Wenn Sie mit dem Begriff EDM bzw. Funkenerosion vertraut sind, wissen Sie, dass dieses nicht konventionelle, abtragende Fertigungsverfahren in den letzten Jahren stark an Bedeutung gewonnen hat. Ohne dieses Verfahren wäre die Bearbeitung von Werkstücken mit sehr komplexen Merkmalen äußerst schwierig oder nahezu unmöglich. Seine Beliebtheit beruht dabei nicht nur auf den Vorteilen, die es bietet, sondern auch auf seinen Anwendungen. Im Folgenden geben wir einen kurzen Überblick über dieses Verfahren und zeigen seine wichtigsten Einsatzbereiche.
Was ist Funkenerosion (EDM)?
Die Funkenerosion (engl. EDM, Electrical Discharge Machining) ist ein Bearbeitungsverfahren, bei dem leitfähiges Material mithilfe thermischer Energie abgetragen wird. Diese entsteht durch sehr kurze, präzise und kontrollierte elektrische Entladungen (2 bis 2.000 µs) zwischen dem Werkzeug (Elektrode) und dem Werkstück in einem Dielektrikum. Die Funkenerosion unterscheidet sich von anderen Bearbeitungsverfahren dadurch, dass sie das Material abträgt, ohne das Werkstück physisch zu berühren (Abstand von etwa 0,5 mm, der sogenannte „Spalt“).
Es gibt 2 Hauptarten der Funkenerosion:
- Senkerodieren: Bearbeitung von Sacklöchern und -konturen. Die Elektrode hat die Form, die im Werkstück erzeugt werden soll.
- Drahterodieren: Bearbeitung von Durchgangsbohrungen und sehr komplexen Konturen. Die Elektrode ist ein durchlaufender Draht, der das Werkstück schneidet.
Vorteile der Funkenerosion
Die Funkenerosion hat sich als schneller und effizienter als herkömmliche Bearbeitungsverfahren erwiesen. Sie verkürzt die Fertigungszeit, senkt die damit verbundenen Kosten und hat in zahlreichen Branchen große Bedeutung erlangt – vor allem wegen ihrer Vorteile. Die wichtigsten sind:
- Das Verfahren eignet sich für alle Größen und Wandstärken (von winzigen Teilen bis zu großen Abmessungen) sowie für spröde und leicht verformbare Werkstoffe. Zudem lassen sich sehr komplexe Formen mit minimalem Bedienereingriff herstellen.
- Es lässt sich dank des Steuerungsprogramms, das den Ablauf regelt, leicht automatisieren und ermöglicht verkettete Arbeitsgänge – vom Schruppen bis zum Schlichten.
- Die Härte des Werkstückmaterials spielt keine Rolle, da das Verfahren das Metall verdampft, anstatt es im eigentlichen Sinne zu „schneiden“. Das ist ein großer Vorteil bei sehr harten Werkstoffen, wie sie im Werkzeug- und Formenbau verwendet werden, oder bei Werkstoffen unterschiedlicher Härte bzw. schlechter Zerspanbarkeit. Und da der Abtrag im Dielektrikum stattfindet, können sogar leicht entzündliche Werkstoffe bearbeitet werden.
- Das Verfahren liefert Werkstücke mit hochwertigen Oberflächen innerhalb enger Fertigungstoleranzen.
Darüber hinaus hat jede Art der Funkenerosion ihre eigenen Vorteile. Beim Drahterodieren sind beispielsweise sowohl Innen- als auch Außenschnitte möglich, eine Vorbearbeitung der Elektrode ist nicht nötig, und es kann sogar auf weitere Schritte wie Härten oder Spannen verzichtet werden – was wiederum die Fertigungszeit verkürzt.
Die wichtigsten Einsatzbereiche der Funkenerosion
Die Funkenerosion wird seit jeher mit dem Werkzeug- und Formenbau in Verbindung gebracht. Ihr Nutzen geht jedoch weit darüber hinaus und erstreckt sich auf zahlreiche Anwendungen. Entsprechend profitieren viele Branchen von diesem Verfahren, etwa die Medizintechnik, die Luft- und Raumfahrt, die Luftfahrt, die Automobilindustrie, die Uhren- und Schmuckindustrie sowie die Energiewirtschaft. Sehen wir uns diese Anwendungen genauer an.
Gesenke, Formen und Prototypen
Aufgrund ihrer Eigenschaften eignet sich die Funkenerosion hervorragend zur Herstellung von Werkzeugen (Tiefzieh-, Strangpress- und Prägewerkzeuge), Formen (Aluminium-Druckguss, Kunststoffspritzguss usw.) und für den Prototypenbau in Branchen mit relativ geringen Stückzahlen (etwa in der Luftfahrt). Generell bietet die Funkenerosion Werkzeug- und Formenbauern die Optimierung, die sie in ihrer Fertigungskette brauchen, um wettbewerbsfähig zu bleiben.
Herstellung von Werkzeugen und komplexen Bauteilen
Die Funkenerosion ist äußerst nützlich bei der Fertigung sehr kleiner, präziser Teile oder Mikrostrukturen, bei denen herkömmliche Schneidwerkzeuge das Werkstück durch zu hohen Druck beschädigen könnten. Außerdem lassen sich damit Werkstücke mit hochkomplexen Geometrien bearbeiten – bis hin zu einzigartigen Lösungen wie Uhrwerken, orthopädischen Prothesen oder chirurgischen Instrumenten.
Tiefbohren
Das Bohren winziger (sogar mikroskopisch kleiner) Löcher in hochharte Metalle wäre ohne Funkenerosion ein Ding der Unmöglichkeit. Von der Luftfahrt bis zur Medizintechnik steigt die Nachfrage nach immer kleineren, tieferen und präziseren Bohrungen, die möglichst schnell und prozesssicher gefertigt werden. So wird die Funkenerosion beispielsweise eingesetzt, um die Kanten von Turbinenschaufeln in Strahltriebwerken zu bohren – unerlässlich, um deren Überhitzung zu verhindern.