Mecanizado con electricidad explorado en el Hack Chat

Como lector de Hackaday, es seguro asumir que tiene una comprensión de la electricidad superior a la media. También existe una excelente posibilidad de que esté familiarizado con el mecanizado, e incluso puede tener un torno o un molino viejo en el taller. Pero combinar los dos, y en realidad mecanizar una pieza de metal con electricidad, no es algo con lo que muchos jugadores domésticos puedan presumir de experiencia de primera mano.

Por supuesto, eso no significa que no haya interés. Para ayudar a responder las preguntas candentes (o al menos, provocadoras) de la comunidad, el CEO y fundador de Voxel Innovations, Daniel Herrington, visitó el Hack Chat de esta semana para hablar sobre la vanguardia del mecanizado por descarga eléctrica (EDM) y el campo estrechamente relacionado. de mecanizado electroquímico (ECM). Si bien su empresa usa la tecnología para producir componentes a escalas increíbles, Daniel comenzó a jugar en el garaje como muchos de nosotros, lo que le permitió brindar una perspectiva tanto profesional como aficionada de las tecnologías.

Naturalmente, la primera gran pregunta que se abordó fue la diferencia entre EDM y ECM. En pocas palabras, el mecanizado por descarga eléctrica utiliza alto voltaje para, literalmente, eliminar material de la pieza de trabajo. El acabado resultante es generalmente áspero y el progreso a través del material tiende a ser lento, pero es relativamente simple de implementar.

Por el contrario, el mecanizado electroquímico podría considerarse como una especie de proceso de galvanoplastia inversa, ya que el material que se extrae de la pieza de trabajo se disuelve y se transfiere al cátodo, aunque en la práctica el flujo de electrolito presurizado evita que realmente recubra la herramienta cargada negativamente. ECM es un proceso más rápido que EDM y permite un acabado superficial excepcionalmente suave, pero es considerablemente más desafiante desde una perspectiva técnica.

Entonces, ¿por qué usar electricidad para mecanizar metal en lugar de herramientas tradicionales? Tanto ECM como EDM tienen una ventaja única: la herramienta en realidad nunca toca la pieza en la que se está trabajando. Obviamente, esto ejerce menos tensión sobre el material que el corte, pero también significa que la máquina en sí misma no necesita ser mecánicamente rígida, los motores no necesitan ser tan fuertes, etc. La naturaleza sin contacto de ECM/EDM es especialmente atractivo para los aficionados, ya que significa que una impresora 3D barata puede reutilizarse para mover la herramienta sobre la pieza de trabajo.

Desafortunadamente, piratear una impresora 3D para mover la herramienta es quizás el único aspecto de ECM o EDM que realmente podría llamarse "fácil" desde la perspectiva de un aficionado. Como explica Daniel, uno de los mayores problemas es el de las herramientas. Si está haciendo EDM, su electrodo estará hecho de algo como grafito o latón, que en el lado positivo no es terriblemente costoso y es bastante fácil de trabajar. Desafortunadamente, el electrodo se consume durante el proceso, por lo que deberá fabricar muchos de ellos. En cuanto a ECM, la buena noticia es que el cátodo no se desgasta durante el mecanizado como en EDM. Por otro lado, debe estar hecho de algo parecido al acero inoxidable para sobrevivir a los procesos químicos en juego. Por lo tanto, producir herramientas para formas complejas puede volverse muy costoso y solo tiene sentido en aplicaciones comerciales si puede amortizar el costo de muchas partes.

Por supuesto, si estamos hablando de un proyecto personal, tal vez no le preocupe el tiempo y el esfuerzo necesarios para crear las herramientas de ECM. En ese caso, su mayor problema será el electrolito. Se utilizan varias mezclas específicas, pero en términos generales, pasará su herramienta a través de agua salada. De hecho, Daniel dice que Voxel generalmente usa nitrato de sodio, que se usa comúnmente para conservar alimentos. No hay nada intrínsecamente peligroso en eso, pero en la práctica, el líquido corrosivo salpica todo el lugar a medida que la herramienta se mueve. Si eso no fuera suficientemente malo, la electrólisis descompone el agua salada en hidrógeno y oxígeno, una combinación potencialmente explosiva. Como beneficio adicional, si intenta hacerlo con sal de mesa estándar, también producirá gas de cloro venenoso.

Varios asistentes en el Chat intervinieron con sus propias historias sobre cómo tratar de disputar ECM en el escritorio, y no suena bien. No importa cómo intente sellar el área de trabajo, el agua salada se mete en todo, oxidando los rieles lineales y provocando cortocircuitos en los componentes electrónicos. Mientras tanto, debe asegurarse de que todos los gases que se generan estén correctamente ventilados. Pero si está dispuesto a esforzarse, los resultados pueden ser extremadamente impresionantes.

La versión resumida de todo esto es que lograr EDM o ECM en el taller de hogar es difícil, tal vez incluso un poco peligroso, pero ciertamente no imposible. Si tiene o no sentido dedicar tiempo a la búsqueda de la capacidad de mecanizar metal con electricidad en lugar de simplemente elegir un viejo Bridgeport de Craigslist es, por supuesto, otra historia. Incluso en el mundo comercial, Daniel dice que la tecnología solo tiene sentido cuando se busca producir miles o incluso millones de piezas. Por supuesto, retroceda el reloj 20 años más o menos, y ¿quién podría haber imaginado que los piratas informáticos y los fabricantes tendrían impresoras 3D y cortadoras láser personales? Quizás en las próximas décadas, los equipos EDM/ECM serán algo común en el espacio de los hackers, como lo es una Ender 3 en la actualidad.

Un agradecimiento especial a Daniel Herrington por compartir su conocimiento sobre esta fascinante tecnología con la comunidad de Hackaday. También nos alegró ver a otros participar con sus propias historias y proyectos de éxito; aunque solo haya un anfitrión oficial, eso no significa que otros no puedan compartir su experiencia relevante con el grupo. Fue una excelente manera de comenzar un nuevo año de Hack Chats, y estamos emocionados de hablar con una lista completamente nueva de anfitriones en 2023. Si desea organizar su propio chat, simplemente complete la solicitud formulario y háganos saber de qué le gustaría hablar.

Hack Chat es una sesión de chat en línea semanal organizada por expertos líderes de todos los rincones del universo de piratería de hardware. Es una excelente manera para que los piratas informáticos se conecten de una manera divertida e informal, pero si no puede hacerlo en vivo, estas publicaciones generales, así como las transcripciones publicadas en Hackaday.io, aseguran que no se lo pierda.