Lernfeld 9 · Prüfung Teil 2

Funkenerosion, Abtragen und additive Fertigung

Funkenerosion und additive Fertigung im Werkzeugbau: Senk- und Drahterodieren, Funkenspalt, VDI 3400, Laserschmelzen und Rapid Tooling.

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Darum geht es

Die Funkenerosion trägt elektrisch leitfähige Werkstoffe unabhängig von ihrer Härte ab. Beim Senkerodieren bildet eine Elektrode aus Graphit oder Kupfer ihre Form im Werkstück ab; zwischen beiden liegt der Funkenspalt, deshalb ist die Elektrode um den doppelten Spalt kleiner. Tiefe Rippen und scharfe Innenecken in Spritzgießformen sind typische Fälle. Beim Drahterodieren schneidet ein Messingdraht Durchbrüche in Schneidplatten; die Zeit folgt aus der geschnittenen Fläche und der Schneidleistung in mm²/min. Startlöcher bohrt man vor dem Härten.

Die erodierte Oberfläche hat eine wiedererstarrte, spröde Randzone mit Mikrorissen. Nachschnitte mit kleiner Energie verringern sie, an Schneidkanten wird sie entfernt, oft wird zusätzlich angelassen. Erodierstrukturen auf Sichtflächen werden mit der Kennzahl nach VDI 3400 angegeben; sechs Stufen mehr bedeuten doppelte Rauheit. Narbungen erzeugt man auch durch Laserstrukturieren.

Additive Fertigung nach DIN EN ISO/ASTM 52900 baut Bauteile schichtweise auf. Im Werkzeugbau ist das pulverbettbasierte Laserschmelzen verbreitet, etwa für Formeinsätze mit konturnaher Kühlung, die Zykluszeit und Verzug senken. Nach dem Bau werden Stützen entfernt, Kanäle von Pulver befreit, das Teil wärmebehandelt und die Funktionsflächen nachgearbeitet. Unter Rapid Tooling versteht man das schnelle Herstellen von Prototyp- und Vorserienwerkzeugen.

Das solltest du dir merken

Erodieren braucht Leitfähigkeit, die Härte ist fast egal.
Elektrodenmaß ist Sollmaß minus zweimal Funkenspalt.
Drahterodierzeit ist Konturlänge mal Höhe durch Schneidleistung.
VDI 3400 sechs Stufen höher heißt doppelte Rauheit Ra.
Gedruckte Einsätze immer nacharbeiten, Kühlkanäle von Pulver befreien.

Formeln

Elektrodenmaß beim Senkerodieren: $b_{E} = B - 2 \cdot s$; $b_{E}$ Elektrodenbreite in mm, $B$ Sollbreite in mm, $s$ seitlicher Funkenspalt in mm
Schnittzeit beim Drahterodieren: $t = \frac{L \cdot H}{v _{A}}$; $t$ in min, $L$ Konturlänge in mm, $H$ Werkstückhöhe in mm, $v_{A}$ Schneidleistung in mm²/min
Erodierstruktur nach VDI 3400: $R a = 0, 1 µm \cdot 1 0^{\frac{Ref}{20}}$; $R a$ Mittenrauwert in µm, Ref Kennzahl der Erodierstruktur

Typische Fehler in der Prüfung

Den Funkenspalt nur einmal abgezogen; die Elektrode ist zu groß, die Kavität wird zu groß.
Startlöcher erst nach dem Härten gebohrt; teuer oder nur durch Erodieren möglich.
Die Randzone an einer Schneidkante belassen; die Kante bricht früh aus.
Additiv gefertigte Oberfläche für fertig gehalten, obwohl sie rau ist und Aufmaß hat.

Tipps aus der Werkstatt

Elektrode = Sollmaß minus zweimal Funkenspalt. Drahterodierzeit = Konturlänge · Höhe : Schneidleistung in mm²/min. Startlöcher vor dem Härten bohren. Gedruckte Formeinsätze sind nie fertig: Stützen weg, Pulver aus den Kanälen, wärmebehandeln, Funktionsflächen nacharbeiten.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

14 Aufgaben zu „Funkenerosion, Abtragen und additive Fertigung“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Werkzeugmechaniker/-in (2004 i. d. F. 2018), Lernfeld 9 (Herstellen von formgebenden Werkzeugoberflächen); VDI 3400; DIN EN ISO/ASTM 52900. Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.