Quelltext der Seite Funkenerodieren

[[Datei:Electrical-discharge-machine.jpg|mini|Senkerodieren einer [[Formenbau#Kavität|Stahlkavität]] unter eingelassenem Dielektrikum]]

Das '''Funkenerodieren''' (kurz '''EDM''' von engl. ''electrical discharge machining''; auch '''funkenerosives Bearbeiten''', '''funkenerosives Abtragen''' ([[DIN 8580]]) oder '''elektroerosives Bearbeiten''') ist ein [[Abtragen (Verfahren)|abtragendes Fertigungsverfahren]] für leitfähige Materialien, das auf elektrischen Entladevorgängen ([[Funke (Entladung)|Funken]]) zwischen der [[Elektrode]] als Werkzeug und dem leitenden [[Werkstück]] beruht.

== Bearbeitungsvorgang ==
[[Datei:Erodieren Erodieren2.gif|mini|hochkant=1.5|Draht- und Senkerodieren]]
Die Bearbeitung findet in einem nichtleitenden Medium statt, dem sogenannten [[Dielektrikum]] (meist Öl oder [[Deionisierung|deionisiertes]] Wasser). Entweder befinden sich Werkstück, Werkzeug und Dielektrikum in einem Becken oder das Dielektrikum wird durch Schläuche zum zu erodierenden Bereich geführt, wo es Werkzeug und Werkstück umspült.

Das Elektrodenwerkzeug wird bis auf 0,004 bis 0,5&nbsp;mm an das Werkstück herangeführt. Im richtigen Moment wird der Überschlag von Funken durch eine Erhöhung der anliegenden Spannung herbeigeführt. Die Funken lassen das Material punktförmig aufschmelzen und verdampfen. Das Abtragsergebnis wird von Intensität, Frequenz, Dauer, Länge, Spaltbreite und Polung der Entladungen beeinflusst.
Das Werkzeug wird mit Hilfe einer [[Computerized Numerical Control|CNC]]-Steuerung bewegt. Es lassen sich komplexe geometrische Formen herstellen.

Das Elektrodenmaterial wird passend zum bearbeitenden Werkstoff ausgewählt. [[Kupfer]], [[Messing]], [[Graphit]], Kupferlegierungen (meist mit [[Wolfram]]) und Hartmetall sind die gängigsten Elektrodenmaterialien.

Man unterscheidet zwischen funkenerosivem Bohren ([[Bohrerodieren]]), funkenerosivem Schneiden ([[Drahterodieren]]), bei dem ein Draht die Elektrode bildet, und funkenerosivem Senken ([[Senkerodieren]]), bei dem die Elektrode als negative Form mit Hilfe einer [[Funkenerodiermaschine]] in das Werkstück gerückt wird. Immer weitere Anwendung findet auch das Scheibenerodieren, wobei eine [[Kupfer]]-, Kupfer-Wolfram- oder auch [[Graphit]]-Scheibe als rotierende Elektrode dient.

Die Werkzeugelektrode wird normalerweise elektrisch positiv beschaltet<ref>A. Behrens, J. Ginzel, F.-L. Bruhns: [http://erosion.de/Wissenswertes/paper_licht.pdf ''Arc Detection in Electro-Discharge Machining.''] Universität der Bundeswehr – Labor für Fertigungstechnik (LFT), Hamburg 2000, S. 7, (PDF; 147 kB).</ref> und die Funken durch eine schnelle Folge von Impulsen von möglichst konstanter Energie ausgelöst.

== Geschichte ==
Im Jahre 1770 entdeckte der englische Wissenschaftler [[Joseph Priestley]] die erodierende Wirkung elektrischer Entladungen.

Im Jahre 1943 kamen die russischen Wissenschaftler und Eheleute Boris Romanowitsch ({{ruS|Борис Романович}}) und Natalja Ioasafowna Lasarenko ({{ruS|Наталья Иоасафовна Лазаренко}}) bei Forschungsarbeiten mit dem Ziel, die Beschädigung von elektrischen Kontakten durch [[Funke (Entladung)|Funkenbildung]] beim Schaltvorgang zu vermindern, auf die Idee, die zerstörende Wirkung [[Elektrostatische Entladung|elektrischer Entladungen]] nutzbar zu machen und ein Verfahren zur kontrollierten Bearbeitung von Metallen zu entwickeln. Sie nannten das Verfahren [[Funkenerosion]], weil zwischen zwei Stromleitern, die in ein flüssiges Dielektrikum getaucht wurden, eine Folge von Funken erzeugt wurde. Das Prinzip des damals benutzten Entladungsgenerators mit der Bezeichnung [[Lazarenkokreis]] fand lange Zeit beim Bau von Generatoren für Funkenerodiermaschinen Anwendung. In verbesserter Form wird dieser Typ von Generatoren noch heute bei bestimmten Anwendungen eingesetzt.<!-- Die spektakuläre Entwicklung der Funkenerosion wurde auch durch den Einsatz anderer Forscher möglich, die dazu beigetragen haben, die grundlegenden Charakteristika dieses Bearbeitungsverfahrens aufzuklären und seine Vorzüge in vollem Umfange zu nutzen. << Welche, wann, wie? In dieser Form ist der Satz eher nichtssagend. --><ref>{{Internetquelle |autor=А.Д. Верхотуров, А.Е. Гитлевич, В.В. Михайлов |url=https://eom.phys.asm.md/en/journal/download/424 |titel=БОРИС РОМАНОВИЧ ЛАЗАРЕНКО – АВТОР ВЫДАЮЩИХСЯ ОТКРЫТИЙ В ТЕХНИКЕ XX ВЕКА. УЧЁНЫЙ И ОРГАНИЗАТОР НАУКИ (К 100-ЛЕТИЮ СО ДНЯ РОЖДЕНИЯ) |datum=2010-07-19 |format=PDF; 1,6 MB |sprache=ru |offline=1 |archiv-url=https://web.archive.org/web/20190602083450/https://eom.phys.asm.md/en/journal/download/424 |archiv-datum=2019-06-02 |abruf=2019-06-02 |archiv-bot=2025-03-13 08:40:29 InternetArchiveBot}}</ref><ref>''Anoden-mechanisches Trennen'': in der UdSSR entwickeltes elektroerosives Arbeitsverfahren, bei der Metall mittels elektr. Stroms abgetragen wird. Quelle: Kleines Lexikon A-Z 1959 Verlag Enzyklopädie Leipzig Lektorat: A.M. Uhlmann S.38</ref>

Die erste Maschine für die Bearbeitung durch Funkenerosion wurde 1955 auf der Europäischen Werkzeugmaschinen-Ausstellung in [[Mailand]] vorgestellt. Die erste [[Numerische Steuerung|NC]]-Drahterodiermaschine wurde 1969 in der Schweiz durch die AG für industrielle Elektronik (AGIE) entwickelt und vorgestellt. Damit war es nicht mehr notwendig, eine Elektrode vor der Bearbeitung herzustellen. Heute werden CNC-Erodiermaschinen im Maschinen- und Anlagenbau eingesetzt, da so komplizierte Formen unter anderem auch in harten Materialien hergestellt werden können (Schneidstempel, Matrizen).

Seit 1982 wird die Funkenerosion auch im Feinhandwerk, wie beispielsweise in der [[Zahntechnik]], verwendet und weiterentwickelt. Die Dentale Funkenerosion findet Anwendung beim Einbau von Friktionsstiften oder bei Formpassungen für Steck- und Schwenkriegel und Geschiebeverbindungen aller Art. 1995 wurde das weiterentwickelte Sensoring-Attachment-Erosion (SAE) um den bedeutenden Einsatzbereich der funkenerosiven Passivierung von implantatgetragenem Zahnersatz erweitert.

== Einsatzgebiete ==
Das Funkenerodieren wird einerseits zur Bearbeitung schwer [[Zerspanbarkeit|zerspanbarer]] Werkstoffe eingesetzt, deren mechanische Bearbeitung zum schnellen Verschleiß konventioneller Werkzeuge führt. Andererseits kann bei der Fertigung von komplexen Formen in leitfähigen Materialien eine sehr hohe Präzision erreicht werden, die auf andere Weise einen deutlich höheren Aufwand erforderte.

Das Erodieren eignet sich besonders zur Herstellung von tiefen und schmalen Senkungen und Schnitten sowie von sehr komplexen Oberflächenstrukturen.

Gehärteter [[Stahl]], harte [[Titan (Element)|Titanlegierungen]], [[Hartmetall]], [[Hartstoff]]e und leitfähige hochfeste Keramiken, welche vor allem in der [[Luftfahrt|Luft-]] und [[Raumfahrt]] Verwendung finden, können gut bearbeitet werden.

Oberflächenstrukturen mit variabler [[Rauheit]] lassen sich ebenso erzeugen wie gratfreie Kanten. Mit entsprechendem Aufwand können Oberflächen auch poliererodiert werden.

Durch den Einsatz eines [[Koordinatenmessgerät]]s sowie eines Elektrodenwechslers beim Bohr- und Senkerodieren können die Verfahren weiter automatisiert werden.

Eines der wichtigsten Einsatzgebiete ist der Werkzeugbau in der Industrie ([[Formenbau]]). Insbesondere Spritzgusswerkzeuge für [[Spritzgießen|Kunststoffspritzgieß]]-Maschinen werden durch Erodieren hergestellt. Diese äußerst harten Formen müssen äußerst exakt angefertigt werden, wofür sich Erodieren bestens eignet.

=== Nachteile ===
* Die Elektrodenherstellung ist relativ aufwendig.
* Zum Einrichten der Maschine muss jede Elektrode ausgemessen (Mittenversatz, Drehung, Länge) und die Messdaten müssen in der Programmierung berücksichtigt werden.
* Der Materialabtrag pro Arbeitstakt ist gering. Das beschränkt die Anwendung auf den Abtrag begrenzter Materialmengen.
* Da Temperaturschwankungen zu Ungenauigkeiten führen, muss der Raum zum präzisen Arbeiten klimatisiert werden.
* In der Summe die höchsten Fertigungskosten im Werkzeug- bzw. Formenbau
* Die zu bearbeitenden Werkstoffe müssen elektrisch leitfähig sein.

== Elektrodenmaterial ==
Je nach Verfahren werden für die Elektroden unterschiedliche Materialien verwendet:
* Bohrerosion: Kupfer- oder Messingröhrchen in verschiedenen Profilen (ø 0,1 – 6,0 mm)
* Drahterosion: Messing-, Molybdän- oder Kupferdraht, teilweise auch beschichtet (ø 0,02 – 0,33 mm)
* Senkerosion: [[Kupfer]]- oder [[Graphit]]blöcke, die meist mit [[High Speed Cutting|Hochgeschwindigkeitsfräsverfahren]], seltener mit [[Ultraschallschwingläppen]], ihre Form erhalten. Teilweise gibt es auch an den Erodiermaschinen Abrichtvorrichtungen zur Profilierung der Elektrode. Beim Scheibenerodieren ist meistens ein Abrichtdrehmeißel fest montiert, mit dem die [[Elektrode]] frei profiliert und bei starker Abnutzung wieder in Form gebracht werden kann.

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Thermisches Abtragen]]
[[Kategorie:Metallverarbeitung]]