Senkerodieren in
High-End-Ausführung

Senkerodieren (auch funkenerosives Senken oder Sinker EDM) ist ein hochpräzises thermisches Bearbeitungsverfahren der Funkenerosion (EDM–Electrical Discharge Machining), bei dem Material durch kontrollierte elektrische Funkenentladungen abgetragen wird – ohne mechanischen Kontakt zwischen Werkzeug und Werkstück.

Das Verfahren wird eingesetzt, um komplexe 3D-Formen in gehärteten, elektrisch leitfähigen Materialien mit höchster Präzision zu erzeugen.

Eine maßhaltig gefertigte Elektrode (Graphit oder Kupfer) bildet die Negativform der gewünschten Bauteilgeometrie und wird in ein Dielektrikum (Öl oder deionisiertes Wasser) abgesenkt.

Zwischen Elektrode und dem leitfähigen Werkstück entsteht ein kleiner Funkenspalt, über den hochfrequente Spannungsimpulse Millionen von Funken erzeugen. Die Elektrode senkt sich dabei in das Werkstück ein, bis die gewünschte Kontur (in Tiefe und Form) des Werkstücks erreicht wird.

Durch die extreme Hitze der entstehenden Funken werden kleinste Materialpartikel des Werkstückes geschmolzen oder verdampft. Mit Hilfe des Dielektrikums werden diese Partikel weggespült.

• Bearbeitung härtester Materialien wie gehärteter Stahl, Hartmetall, Titan und Nickelbasislegierungen
• Keine mechanischen Bearbeitungskräfte → kein Verzug, keine Gratbildung
• Geeignet für empfindliche und dünnwandige Teile mit höchster Präzision für Oberflächen bis Ra 0,1 und Toleranzen bis ± 0,005 mm
• Herstellung komplexer Geometrien, scharfer Ecken und mehrerer Kavitäten mit einer Elektrode

Senkerodieren wird in Branchen eingesetzt, die komplexe Geometrien und höchste Oberflächengüten erfordern:

Typische Anwendungen finden sich unter anderem in:

• Werkzeug- und Formenbau: Druckguss- und Spritzgussformen, Stempel
• Luft- und Raumfahrt: Kühlkanäle, Einspritzdüsen, Triebwerkskomponenten
• Medizintechnik: Implantate, chirurgische Instrumente, filigrane Greiferstrukturen
• Halbleiterindustrie: Steckverbinder, Platinen, KI-Module, Formen/Gehäuse mit hochwertigen Oberflächen
• Optik: Linsenformen, Reflektoren mit extremer Oberflächengüte
• Uhrenindustrie: gehärtete Präzisionsteile, Uhrwerkskomponenten
• Sicherheit & Defence: Präzisionskomponenten für Zieloptiken, Kommunikationstechnik

Beide Verfahren gehören zur Funkenerosion (EDM), unterscheiden sich jedoch grundlegend:

Senkerodieren formt Hohlräume:

• Werkzeug: Eine geformte Elektrode (meist aus Kupfer oder Graphit), die das Negativ der gewünschten Kontur mit einem Untermaß ( Funkenspalt + Auslenkung) abbildet
• Bewegung: Die Elektrode taucht senkrecht oder frei im Raum in das Werkstück ein
• Ergebnis: Kavitäten, Taschen, Hinterschneidungen und komplexe 3D-Konturen im Inneren eines Bauteils
• Typische Anwendungen: Spritzgussformen, Gesenke, Stempel, tiefe Nuten, mit Präzisionsteile für Optik und Sondermaschinenbau
• Besonderheit: Für jede neue Geometrie wird eine eigene Elektrode benötigt

Drahterodieren (Wire EDM) schneidet Konturen aus dem vollen Material heraus:

• Werkzeug: Ein kontinuierlich ablaufender dünner Metalldraht (Messing- Blank oder mit Beschichtung, Ø 0,03–0,3 mm)
• Bewegung: Der Draht schneidet durch das Werkstück wie eine Bandsäge, gesteuert durch CNC in X/Y/Z (± Neigung, Konik, Regelflächen => U/V-Achse möglich)
• Ergebnis: Konturschnitte, Durchbrüche, Stempel und Matrizen mit sehr engen Toleranzen
• Typische Anwendungen: Stanzwerkzeuge, Führungsplatten, Präzisionsteile aus Vollmaterial, Festkörpergelenke
• Besonderheit: Kein Werkzeugverschleiß durch Formänderung; immer frischer Draht

Beim Senkerodieren sind QS und Messtechnik besonders anspruchsvoll, weil die erzeugten Geometrien oft tief im Inneren des Werkstücks liegen und eine direkte Zugänglichkeit eingeschränkt ist.

Prozessbegleitende Qualitätssicherung!

• Elektroden-Qualität als Ausgangspunkt
• Die Elektrode ist das "Urwerkzeug" – jeder Fehler in ihrer Geometrie wird 1:1 auf das Werkstück übertragen
• Elektroden werden vor dem Einsatz vollständig taktil oder optisch vermessen
• Verschleiß wird durch Schrupp-/ Schlichtelektrode kompensiert

Maschinenparameter-Überwachung

• Spannung, Stromstärke, Pulsfrequenz und Spaltweite werden kontinuierlich geregelt
• Moderne Maschinen erkennen Kurzschlüsse oder Drahtrisse automatisch und passen die Technologie automatisch an
• Dielektrikum (Erodieröl oder deionisiertes Wasser): Leitfähigkeit, Temperatur und Filterzustand werden laufend kontrolliert

Messtechnische Herausforderungen

• Tiefe Kavitäten – schwer zugänglich für Standardtaster
• Komplexe 3D-Konturen – viele Messpunkte notwendig
• Feine Oberflächenstrukturen – Rauheit im µm- Bereich
• Maßhaltigkeit nach Wärme – Thermische Ausdehnung nach dem Prozess

Eingesetzte Messverfahren

Koordinatenmessmaschine (KMM)

• Goldstandard für Maß- und Formprüfung tiefer Kavitäten
• Taktile Messtaster mit kleinem Tastkugelradius für enge Konturen
• Vergleich mit CAD-Nominaldaten (Soll-Ist-Vergleich)

Optische Messtechnik

• Konfokalmikroskopie und Weißlichtinterferometrie zur Rauheitsmessung (Ra, Rz)
• Streifenlichtprojektion für die 3D-Erfassung zugänglicher Außenkonturen

Lehren und Gegenlehren

• Schnelle Gut/Schlecht-Prüfung in der Serienfertigung
• Passlehren prüfen, ob Stempel und Matrize das definierte Spaltmaß einhalten

Oberflächenqualität als Schlüsselgröße

• Die Rauheit wird direkt über die Maschinenparameter gesteuert:
• Schruppen (hohe Energie) → Ra 3–6 µm, hoher Materialabtrag
• Schlichten (niedrige Energie) → Ra 0,4–1,2 µm
• Feinschlichten → Ra < 0,2 µm möglich, aber sehr zeitaufwendig
• Die Randzonenbeeinflussung (Weißschicht / recast layer, typisch 5–20 µm) muss bei sicherheitskritischen Teilen zusätzlich geprüft und ggf. durch Schleifzugabe entfernt werden.

Dokumentation und Rückverfolgbarkeit

In regulierten Branchen (Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik, Werkzeugbau) ist lückenlose Dokumentation Pflicht:

• Maschinenlogs mit Prozessparametern
• Messprotokolle mit Datum, Messmittel und Messunsicherheit
• Elektroden-Chargenverfolgung
• Erst- und Endabnahme nach Kundenzeichnung

Qualitätssicherung beginnt beim Senkerodieren nicht am fertigen Teil, sondern bereits bei der Elektrodenfertigung und Maschinenkalibrierung. Die messtechnische Herausforderung liegt vor allem in der Zugänglichkeit tiefer Kavitäten – hier ist die KMM mit Kleinsttastern das wichtigste Werkzeug.

Bei der Auswahl eines Dienstleisters für Senkerodieren sind mehrere technische und organisatorische Faktoren entscheidend:

• Technische Kompetenz und Erfahrung im Umgang mit komplexen Geometrien und anspruchsvollen Werkstoffen
• Moderner Maschinenpark sowie leistungsfähige Messtechnik
• Inhouse-Fertigung der Elektroden für maximale Prozesskontrolle und Qualität
• Qualitätsmanagement und Qualitätssicherung inkl. relevanter Zertifizierungen
• Kostentransparenz und nachvollziehbare Kalkulation
• Zuverlässige Kommunikation und erfahrene Projektabwicklung
• Hohe Liefertreue und stabile Prozesse