Senkerodieren vs. Drahterodieren: Unterschiede & Anwendungen im Überblick

Elektroerosion (EDM) ist ein nicht-konventionelles, subtraktives Fertigungsverfahren, das beim Bearbeiten extrem harter Metalle brilliert.

Im Gegensatz zum konventionellen Zerspanen arbeitet EDM berührungslos: Ein elektrischer Funke erodiert Material vom Werkstück. EDM eignet sich nicht für alle Anwendungen, ist aber ein unverzichtbares Werkzeug im Maschinenbau.

Hauptvarianten sind Senkerodieren (Sinker EDM) und Drahterodieren (Wire EDM). Dieser Artikel beleuchtet Unterschiede und typische Anwendungen.

Was ist Elektroerosion?

EDM ist ein Metallbearbeitungsverfahren. Es ähnelt dem konventionellen Zerspanen (Werkzeug trägt Material ab), ist aber grundlegend anders.

Der Hauptunterschied: EDM erfordert keinen physischen Kontakt zwischen Werkzeug und Werkstück. Stattdessen nutzt es elektrischen Strom, um Funken zu erzeugen, die das Werkstück erodieren. Vorteil: selbst härteste Metalle lassen sich ohne signifikante Verformung bearbeiten. Nachteil: Schnittgeometrien sind begrenzter, Einrichten aufwendiger.

EDM setzt elektrisch leitende Metalle voraus und bearbeitet selbst gehärtete Stähle, Wolfram, Titan etc. ohne schädliche Vibrationen und Rattermarken – resultierend in hoher Präzision und engen Toleranzen. Das Werkzeug erodiert jedoch mit, weshalb es sorgfältig gemanagt oder regelmäßig ersetzt werden muss.

EDM wird oft mit Wasserstrahl- und Laserschneiden gruppiert, obwohl alle drei physikalisch völlig unterschiedlich arbeiten.

Der EDM-Prozess im Detail

Benötigt werden: Erodiermaschine, Dielektrikum (Flüssigkeit), Werkzeug (Elektrode), Werkstück.

Eine elektrische Spannung erzeugt Stromstöße zwischen zwei Elektroden (Werkzeug & Werkstück), die sich nicht berühren und durch das Dielektrikum (meist Kohlenwasserstofföl oder deionisiertes Wasser) getrennt sind. Der Spalt heißt Funkenabstand (spark gap) und wird präzise gesteuert.

Bei Spannungserhöhung erfolgt dielektrischer Durchbruch: Die Flüssigkeit wechselt schlagartig von Isolator zu Leiter. Ein Lichtbogen entsteht im engen Spalt und erodiert Material von beiden Elektroden. Werkstückerosion ist Ziel; Werkzeugerosion muss gemanagt werden (z. B. durch kontinuierlichen Drahtvorschub).

Das Dielektrikum hat weitere Funktionen: Zwischen den Entladungen spült es Metallabfall (äquivalent zu Spänen) ab – Spülprozess (flushing).

Neben Senk- und Drahterodieren existieren Nischenverfahren wie Schnelllochbohren (Fast Hole Drilling EDM).

Was ist Senkerodieren?

Senkerodieren (auch Senkerodieren, Volumen-Erodieren, Kavitäten-Erodieren oder einfach Senken) wirkt weit entfernt vom klassischen Zerspanen. Es teilt Merkmale mit Formgebungsverfahren.

Der Schlüsselunterschied zum Drahterodieren liegt in Werkzeug und Bewegung. Senkerodieren erzeugt komplexe Kavitäten im Werkzeug. Das Werkzeug muss die Form eines positiven Abbilds der gewünschten Kavität haben. Für eine pyramidenförmige Kavität wird ein pyramidenförmiges Werkzeug verwendet.

Im Gegensatz zu meisten Zerspanprozessen, wo ein feines Werkzeug entlang drei Achsen fährt, um die Form herauszuarbeiten, „ist“ das Werkzeug hier die Form selbst.

Das geformte Werkzeug (Die) wird typisch per CNC aus Graphit, Kupfer oder Wolfram gefertigt (Zeit- und Kostenfaktor). Auch per Drahterodieren herstellbar. Üblich: Schrupp- und Schlichtwerkzeug.

Beim Prozess wird das Werkzeug langsam abgesenkt (gesenkt) in das Werkstück, erodiert Material und formt eine der Werkzeugkontur entsprechende Kavität bei konstantem Funkenabstand. Hunderttausende Funken pro Sekunde. Häufigstes Dielektrikum: Kohlenwasserstofföl.

Anwendungen Senkerodieren

Ideal für komplexe Kavitäten – daher Kernprozess für Formenbau, Werkzeugbau, Spritzgussformen, Stanzwerkzeuge – besonders aus harten Werkzeugstählen. Überlegen bei scharfen Innenkanten und tiefen Rippen.

• Rapid Tooling
• Formenbau
• Spritzgussformen
• Stanzwerkzeuge (Dies)
• Feindetails
• Scharfe Innenkanten
• Tiefe, dünne Rippen
• Blinde Kavitäten
• Blinde Nutnuten (Keyways)
• Innensplines
• Gewinde

Was ist Drahterodieren?

Drahterodieren (auch Drahtschneiden oder Wire-Cut EDM) ähnelt dem Schneiden von Käse mit Draht. Im Gegensatz zum Senkerodieren nutzt es einen dünnen Draht als Werkzeug – ebenfalls berührungslos.

Drahterodieren schneidet sehr harte Materialien und wird fast immer vollständig durch das Werkstück geführt (Drahtlänge > Werkstückhöhe). Hauptunterschied: Senkerodieren = Kavitäten; Drahterodieren = Durchtrennung. Dielektrikum: meist deionisiertes Wasser; Draht: meist Messing.

Ein dünner Metalldraht wird zwischen zwei Diamantführungen (oben/unten) gespannt und per CNC entlang X/Y bewegt (oberes Führungsstück kann weitere Achsen nutzen). Stromstöße erzeugen Funken zwischen Draht und Werkstück → Erosion.

Da auch der Draht erodiert, wird er kontinuierlich von einer Versorgungsspule nachgeführt – der exponierte Drahtabschnitt im Funkenabstand wird ständig erneuert. Verbrauchter Draht wird entsorgt.

Sehr dünne Drähte (Ø bis 20 µm) ermöglichen feinste Schnitte. Wie beim Senkerodieren: erst Schruppen, dann Schlichten.

Anwendungen Drahterodieren

Bevorzugt gegenüber konventionellem Zerspanen für dicke Platten harter Metalle. Beliebt für Stempel, Werkzeuge, Matrizen. Keine Bauteilverformung, gute Oberflächengüte.

• Dicke Platten
• Strangpressmatrizen (Extrusion dies)
• Stanzstempel (Blanking punches)
• Automobil- & Luftfahrtkomponenten
• Engtoleranzteile
• Medizin- & Dentalgeräte
• Teile, wo Grate inakzeptabel sind
• Dünne Teile, die beim konventionellen Zerspanen brechen würden
• Graphitelektroden für Senkerodieren

Kurzvergleich: Senkerodieren vs. Drahterodieren