Grundlagenuntersuchung zur Funkenerosion mit additiv gefertigten EDM-Formelektroden

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
• Fachliche Zuordnung: Produktionsautomatisierung und Montagetechnik
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 451468634

In Prozessketten, in denen das funkenerosive Senken Bestandteil ist, besteht der größte Fertigungsaufwand in der Herstellung der Formelektroden. Steigender Werkzeugelektrodenverschleiß, gerade bei unzureichenden Spülbedingungen, erhöht diesen Aufwand weiter, da mehr Formelektroden zur Verschleißkompensation benötigt werden. Das Fertigungsverfahren Selective Laser Melting (SLM - Laserstrahlschmelzen) ermöglicht bei der Herstellung von EDM-Formelektroden neue Möglichkeiten. Durch das Fertigungsprinzip des dreidimensionalen "Druckens" können komplexe Formelektrodengeometrien realisiert werden, wobei die Einbringung von Spülkanälen simultan erfolgt. Die Herstellung von Formelektroden aus dem Werkstoff Hartmetall, welcher ausgezeichnete Eigenschaften für den EDM-Einsatz besitzt, wurde aufgrund des hohen Fertigungsaufwands bisher vernachlässigt. Da das SLM-Verfahren die Bearbeitung von Hartmetall zulässt, kann dieser Werkstoff neben der funkenerosiven Bohrbearbeitung nun auch für größere Formelektroden eingesetzt werden. Ziel des Forschungsprojekts ist die Validierung von additiv gefertigtem Hartmetall als Werkstoff für Senkelektroden sowie die Identifizierung von geeigneten Prozessparametern für die Schruppbearbeitung verschiedener Werkstoffe mit Formelektroden aus Hartmetall. Die Einbringung von Spülkanälen führt dabei zu einer weiteren Prozessverbesserung, besonders bei der Fertigung hoher Aspektverhältnisse A. Durch die wissenschaftliche Analyse der Zusammensetzung des Hartmetalls unter Variation der SLM-Prozessparameter und der grundlegenden Untersuchung des EDM-Prozessverhaltens können weitreichende Erkenntnisse im Bereich der Produktionstechnik ermittelt werden. Diese ermöglichen einen Anstieg der Produktivität im Anwendungsbereich der Funkenerosion, da aufgrund des erlangten Wissens und der bisher nicht genutzten Werkstoffeigenschaften des Hartmetalls WC-Co deutliche Verbesserungen von wichtigen Prozessgrößen wie Abtragrate VW und Verschleiß erwartet werden. Die Ergebnisse des Forschungsprojekts können für weitere Forschungsvorhaben verwendet werden, die beispielsweise das Ziel haben die SLM-Elektroden durch weitere Verfahren, wie zum Beispiel unterschiedliche Beschichtungen, weiter zu verbessern und sie auch für Schlicht- und Polierprozesse einzusetzen. Die Beigabe von Legierungszusätzen zum WC-Co, wie zum Beispiel Vanadiumcarbid, zur weiteren Verbesserung des funkenerosiven Senkprozesses, kann ebenfalls Gegenstand weiterer Untersuchungen sein.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen