Die wachsenden Anwendungen für Drahterodieren

Nov 21, 2023

Foto mit freundlicher Genehmigung von Makino.

Die Drahterosion (EDM) gibt es schon seit Jahrzehnten, dennoch hat diese Technologie andere Bearbeitungsprozesse in der Werkstatt nie in den Schatten gestellt. Das liegt daran, dass EDM ein interessantes Wertversprechen bietet: Es ist in der Lage, jedes leitende Teil zu schneiden, unabhängig von seiner Härte, wo die herkömmliche Metallentfernung schwierig oder unmöglich ist, der Prozess selbst jedoch schrittweise erfolgt. Experten sind sich einig, dass Geschäfte bei der Einführung dieser Technologie immer etwas zurückhaltend waren.

„EDM hatte das Stigma, eine schwarze Kunst zu sein“, sagte Brian Pfluger, EDM-Produktlinienmanager bei Makino, Mason, Ohio. „Geschäfte mit wenig bis gar keiner Erfahrung waren nicht bereit, diese Technologie auszuprobieren, aber in letzter Zeit hat es sicherlich einen Wandel gegeben.“

„Obwohl Drahterodieren immer noch nur einen kleinen Marktanteil hat, hat es definitiv seinen Platz“, sagte Steve Raucci, EDM-Produktmanager bei Methods Machine Tools, Inc. „Luft- und Raumfahrt und Medizin sind einige der Industriezweige, die EDM einsetzen, aber auch die Schusswaffenindustrie.“ Die Industrie ist ein weiterer großer Akteur auf dem EDM-Markt. EDM ist ein langsamer Prozess, aber es gibt immer noch Teile, die mit einem Draht hergestellt werden müssen. Manchmal gibt es keine andere Möglichkeit, es zu tun.“

Die Hersteller haben sich darauf konzentriert, wie klein und fein der EDM-Prozess sein kann. Allerdings hat der Prozess selbst in den letzten Jahren ein gewisses Plateau erreicht. In einigen Bereichen gab es Verbesserungen. So argumentierten die Experten beispielsweise, dass sicherheitskritische Luft- und Raumfahrtkomponenten noch vor zehn Jahren niemals auf einer Erodiermaschine hergestellt worden wären. Allerdings wurden Netzteile und Leitungen angepasst, um sicherzustellen, dass Teile problemlos ohne Nachguss und mit unterschiedlichen Materialstärken hergestellt werden können.

„Wenn Sie scharfe Ecken oder tiefe Rippen erzeugen müssen, also Merkmale, die mit einem herkömmlichen Fräswerkzeug nicht bearbeitet werden können, ist Drahterodieren eine großartige Option“, sagte Sean Smith, Vertriebsleiter – Kanada, GF Machining Solutions, Mississauga, Ontario. „Diese Maschinen sind vielseitig einsetzbar, und wir sehen einen Bedarf insbesondere in Bereichen, in denen Materialien immer härter werden und einen hohen Nickelgehalt aufweisen, was einen erhöhten Druck auf Werkzeuge und Spindeln ausübt. EDM ist perfekt für diese Anwendungen.“

EDM hat einen einzigartigen Marktanteil erobert, und obwohl bestimmte Funktionen auf einem Plateau stagnierten, gab es eine Entwicklung im Hinblick auf die Größe des Arbeitsraums.

„Wir sehen eine Zunahme der Teilegröße in den Branchen, die EDM tendenziell bedient“, sagte Evan Syverson, Additiv- und HSM-Geschäftsleiter bei Sodick Inc., Schaumburg, Illinois. „Das hat tatsächlich begonnen, einige der Spezifikationen und das Design von zu beeinflussen.“ Diese Maschinen. Die Maschinenfläche wächst als Reaktion auf die Art der Arbeit, die wir sehen, insbesondere in der Z-Achse.“

Über die traditionellen Sektoren hinaus ist die additive Metallfertigung (AM) eine neue Marktchance für EDM. Die meisten Hersteller bieten eine Reihe von Erodiermaschinen an, von Basismodellen bis hin zu Spitzenmaschinen mit allem Drum und Dran. Allerdings haben Maschinen, die für den 3D-Druck von Metallteilen konzipiert sind, eine ganz bestimmte Funktion.

„3D-Metallteile werden auf einer Grundplatte aufgebaut, die entfernt werden muss“, erklärt Syverson. „Wenn ein Teil gedruckt wird, hat es normalerweise einen relativ großen XY-Achsenweg, aber um es von der Platte zu entfernen, muss es neu ausgerichtet werden, damit es aufrecht ausgerichtet und mit einem Drahterodiergerät getrennt werden kann.“

Diese Maschinen benötigen eine relativ hohe Z-Achse, um die Teile aufnehmen zu können, und müssen nicht in der Lage sein, mehrere Teiledurchläufe durchzuführen oder eine extrem hohe Präzision zu erzeugen. Das Erodieren von 3D-gedruckten Teilen erfordert allgemeine Geschwindigkeit und die grundlegende Fähigkeit, ein Teil von der Grundplatte zu entfernen. Mit zunehmender Verbreitung von AM konzentrieren sich immer mehr Hersteller auf die Bereitstellung von Maschinen, die für dieses Marktsegment entwickelt wurden.

Die neuesten intuitiven Bedienelemente ermöglichen es selbst dem unerfahrensten Bediener, sehr präzise, ​​fachmännische Einstellungen an der Maschine vorzunehmen, ohne die zugrunde liegende Technologie kennen zu müssen. Foto mit freundlicher Genehmigung von Makino.

Hersteller dieser Technologie haben das System angepasst, um es benutzerfreundlicher zu machen, und widerlegen damit die Vorstellung, dass EDM eine Art „schwarze Magie“ sei, die nur Experten auf diesem Gebiet bedienen könnten.

„Die Modernisierung der Steuerungssysteme hat dazu beigetragen, die Angst vor dem Unbekannten zu beseitigen, wenn Bediener nicht die falschen Tasten drücken wollen oder nicht verstehen, wie sie mit der Maschine interagieren sollen“, sagte Pfluger.

Die neuesten intuitiven Bedienelemente ermöglichen es selbst dem unerfahrensten Bediener, sehr präzise und fachmännische Einstellungen an der Maschine vorzunehmen, ohne unbedingt die zugrunde liegende Technologie kennen zu müssen. Grafische Schnittstellen, die zahlreiche adaptive Steuerelemente bieten, erleichtern dem Bediener die Anpassung der Parameter an die jeweilige Aufgabe. Dies ist besonders wichtig, da es oft eine Herausforderung sein kann, qualifizierte Bediener zu finden, die über Erfahrung im Erodieren verfügen.

„Die Steuerung und die Technologie sind einfacher und benutzerfreundlicher geworden als noch vor 10 Jahren“, sagte Raucci. „Über die Schnittstelle kann der Bediener den Drahtdurchmesser, die Materialstärke usw. auswählen. Die Maschine berechnet die Schnittparameter, die für die Erledigung der Arbeit erforderlich sind.“ Raucci fügte hinzu, dass dies eine deutliche Verbesserung in den letzten Jahren sei. Als er ins Geschäft einstieg, waren Schneidparameter in Handbüchern zu finden, und wenn das, was ein Bediener suchte, nicht darin enthalten war, musste er mit den Spezifikationen herumspielen, um die richtigen Optionen zu finden.

„Jetzt müssen Sie nur noch die Größe des Werkstücks, die gewünschte Toleranz, die Oberflächenqualität, die Sie erreichen möchten, und den Draht, den Sie wählen, wissen“, sagte Smith. „Jetzt ist es so einfach, die Lücken an der Steuerung auszufüllen. Von da an übernimmt die Maschine.“

Die Maschinen verfügen außerdem über Funktionen, die zur Produktivitätssteigerung beitragen. Hersteller haben erkannt, dass das Hinzufügen eines Sparmodus oder von Energiesparoptionen für Benutzer von Vorteil ist, die die Maschine in Situationen ohne Licht betreiben.

Smith führt als Beispiel einen Auftrag über das Wochenende an, bei dem es keine Eile gibt, das Teil so schnell wie möglich fertigzustellen. Funktionen wie der Sparmodus reduzieren die Betriebsparameter und sparen Kabel und Stromverbrauch. Anstatt also ein Teil am Samstagnachmittag bei vollen Betriebskosten fertigzustellen, kann das Teil mehrere Stunden später im Stromsparmodus der Maschine fertiggestellt werden.

„Einer der großen Trends auf dem Markt ist heutzutage die Möglichkeit, den Draht in den Spalt einzufädeln“, sagte Pfluger. Wenn ein Draht reißt, was passieren kann, ermöglicht diese Funktion, dass der Draht direkt an der Bruchstelle neu eingefädelt werden kann, anstatt den ganzen Weg zurück zum Anfang gehen zu müssen.

„Ohne ein Brucherkennungssystem wäre ein Notbetrieb fast unmöglich“, sagte Syverson.

Die Hersteller konzentrieren sich auf die Entwicklung fortschrittlicher Drahteinfädler, die die Produktivität steigern, eine höhere Zuverlässigkeit bieten und die Teileverarbeitung verbessern. Ein System, das auch einen Drahtbruch erkennt und den Bediener warnt, erleichtert die effiziente Wiederinbetriebnahme der Maschine.

Die Rückhaltung der Butzen verhindert das Herunterfallen der Butzen und macht Klammern überflüssig. Ein automatisches Drahtvorschubsystem kann den Draht durch die Schnittfuge führen, wodurch diese Funktion vollständig genutzt werden kann. Foto mit freundlicher Genehmigung von Methods Machine Tools.

Drahteinfädler und Brucherkennungssysteme sind wichtige Komponenten, aber Pfluger erklärte, dass einer der größten Kosten beim Maschinenbetrieb neben der Bezahlung eines Bedieners für den Betrieb der Maschine der Draht selbst sei. Immer mehr Hersteller konzentrieren sich auf die Entwicklung effizienterer Maschineneinstellungen, die weniger Draht verbrauchen und gleichzeitig die Teilequalität beibehalten.

Dies hat dazu geführt, dass viele Hersteller mittlerweile die Drahttechnologie mit großem Durchmesser anbieten. Pfluger erklärte beispielsweise, dass der gebräuchlichste Draht einen Durchmesser von 0,25 mm hat, aber immer mehr Bediener verwenden einen Draht mit größerem Durchmesser, beispielsweise einen Draht mit 0,3 mm Durchmesser, weil er Geschwindigkeitsvorteile bietet. Im Allgemeinen gilt: Je schneller die Maschine arbeitet, desto mehr muss der Bediener auf die Oberflächengüte und Genauigkeit herkömmlicher Drahtgrößen verzichten, indem er Drähte mit größerem Durchmesser verwendet. Hersteller entwickeln jedoch optimierte Einstellungen an der Maschine, die bei Verwendung der höheren Stärke die gleiche Oberflächenbeschaffenheit und Genauigkeit wie herkömmlicher Draht liefern. Dies ermöglicht eine Zykluszeitersparnis von über 20 Prozent, insbesondere bei Rohschnitten. Außerdem wird der Kabelverbrauch gesenkt, was zu erheblichen Kosteneinsparungen führt.

Drahterodieren weist einige eingebaute Einschränkungen und Maschinenvariablen auf, die die Automatisierung erschweren, weshalb die Roboterautomatisierung bei dieser Technologie nie ein allgemeiner Trend war. Doch die Experten sind sich einig, dass immer mehr Kunden nach Möglichkeiten fragen, den Prozess zu automatisieren.

„Wir sehen immer mehr EDM-Zellen mit spezialisierter Automatisierung“, sagte Raucci. „Vor zehn Jahren gab es so etwas noch nicht. Die Zellen verfügen in der Regel über mehrere Erodiermaschinen mit Schienensystemautomatisierung. Dieser Trend erfreut sich aufgrund der gestiegenen Arbeitskosten und des Mangels an qualifizierten Bedienern immer größerer Beliebtheit.“

Raucci stellte fest, dass es immer noch große Unterschiede bei den Wünschen der Kunden gebe. Er sagte, dass einige die Standardmaschine mit einem einzigen Bediener mögen, während andere mit der vollständigen Not-Aus-Funktion einsteigen. Dazu könnte ein Drehtisch mit zusätzlicher Automatisierung und ein Messtaster gehören. Durch die Integration von Messverfahren wird die Qualität der Teile sichergestellt, was für jeden, der unbeaufsichtigte Prozesse durchführen möchte, äußerst vorteilhaft sein kann.

„Das Hinzufügen von Automatisierung ist definitiv eine Möglichkeit für Kunden, auf dem Markt wettbewerbsfähiger zu sein“, fügte Smith hinzu. „Sie können von einem sehr einfachen Palettenwechslersystem bis hin zu mehrachsigen Robotern reichen, die beim Beladen der Maschinen helfen.“

Die Experten waren sich einig, dass Automatisierung und Lights-Out-Operationen den Einstieg in die Technologie für Geschäfte erleichtern. Smith warnte jedoch davor, dass Unternehmen, die eine Roboterzelle integrieren möchten, auch sicherstellen müssen, dass sie immer über ausreichend Kabelvorräte verfügen, um die Vorteile der Technologie voll ausnutzen zu können. Heutzutage können die meisten Maschinen ein Gewicht von etwa 55 Pfund tragen. von Draht, was ungefähr 80 Stunden unbeaufsichtigte Schneidzeit und Energie ermöglicht.

„Die Technologie selbst hat im Laufe der Jahre große Fortschritte gemacht“, sagte Syverson. „Wenn ein Bediener die Steuerungen und die integrierte Programmiersoftware nutzen kann, läuft die Maschine im Wesentlichen von selbst. Und jetzt, mit der Automatisierung, gibt es für Werkstätten mehr Möglichkeiten als je zuvor, die einzigartigen Fähigkeiten von EDM zu nutzen.“

Mitherausgeberin Lindsay Luminoso ist unter [email protected] erreichbar.

GF Machining Solutions, www.gfms.com

„Einer der großen Trends auf dem Markt ist heutzutage die Möglichkeit, den Draht in die Lücke einzufädeln“, sagte Brian Pfluger. Foto mit freundlicher Genehmigung von Makino.

Makino, www.makino.com

Methoden Werkzeugmaschinen, www.methodsmachine.com

Sodick, www.sodick.com