5 Schlüsseltechnologien der Werkzeugherstellung: Ein umfassender Leitfaden

Einleitung

Werkzeuge entstehen durch Spritzguss, Blasformen, Extrusion, Druckguss, Schmieden, Schmelzen, Stanzen u. a. Vereinfacht: Werkzeuge formen Objekte. Sie bestehen aus mehreren Komponenten. Verschiedene Werkzeuge = unterschiedliche Teile. Wie wird ein Werkzeug hergestellt? Welche Fertigungstechnologien gibt es? Dieser Artikel ordnet die 5 gängigsten Werkzeugherstellungsverfahren – investieren Sie 5 Minuten für den vollständigen Überblick.

1. EDM (Erodieren / Electrical Discharge Machining)

Funktionsweise

EDM = spezielles Verfahren, nutzt elektroerosiven Effekt durch Impulsentladung zwischen zwei Elektroden in Arbeitsfluid → leitfähige Materialien abtragen. Auch: Funkenerosion, Elektroerosionsbearbeitung.

EDM eignet sich für komplexe Teile: Präzisionskavitäten, schmale Schlitze, Nuten, Scharfkanten. Wenn Werkzeug schwer zugängliche Freiformflächen erreicht, tiefe Schnitte nötig, hohes L/D-Verhältnis → EDM vor Fräsen bevorzugt.

Bei High-Tech-Teilen: Nachbearbeitung der Fräselektrode erhöht Erfolgsquote, EDM oft besser als teure Hochleistungsfräser. Wo EDM-Finish gefordert: EDM für Funkenerosionsoberfläche.

Mit heutiger HSC-Entwicklung wurde EDM-Raum etwas verdrängt. Gleichzeitig brachte HSC EDM technologisch voran: HSC-Elektrodenfertigung reduziert Elektrodendesigns (Kleinstflächen, hohe Oberflächenqualität), steigert Produktionseffizienz, sichert Elektrodengenauigkeit → verbessert EDM-Genauigkeit. Wenn HSC Kavitätshauptbearbeitung übernimmt, EDM nur noch Kanten freiräumen/trimmt → gleichmäßigeres, geringeres Aufmaß.

Vorteile von EDM:

• Bearbeitet Materialien & komplexe Werkstücke, die konventionell schwer zerspanbar sind; keine Schnittkräfte; keine Grate, Werkzeugspuren, Riefen.
• Werkzeugelektrode muss nicht härter sein als Werkstück; direkte Nutzung elektrischer Energie → einfache Automatisierung.
• Bearbeitet alle leitfähigen Materialien mit hoher Festigkeit/Härte/Zähigkeit/Sprödigkeit/Reinheit; keine nennenswerten mechanischen Kräfte → geeignet für niedrigsteife Werkstücke & Mikrostrukturen.

2. WEDM (Drahterodieren / Wire EDM)

Funktionsweise

Kontinuierlich bewegter Draht (Elektrodendraht) als Elektrode → gepulster Funkenentladung auf Werkzeug → Metallabtrag & Konturschnitt.

Vorteile von WEDM (zusätzlich zu EDM-Basiseigenschaften):

1. Keine komplexen Werkzeugelektroden nötig; jede 2D-Freiformfläche mit Gerade als Erzeugende bearbeitbar.
2. Schmale Schlitze ~0,05 mm schneidbar.
3. Überschüssiges Material wird nicht zu Spänen → Energie-/Materialausnutzung steigt.
4. Niedriggeschwindiges WEDM (Draht nicht recycelt): ständige Drahtaktualisierung → höhere Genauigkeit, geringere Rauheit.
5. Schnittleistung: 20–60 mm²/min (max. 300); Genauigkeit: ±0,01–±0,02 mm (max. ±0,004); Rauheit: Ra 2,5–1,25 µm (max. Ra 0,63); Schnittdicke: 40–60 mm (max. 600 mm).

3. ECM (Elektrochemische Bearbeitung / Electro-Chemical Machining)

Funktionsweise

Basiert auf Anodenauflösung bei Elektrolyse mit geformter Kathode → Werkstück in definierte Form & Größe bringen.

ECM bei schwer zerspanbaren Materialien, komplexen oder dünnwandigen Teilen vorteilhaft. Breit genutzt: Laufbohrungen, Schaufeln, Integrallaufräder, Werkzeuge, Sonderbohrungen, Fasen, Entgraten. Bei vielen Teilen wichtige, teils unersetzliche Position.

Vorteile:

• Fast alle leitfähigen Materialien bearbeitbar, unabhängig von Festigkeit/Härte/Zähigkeit; Gefüge unverändert. Häufig für Hartmetall, Superlegierungen, Vergütungsstahl, Edelstahl.

Einschränkungen:

• Genauigkeit & Prozessstabilität nicht hoch; Kosten hoch, je kleiner Los, desto höher Stückzusatzkosten.

4. Ionenstrahlbearbeitung (Ion Beam Machining)

Funktionsweise

Ionenstrom aus Ionenquelle im Vakuum auf Werkstückoberfläche beschleunigen & fokussieren → Bearbeitung.

Vorteile:

• Ionenstromdichte & -energie präzise steuerbar → präziser Bearbeitungseffekt, Ultrapräzision auf Nano-/Molekular-/Atomarebene.
• Geringe Verschmutzung, minimaler Bearbeitungsspannung/Verformung, starke Materialanpassung – aber hohe Bearbeitungskosten.

5. Chemisches Ätzen (Chemical Etching)

Funktionsweise

Spezialprozess: Säure, Lauge oder Salzlösung ätzt/gelöst Werkstückmaterial → gewünschte Form, Größe, Oberflächenzustand.

Vorteile:

1. Jedes metallische, schneidbare Material bearbeitbar, unabhängig von Härte/Festigkeit.
2. Großflächige Bearbeitung, Mehrfachbearbeitung gleichzeitig.
3. Spannungsfrei, rissfrei, gratfrei, Rauheit Ra 1,25–2,5 µm.
4. Einfache Bedienung.
5. Nicht für schmale Schlitze/Löcher geeignet.
6. Nicht zur Beseitigung von Unebenheiten/Kratzern geeignet.

Einsatzbereiche:

• Großflächige Dickenreduzierung.
• Komplexe Löcher in dünnwandigen Teilen.