Elektroerosion (EDM): Umfassender Leitfaden zu Draht- und Senkerosion

Elektroerosion (EDM – Electrical Discharge Machining) ist ein Bearbeitungsverfahren, das primär für harte Metalle oder solche eingesetzt wird, die mit traditionellen Techniken nicht bearbeitet werden können. Eine kritische Einschränkung: Es funktioniert nur mit Materialien, die elektrisch leitfähig sind. Diese Methode eignet sich besonders gut für das Schneiden komplexer Konturen oder empfindlicher Kavitäten, die mit Schleifmaschinen, Schaftfräsern oder anderen Schneidwerkzeugen schwer herzustellen wären. Bearbeitbare Metalle umfassen Hastelloy, gehärteten Werkzeugstahl, Titan, Hartmetall, Inconel und Kovar.

Funktionsprinzip: Funkenbearbeitung

Die Methode wird manchmal „Funkenerosion“ (Spark Machining) genannt, weil sie Metall durch Erzeugung einer schnellen Serie sich wiederholender elektrischer Entladungen entfernt. Diese Entladungen werden zwischen einer Elektrode und dem zu bearbeitenden Werkstück geleitet. Die kleine Menge Material, die vom Werkstück entfernt wird, wird mit einem kontinuierlich fließenden Fluid weggespült. Die sich wiederholenden Entladungen erzeugen eine Reihe sich stetig vertiefender Krater im Werkstück, bis die finale Form erreicht ist.

Zwei Hauptverfahren: Senk- und Drahterosion

Es gibt zwei primäre EDM-Verfahren: Senkerosion (Ram/Sinker EDM) und Drahterosion (Wire EDM). Der Hauptunterschied liegt in der verwendeten Elektrode.

Senkerosion (Ram EDM)

Bei einer typischen Senkerosions-Anwendung wird eine Graphitelektrode mit konventionellen Werkzeugen bearbeitet. Die nun speziell geformte Elektrode wird an die Stromquelle angeschlossen, an einen Senker (Ram) montiert und langsam in das Werkstück eingefahren. Der gesamte Bearbeitungsvorgang wird meist in einem Flüssigkeitsbad durchgeführt. Das Fluid erfüllt drei Zwecke:

• Es spült Material ab,
• es dient als Kühlmittel, um die wärmebeeinflusste Zone zu minimieren und potenzielle Werkstückschäden zu verhindern, und
• es wirkt als Leiter für den Strom zwischen Elektrode und Werkstück.

Drahterosion (Wire EDM)

Bei der Drahterosion dient ein sehr dünner Draht als Elektrode. Spezielle Messingdrähte werden typischerweise verwendet; der Draht wird langsam durch das Material geführt, und die Entladungen schneiden das Werkstück tatsächlich. Dieses Verfahren wird meist in einem Wasserbad durchgeführt.

Würde man den Wire-EDM-Prozess unter einem Mikroskop beobachten, würde man feststellen, dass der Draht das zu schneidende Metall gar nicht berührt; die Elektrizität entfernt winzige Materialmengen und ermöglicht dem Draht, sich durch das Werkstück zu bewegen. Der Pfad des Drahtes wird typischerweise von einem Computer gesteuert, was extrem komplexe Formen ermöglicht.

Anschaulicher Vergleich

Ein guter Weg, diese Methode zu erklären, ist das Beispiel eines dünnen Metalldrahts, der zwischen zwei Händen gespannt durch einen Käseblock gleitet und jede gewünschte Form schneidet. Die Handpositionen können auf beiden Seiten des Käses verändert werden, um komplexe und gekrümmte Formen zu definieren. Wire EDM funktioniert ähnlich, kann aber einige der härtesten in der Industrie verwendeten Materialien bearbeiten. Beim Durchziehen eines Drahts durch Käse verdrängt der Draht den Käse tatsächlich beim Schneiden, aber bei EDM wird ein dünner Kerf (Schnittspalt) durch Entfernen winziger Metallpartikel erzeugt.

Anwendungen

Diese Bearbeitungsform wird häufig zur Herstellung von Formen und Matrizen eingesetzt. Sie ist kürzlich zu einer Standardmethode für die Herstellung von Prototypen und einigen Serienbauteilen geworden, besonders bei Kleinserienanwendungen.