrounded. However, the insulation material surrounds it 30th , 32 at the level of the electrode 20th the electrode 20th not over a full circle or 360 °, but only over a specified angular range smaller than 360 °, for example 60 ° or 90 °. The insulation material 30th , 32 is in two places of the widened section 22nd the electrode 20th arranged.

Die Elektrode 20 ist um ihre Längsachse drehbar ausgebildet. Da die Elektrode 20 mehrere Abschnitte 22 aufweist, die einen Winkel ungleich Null zueinander aufweisen, weist die Elektrode 20 mehrere Gelenke auf. Möglich ist auch, dass die Elektrode 20 aus einem flexiblen Material besteht.The electrode 20th is designed to be rotatable about its longitudinal axis. Because the electrode 20th several sections 22nd which have a non-zero angle to one another, the electrode has 20th multiple joints. It is also possible that the electrode 20th consists of a flexible material.

Durch die Drehung der Elektrode 20 wird kein Teil der Oberfläche 57 der Vertiefung 55 von dem Isolationsmaterial 30, 32 über eine längere Zeit abgedeckt bzw. verdeckt. Gleichzeitig wird sichergestellt, dass die Elektrode 20 in alle Richtungen (die senkrecht zur Längsrichtung der Elektrode 20 verlaufen) den gleichen Abstand zu der Oberfläche 57 der Vertiefung 55 aufweist.By rotating the electrode 20th does not become part of the surface 57 the deepening 55 from the insulation material 30th , 32 Covered or covered over a longer period of time. At the same time it ensures that the electrode 20th in all directions (those perpendicular to the longitudinal direction of the electrode 20th run) the same distance from the surface 57 the deepening 55 having.

4 zeigt eine schematische Ansicht einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abtragvorrichtung. In 4 wurde der Durchmesser der Elektrode 20 zumindest teilweise bereits vergrößert. Bei der dritten Ausführungsform weist die Vertiefung 55 des Objekts 50 beabstandet zu dem Rand des Objekts 50 eine Aussparung auf, die einen größeren Durchmesser aufweist als die Vertiefung 55 an der Oberfläche des Objekts 50. Die Vertiefung 55 weist einen Hinterschnitt auf. Dadurch dass ein Abschnitt 22 der Elektrode 20 in seinem Durchmesser vergrößert werden kann, nachdem die Elektrode 20 in das Objekt eingeführt wurde, können Hinterschnitte der Vertiefung 55 mittels der Elektrode 20 bearbeitet werden. Wie in 4 gezeigt, kann sich der Abschnitt 22 der Elektrode 20 in unterschiedliche Richtungen verschieden stark vergrößern. Ein Abschnitt 22 bzw. Teil der Elektrode 20 kann nach dem Einführen und Positionieren der Elektrode 20 in der Vertiefung 55 derart in seinem Durchmesser vergrößert werden, dass der Abschnitt 22 bzw. Teil der Elektrode 20 nicht (vollständig) aus der Vertiefung 55 herausbewegt werden kann. Dennoch ist der Abstand zwischen Elektrode 20 und der Oberfläche 57 der Vertiefung 55 über die gesamte Vertiefung 55 hinweg im Wesentlichen gleichgroß. Zwischen der Elektrode 20 und der Oberfläche 57 der Vertiefung 55 sind mehrere elektrisch-nichtleitende Abstandshalter 30, 32 angeordnet. 4th shows a schematic view of a third embodiment of the removal device according to the invention. In 4th became the diameter of the electrode 20th at least partially enlarged. In the third embodiment, the recess 55 of the object 50 spaced from the edge of the object 50 a recess which has a larger diameter than the recess 55 on the surface of the object 50 . The depression 55 has an undercut. By doing that a section 22nd the electrode 20th can be increased in diameter after the electrode 20th Has been introduced into the object, undercuts of the depression can occur 55 by means of the electrode 20th to be edited. As in 4th shown, the section 22nd the electrode 20th Increase in different magnitudes in different directions. A section 22nd or part of the electrode 20th can after inserting and positioning the electrode 20th in the recess 55 be enlarged in diameter in such a way that the section 22nd or part of the electrode 20th not (completely) out of the depression 55 can be moved out. Still the distance between electrode 20th and the surface 57 the deepening 55 over the entire depression 55 essentially the same size across the board. Between the electrode 20th and the surface 57 the deepening 55 are several electrically non-conductive spacers 30th , 32 arranged.

5 zeigt eine schematische Ansicht einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abtragvorrichtung. In 5 wurde der Durchmesser der Elektrode 20 zumindest teilweise bereits vergrößert. 5 shows a schematic view of a fourth embodiment of the removal device according to the invention. In 5 became the diameter of the electrode 20th at least partially enlarged.

Die vierte Ausführungsform ist ähnlich wie die dritte Ausführungsform ausgebildet. Die Elektrode 20 weist bei der vierten Ausführungsform eine stentartige bzw. gitternetzartige Gitterstruktur auf, wodurch die Elektrode 20 in ihrem Durchmesser veränderbar ist.The fourth embodiment is similar to the third embodiment. The electrode 20th has in the fourth embodiment a stent-like or grid-like lattice structure, whereby the electrode 20th can be changed in diameter.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010: AbtragvorrichtungRemoval device
2020th: Elektrodeelectrode
2222nd: Abschnitt der ElektrodeSection of the electrode
30, 3230, 32: IsolationsmaterialInsulation material
5050: Objektobject
5555: Vertiefungdeepening
5757: Oberfläche der VertiefungSurface of the recess

Claims

Removal device (10) for the electrochemical removal of material from a surface (57) in a recess (55) of an object (50), wherein the removal device (10) has an electrode (20) for insertion into the recess (55), wherein the electrode (20) is at least partially surrounded by an electrically insulating insulation material (30, 32), wherein the electrode (20) is designed such that a diameter of the electrode (20) can be changed at least in sections to change the distance between the electrode (20) and the surface (57) of the recess (55).

Removal device (10) after Claim 1 wherein the electrode (20) at least in sections has a mechanical preload such that, when the preload is at least partially released, the diameter of the respective section (22) of the electrode (20) decreases or increases.

Removal device (10) after Claim 1 or 2 , the electrode (20) being designed at least in sections such that the diameter of the respective section (22) of the electrode (20) can be changed by changing a pressure in a cavity of the respective section (22) of the electrode (20).

Ablation device (10) according to one of the preceding claims, wherein the electrode (20) is designed at least in sections in such a way that by changing the pressure or the tension along the longitudinal axis of the electrode (20) on the respective section (22) the diameter of the respective section (22) of the electrode (20) can be enlarged or reduced.

Ablation device (10) according to one of the preceding claims, wherein the electrode (20) is designed to be rotatable about its longitudinal axis, in particular the electrode (20) without changing its position in the recess (55) along the longitudinal axis of the electrode (20) around its The longitudinal axis is designed to be rotatable.

Ablation device (10) according to one of the preceding claims, wherein the electrode (20) is flexible at least in sections.

Removal device (10) according to one of the preceding claims, wherein the electrode (20) has at least sections and / or partially a network structure or lattice structure.

Removal device (10) according to one of the preceding claims, wherein a ball bearing is arranged between the insulating material (30, 32) and that of the electrode (20).

A method for the electrochemical removal of material from a surface (57) in a recess (55) of an object (50), in particular by means of a removal device (10) according to one of the preceding claims, the method comprising the following steps: Introducing an electrode (20) into the recess (55) of the object (50), the electrode (20) being at least partially surrounded by an electrically insulating insulation material (30, 32); Changing the diameter of a portion (22) of the electrode (20) while the electrode (20) is disposed in the recess (55); and electrochemical removal of material from a surface (57) in the recess (55) by means of the electrode (20).

Procedure according to Claim 9 wherein the diameter of the electrode (20) is changed in such a way that the distance between the electrode (20) and the surface (57) of the recess (55) is essentially the same across the recess (55).

Procedure according to Claim 9 or 10 wherein the electrode (20) is rotated about its longitudinal axis during the electrochemical removal, in particular without changing its position in the recess (55) along the longitudinal axis of the electrode (20).