Erodieren
Erodieren ist ein abtragendes Fertigungsverfahren für elektrisch leitfähige Werkstoffe. Zwischen einer Elektrode und dem Werkstück entstehen elektrische Funkenentladungen, die das Material örtlich aufschmelzen und verdampfen. Werkzeug und Werkstück berühren sich dabei nie. Weil nicht mechanisch geschnitten wird, spielt die Härte des Werkstücks keine Rolle.
Genau deshalb ist Erodieren im Werkzeug- und Formenbau unverzichtbar: gehärteter Werkzeugstahl und Hartmetall lassen sich damit bearbeiten, auch dort, wo Fräsen und Drehen an ihre Grenzen kommen. Der Fachbegriff für das Verfahren lautet Funkenerosion, international EDM für Electrical Discharge Machining.
Wie funktioniert Erodieren?
Elektrode und Werkstück werden an eine Spannungsquelle gelegt und in eine isolierende Flüssigkeit getaucht, das Dielektrikum. Die Elektrode fährt so nah an das Werkstück heran, dass die Spannung den verbleibenden Spalt durchbricht. Es entsteht ein Funke, dessen Energie an der Auftreffstelle Material aufschmilzt und verdampft. Das Dielektrikum kühlt die Stelle sofort ab und spült die abgetragenen Partikel aus dem Spalt.
Dieser Vorgang wiederholt sich viele Male pro Sekunde. Aus unzähligen winzigen Abtragungen entsteht die gewünschte Form. Der Spalt zwischen Elektrode und Werkstück bleibt dabei immer erhalten, es gibt keinen mechanischen Kontakt und damit auch keine Schnittkräfte, die ein filigranes Werkstück verformen könnten.
Wichtig zu verstehen: die Elektrode verschleisst mit. Sie gibt ihre Form an das Werkstück ab und wird dabei selbst abgetragen. Die Wahl des Elektrodenwerkstoffs entscheidet deshalb mit darüber, wie wirtschaftlich das Erodieren läuft.
Die drei Erodierverfahren
| Verfahren | Werkzeug | Typischer Einsatz |
|---|---|---|
| Senkerodieren | geformte Elektrode als Negativ der Zielform, meist aus Graphit oder Kupfer | Kavitäten in Spritzguss- und Druckgussformen, Hinterschneidungen, Rippen, Oberflächenstrukturen wie Narben und Texturen |
| Drahterodieren | dünner, kontinuierlich nachgeführter Draht | Durchgehende Konturen, Schnittplatten, Stempel, engste Passungen |
| Bohrerodieren | rohrförmige Elektrode, das Erodierröhrchen | Tiefe und sehr feine Löcher, Startlöcher als Vorarbeit für das Drahterodieren |
In der Praxis greifen die Verfahren ineinander. Eine Schnittplatte bekommt zunächst per Bohrerodieren ihr Startloch, danach fährt der Draht die Kontur. Eine Formkavität entsteht per Senkerodieren, feine Entlüftungsschlitze kommen anschliessend vom Draht.
Welche Werkstoffe lassen sich erodieren?
Die einzige harte Bedingung ist elektrische Leitfähigkeit. Alles, was Strom leitet, ist erodierbar, unabhängig von der Härte:
- Werkzeugstahl, auch im gehärteten Zustand
- Hartmetall
- Kupfer, Messing, Bronze und weitere NE-Metalle
- Aluminium
- Titan und Refraktärmetalle wie Wolfram und Molybdän
- Graphit
Nicht erodierbar sind elektrisch nicht leitende Werkstoffe, also Kunststoffe, Glas und die meisten technischen Keramiken. Wer eine Kunststoffform erodiert, bearbeitet immer das Formwerkzeug aus Stahl, nie den Kunststoff selbst.
Elektrodenwerkstoffe: Kupfer, Graphit oder Wolframkupfer
Die Elektrode ist beim Erodieren das Werkzeug. Welcher Werkstoff der richtige ist, hängt davon ab, ob Oberflächengüte, Standzeit oder Abtragsleistung im Vordergrund steht.
| Elektrodenwerkstoff | Stärken | Typischer Einsatz |
|---|---|---|
| Kupfer (E-Cu) | sehr gute elektrische Leitfähigkeit, feine Oberflächen erreichbar, gut spanend bearbeitbar | Feinbearbeitung, kleine Elektroden, hohe Oberflächenanforderung |
| Graphit (EDM-Graphit) | geringe Dichte, hohe Formstabilität bei Wärme, hohe Abtragsleistung, leicht bearbeitbar | Grosse Elektroden, Schruppbearbeitung, tiefe Kavitäten |
| Wolframkupfer (Kupfer-Wolfram) | hohe Verschleissfestigkeit, formstabil auch bei filigranen Geometrien | Schmale Rippen und Stege, hohe Standzeitanforderung, Hartmetallbearbeitung |
Alle drei Werkstoffe sowie die passenden Halter und Zubehörteile gehören bei uns zum Standardsortiment. Einen Überblick findest du unter Erodiernormalien, die einzelnen Bereiche hier:
- EDM-Graphit für Senkelektroden
- Elektrodenrohlinge als Ausgangsmaterial
- Gewindeelektroden für Gewindeabbildungen
- Elektrodenhalter und Zubehör für die Aufnahme in der Maschine
- Erodierröhrchen für das Startlochbohren
Vorteile und Grenzen des Erodierens
Was für das Verfahren spricht:
- Die Härte des Werkstücks spielt keine Rolle, gehärteter Stahl und Hartmetall sind bearbeitbar
- Keine mechanischen Schnittkräfte, deshalb auch filigrane und dünnwandige Teile machbar
- Formen umsetzbar, die kein Fräser erreicht: tiefe schmale Schlitze, scharfe Innenecken, Hinterschneidungen
- Oberflächenstrukturen wie Narbungen lassen sich direkt über die Elektrode einbringen
Was zu beachten ist:
- Nur elektrisch leitfähige Werkstoffe sind bearbeitbar
- Die Elektrode verschleisst und muss eingeplant, oft mehrfach gefertigt werden
- Das Verfahren ist im Vergleich zum Fräsen langsamer, gerechnet wird über Standzeit und Genauigkeit, nicht über Taktzeit
- Am Werkstück entsteht eine thermisch beeinflusste Randzone, die bei hoch beanspruchten Bauteilen berücksichtigt werden muss
Typische Anwendungen
- Werkzeug- und Formenbau: Kavitäten für Spritzguss- und Druckgussformen
- Stanz- und Schneidwerkzeuge: Schnittplatten, Stempel, Matrizen
- Feinmechanik und Medizintechnik: filigrane Konturen in gehärteten Werkstoffen
- Reparatur: abgebrochene Schrauben und Gewindestifte per Gewindeelektrode ausarbeiten, ohne das Bauteil zu beschädigen
Erodieren in Geologie und Sprachgebrauch
Der Begriff wird auch ausserhalb der Fertigung verwendet, was bei der Suche leicht zu Verwechslungen führt. In der Geologie bedeutet erodieren, dass Wind, Wasser oder Eis Boden und Gestein abtragen. Im übertragenen Sprachgebrauch erodiert etwas, wenn es allmählich an Substanz verliert, etwa Vertrauen oder Normen. Gemeint ist in allen Fällen ein schrittweiser Abtrag, nur die Ursache unterscheidet sich: Naturkräfte in der Geologie, elektrische Funken in der Fertigung.
Häufige Fragen zum Erodieren
Was ist Erodieren einfach erklärt?
Erodieren ist Materialabtrag durch elektrische Funken. Eine Elektrode kommt dem leitfähigen Werkstück so nah, dass ein Funke überspringt und an dieser Stelle Material aufschmilzt. Tausende dieser Funken formen das Werkstück, ohne dass sich Werkzeug und Werkstück berühren.
Was heisst Erodieren auf Deutsch?
Das Wort kommt vom lateinischen erodere für abnagen oder abtragen. In der Fertigung steht es für die Funkenerosion, in der Geologie für den Abtrag von Boden und Gestein.
Wann erodiert man statt zu fräsen?
Immer dann, wenn der Werkstoff zu hart ist, die Geometrie für einen Fräser nicht erreichbar ist oder wenn keine Schnittkräfte auf das Bauteil wirken dürfen. Typisch sind tiefe schmale Schlitze, scharfe Innenecken, Hinterschneidungen und gehärteter Stahl.
Was ist der Unterschied zwischen Senk- und Drahterodieren?
Beim Senkerodieren gibt eine geformte Elektrode ihre Form als Negativ an das Werkstück ab, damit entstehen Hohlräume. Beim Drahterodieren schneidet ein dünner Draht eine durchgehende Kontur, damit entstehen Durchbrüche und Aussenformen.
Welche Elektrode nimmt man wofür?
Kupfer für feine Oberflächen und kleine Elektroden, Graphit für grosse Elektroden und hohe Abtragsleistung, Wolframkupfer für filigrane Geometrien und hohe Standzeit.
Kann man Kunststoff erodieren?
Nein. Erodieren funktioniert nur bei elektrisch leitfähigen Werkstoffen. Beim Spritzguss wird immer das Formwerkzeug aus Stahl erodiert, nicht der Kunststoff.
Wofür braucht man ein Startloch?
Beim Drahterodieren muss der Draht durch das Werkstück gefädelt werden. Bei geschlossenen Innenkonturen wird dafür vorher ein Startloch per Bohrerodieren gesetzt.