Usinagem com eletricidade explorada no Hack Chat

Como leitor do Hackaday, é seguro presumir que você tem um conhecimento acima da média sobre eletricidade. Há também uma excelente chance de você estar familiarizado com usinagem e pode até ter um torno ou uma fresa antiga na oficina. Mas combinar os dois e realmente usinar um pedaço de metal com eletricidade não é algo que muitos jogadores domésticos possam se orgulhar de ter experimentado em primeira mão.

Claro, isso não significa que não haja interesse. Para ajudar a responder às perguntas ardentes (ou pelo menos faíscas) da comunidade, o CEO e fundador da Voxel Innovations, Daniel Herrington, parou no Hack Chat desta semana para falar sobre a vanguarda da usinagem de descarga elétrica (EDM) e do campo intimamente relacionado de usinagem eletroquímica (ECM). Enquanto sua empresa usa a tecnologia para produzir componentes em escalas incríveis, Daniel começou a mexer na garagem como muitos de nós, permitindo que ele fornecesse uma perspectiva profissional e amadora sobre as tecnologias.

Naturalmente, a primeira grande questão a ser abordada foi a diferença entre EDM e ECM. Simplificando, a usinagem por descarga elétrica usa alta tensão para literalmente explodir o material da peça de trabalho. O acabamento resultante é geralmente áspero e o progresso no material tende a ser lento, mas é relativamente simples de implementar.

Em contraste, a usinagem eletroquímica pode ser considerada como uma espécie de processo de galvanoplastia reversa, pois o material removido da peça de trabalho é dissolvido e transferido para o cátodo - embora, na prática, o fluxo de eletrólito pressurizado o impeça de revestir a ferramenta carregada negativamente. O ECM é um processo mais rápido do que o EDM e permite um acabamento de superfície excepcionalmente liso, mas é consideravelmente mais desafiador do ponto de vista técnico.

Então, por que usar eletricidade para usinar metal em vez de ferramentas tradicionais? Tanto o ECM quanto o EDM têm uma vantagem única: a ferramenta nunca toca a peça que está sendo trabalhada. Obviamente, isso coloca menos tensão no material do que no corte, mas também significa que a própria máquina não precisa ser mecanicamente rígida, os motores não precisam ser tão fortes, etc. A natureza sem contato do ECM/EDM é especialmente atraente para amadores, pois significa que uma impressora 3D barata pode ser reaproveitada para mover a ferramenta sobre a peça de trabalho.

Infelizmente, hackear uma impressora 3D para mover a ferramenta é talvez o único aspecto do ECM ou EDM que realmente poderia ser chamado de "fácil" do ponto de vista do hobby. Como explica Daniel, um dos maiores problemas é o ferramental. Se você estiver fazendo EDM, seu eletrodo será feito de algo como grafite ou latão, que pelo lado positivo não é muito caro e é bastante fácil de trabalhar. Infelizmente, o eletrodo é consumido durante o processo, então você precisará fazer muitos deles. Quanto ao ECM, a boa notícia é que o cátodo não se desgasta durante a usinagem como no EDM. Por outro lado, ele precisa ser feito de algo como aço inoxidável para sobreviver aos processos químicos em jogo. A produção de ferramentas para formas complexas pode, portanto, tornar-se muito cara e só faz sentido em aplicações comerciais se você puder amortizar o custo de muitas peças.

Claro, se estamos falando de um projeto pessoal, talvez você não esteja preocupado com o tempo e esforço envolvidos na criação do ferramental ECM. Nesse caso, seu maior problema será o eletrólito. Existem várias misturas específicas usadas, mas, de um modo geral, você estará executando sua ferramenta em água salgada. Na verdade, Daniel diz que a Voxel geralmente usa nitrato de sódio, que é comumente usado para conservar alimentos. Não há nada inerentemente perigoso nisso, mas, na prática, o líquido corrosivo espirra por todo o lugar conforme a ferramenta se move. Se isso não bastasse, a eletrólise decompõe a água salgada em hidrogênio e oxigênio – uma combinação potencialmente explosiva. Como um bônus adicional, se você tentar fazer isso com sal de mesa padrão, também produzirá gás cloro venenoso.