Drahterodieren

Das Verfahren im Detail

Drahterodieren im Laufe der Zeit

Drahterodieren wird seit rund 50 Jahren in der Industrie eingesetzt. Moderne Drahterodiermaschinen verfügen über CNC-Steuerungen sowie eingebaute Sensorik und Intelligenz, was sie immer leistungsfähiger und benutzerfreundlicher macht.
In den Anfangszeiten wurde Erodieren hauptsächlich zum Entfernen von Gewindebohrern und Bohrern verwendet.
Andreas Leidl
aworks
Bereits um 1700 n.Chr. entdeckte der englische Wissenschaftler Joseph Priestly, dass er Metall durch elektrische Entladungen wegerodieren könnte. Doch erst im Zweiten Weltkrieg erwies sich der Prozess nützlich, als zwei russische Wissenschaftler, das Ehepaar Lazarenko, eine kontrollierte Methode zur Nutzung von Strom zur Entfernung von Metall entwickelten. In den Anfangszeiten wurde Erodieren hauptsächlich zum Entfernen von Gewindebohrern und Bohrern verwendet, indem eine Elektrode in die Mitte des gebrochenen Werkzeugs „eingeführt“ wurde.

Die Drahterosion, die seit den 1960er Jahren zum kommerziellen Einsatz kommt, verwendet einen Draht als Elektrode. In der Regel baden Werkstück und Draht in deionisiertem Wasser. Das Wasser wirkt als Dielektrikum (elektrischer Isolator), bis die elektrische Entladung erfolgt. Wenn sich der Draht dem Werkstück nähert, wird irgendwann der Abstand (Funkenspalt) klein genug und die Spannung groß genug, dass das Dielektrikum zusammenbricht und die Entladung von Strom – einem Funken – zwischen dem Draht und dem Werkstück ermöglicht.

Die elektrische Entladung erwärmt einen kleinen Teil des Werkstücks auf Tausende von Grad. Das Dielektrikum wird zu einem ionisierten Gas oder Plasma, das sich unter hohem Druck ausbreitet. Die Plasmablase bricht zusammen und zwingt das geschmolzene Material, durch einen Spülwasserdruck, sich im Dielektrikum zu verteilen, so dass ein kleiner Krater im Werkstück verbleibt. Gleichzeitig erodiert ein wenig vom Draht. Dieser Vorgang wiederholt sich bis zu 250.000 Mal pro Sekunde. So wird das Metall in der Nähe des Drahtes entfernt und es bildet sich ein Schnitt entlang des Drahtes.

Vielfälltigkeit des verfahrens

Um eine Innenform (Matrize) oder eine Aussenform (Stempel) zu schneiden, muss eine Startlochbohrung vorgesehen werden. Dies kann mit einem konventionellen Bohrer oder mit einer funkenerosiven Hochleistungbohrmaschine (Bohrerodieren/Bohrteufel) erfolgen, wenn das Material zum herkömmlichen Bohren zu hart ist. Der Draht wird zunächst durch das Loch geführt. Moderne Drahterodiermaschinen bieten automatisches Einfädeln. Ein Luftstrahl umhüllt mit einem Wassermantel, führt den Draht durch das Startloch. Wenn der Draht beim Schneiden eines Teils bricht, erkennt die Maschine den Bruch, fädelt den Draht neu ein und setzt den Schnitt an der Stelle fort, an der Draht abgebrochen/gerissen ist.
Der für die meisten Anwendungen verwendete Draht besteht aus Messing. Wenn man eine höhere Leistung benötigt, kann man sich für einen verzinkten Draht entscheiden, um die Geschwindigkeit und die Oberflächengüte zu erhöhen. Die Verzinkung ermöglicht es dem Draht, höhere Temperaturen zu verkraften und den Funken gleichmäßiger zu halten. Drähte ab 0.02mm bis 0.33mm finden hier ihre Verwendung.
Das Thema Drahterodieren hat sich im Laufe der Zeit stark verändert bzw revolutioniert. Während zu Anfangszeiten der Draht noch von Hand in die vorgesehenen Startlochbohrungen eingefädelt werden mussten, passiert das heutzutage vollautomatisch. Auch das Ausrichten des Werkstückes kann heutzutage von einem Setup-Taster übernommen werden. Somit ist auch eine Mehrfachbestückung der Maschine möglich.
Der Prozess kann durch die Anpassung der Einstellungen an der Maschine optimiert werden. Gepaart mit einem CAD/CAM System, um die optimale/maximale Performance einer Drahterodiermaschine zu erreichen und deren Vorzüge zu nutzen, ist das Drahterodieren aus der heutigen Metallbearbeitung nicht mehr wegzudenken
Um die beste Leistung und das bestmögliche Ergebnis zu erzielen, müssen Sauberkeit des Wassers und die korrekte Leitfähigkeit aufrechterhalten werden. Beim Erodieren geht ein Teil des Metalls als kleine Partikel ins Wasser und ein Teil löst sich darin. Das Wasser zirkuliert durch eine zweiteilige Wasseraufbereitung oder Filteranlage. Mehrere Filter zum Entfernen von Partikeln/Schmutz und ein deionisierendes Harz zum Entfernen von Metallatomen, aus dem Wasser, kommen zum Einsatz. Zu den Wartungspraktiken gehört das regelmäßige Auswechseln der Filterpatronen und das regenerieren des Entionisierharzes.