Elektroerosion (EDM): Prozess, Vorteile & Anwendungen

Heute bei The Mechanical Post: Was ist Elektroerosion? Aufbau, Arbeitsweise, Anwendungen, Vor-/Nachteile.

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Was ist Elektroerosion (EDM)?

Elektroerosion (EDM) – auch Funkenerosion oder Funkenbearbeitung genannt – ist ein unkonventionelles Fertigungsverfahren. Ein elektrischer Funke entfernt winzige Materialmengen vom Werkstück → Bearbeitung.

EDM bearbeitet extrem harte Materialien, die konventionell (Drehbank, Fräse) nicht machbar sind.

Prinzip der Elektroerosion

Werkstückerosion durch Funkenentladung zwischen Werkzeug (Elektrode) und Werkstück.

Zwei Elektroden: Anode (+) und Kathode (−). Annäherung auf ~0,05–0,005 mm → intensiver Funke → enorme Hitze. Spannung: 20.000–100.000 V.

Bei gleichem Elektrodenmaterial erodiert Anode schneller → Werkstück an Anode angeschlossen.

Werkzeug formt den gewünschten Eindruck. Beide Elektroden in Dielektrikumflüssigkeit getaucht für effizientes Arbeiten.

Aufbau der Elektroerosion

Frank50s, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons

1. DC-Pulsgenerator
2. Werkstück
3. Spannvorrichtung (Fixture)
4. Dielektrikumflüssigkeit
5. Pumpe
6. Filter
7. Werkzeughalter
8. Funke
9. Werkzeug (Elektrode)

DC-Pulsgenerator

Wandelt Wechselstrom in hochspannungsfähigen Gleichstrom um (Funkenzündung).

Werkstück

Zu bearbeitendes Material. An Pluspol des Generators angeschlossen.

Spannvorrichtung

Hält Werkstück (Magnetplatte, Spannfutter, Schraubstock).

Dielektrikumflüssigkeit

Isolator bis Durchbruchspannung, dann Leiter. Führt geschmolzenes Metall ab, reinigt Funkenspalt, kühlt Werkzeug & bearbeitete Oberfläche. Medien: Destilliertes Wasser, Paraffinöl, Silikonöl.

Umlaufpumpe

Zirkuliert Dielektrikum im System.

Filter

Entfernt feine Metallpartikel & Fremdstoffe aus Dielektrikum.

Werkzeughalter

Hält Elektrode fest. Beherbergt Servomotor für Vorschub & konstanten Funkenspalt.

Werkzeug (Elektrode)

Form = gewünschter Eindruck im Werkstück. An Minuspol → Kathode. Guter Leiter, hoher Schmelzpunkt.

NezzerX, Public Domain, Wikimedia Commons

Arbeitsweise der Elektroerosion

1. Werkzeug & Werkstück in Dielektrikum getaucht, kleiner Spalt (Funkenspalt).
2. Strom EIN → tausende Funken (sehr kurz).
3. Funken ionisieren nahes Dielektrikum → wird leitend.
4. Intense Hitze schmilzt Werkstückmaterial.
5. Schmelze wird durch Dielektrikumströmung abtransportiert → Kühlung.
6. Dielektrikum gefiltert & rückgeführt.
7. Servomotor führt Vorschub aus → konstanter Funkenspalt.
8. So wird Material durch EDM bearbeitet.

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Vorteile der Elektroerosion

• Jedes Material bearbeitbar (leitfähig)
• Komplexe Formen, die konventionell schwer/unschaffbar sind
• Engste Toleranzen möglich
• Gute Oberflächenqualität
• Kein Werkzeug-Werkstück-Kontakt → keine mechanischen Spannungen

Qw5646, CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons

Einschränkungen der Elektroerosion

• Hoher Energieverbrauch
• Geringe Materialabtastrate
• Scharfe Ecken nicht erzeugbar
• Nur elektrisch leitende Materialien
• Übermaßbildung (Overcut)
• Konische Bohrungen

Anwendungen der Elektroerosion

• Sehr kleine Bohrungen
• Gewinde via Rotationsspindel
• Zahnradfertigung
• Luftfahrtindustrie
• Extrusionswerkzeuge, Stanzwerkzeuge etc.

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