EDM | Electrical Discharge Machining (Funkenerodieren)

In Betrieb seit Juli 2022 | Einsparung ca. 400.000 € / Jahr
(an Verbrauchsmaterialien / Filterkartuschen)

Ein namhafter Hersteller von Präzisionswaagen setzt auf Qualität und Nachhaltigkeit in seiner Produktionskette.Das Funkenerodieren, kurz EDM (von engl. electrical discharge machining) auch funkenerosives Abtragen (DIN 8580) oder elektroerosives Bearbeiten genannt, ist ein thermisches, abtragendes Fertigungsverfahren für leitfähige Materialien. Das Verfahren auf elektrischen Entladevorgängen (Funken) zwischen der Elektrode als Werkzeug und dem leitenden Werkstück (hier die Aluminium-Bauteile) beruht.

Bei der Bearbeitung von Aluminiumbauteilen (Drahterodieren) kommt es zu feinstem Partikelabtrag von den Werkstücken. Die Partikel, die bei diesem Verfahren eingetragen werden sind <1μm. Das abgetragene Material muss kontinuierlich aus dem Prozesswasser-Kreislauf entfernt werden. Typischer Weise kommen hierbei Verbrauchsstoffe (Einweg-Papierfilter) zum Einsatz. Dieses Verfahren verursacht einen entsprechenden Aufwand hinsichtlich Beschaffung und Bevorratung. Gleichzeitig müssen die verbrauchten Filter kontinuierlich ausgetauscht und entsorgt werden.

Projektverlauf
Nach einem Messegespräch, auf der Parts2clean in Stuttgart, wurde ein Projekt zur Glaskugel-gestützten Filtration aufgesetzt. Im ersten Schritt wurden Labortests zur Prozesswasser-Analyse durchgeführt. Auf Basis der Ergebnisse der Prozesswasser-Analyse und unter Berücksichtigung den Anforderungen an die Prozesswasserqualität erfolgte ein 3-monatiger Testbetrieb einer SiLibeads Filter Pack Testanlage on-site (bei Hersteller). Hierbei wurde ein Teilstrom des Prozesswassers im by-pass-Betrieb aufbereitet. Der Testbetrieb wurde kontinuierlich mit Probenahmen und Analysen begleitet. Im Anschluss wurden die Testergebnisse ausgewertet und beurteilt. Nach erfolgreichem Testverlauf der SiLibeads Filter Pack Partikel Filtration erfolgten Planung, Bau und Installation einer großtechnischen Anlage.

Diese übernimmt als zentrale Einheit die Prozesswasser-Aufbereitung von 15 EDMs (Erodiermaschinen) mit vollautomatischer Zu- und Rückführung des Prozesswassers.

• Rücklauftank Sammelbehälter Unfiltrat – von EDM zur Aufbereitung
• Vorlauftank Sammelbehälter Filtrat – zu EDM
• 2 x 4 SiLibeads Filter Pack Filterbatterie, Mehrlagen Glaskugel-Filterbett
• Feststoff Austrag über eine Kammer-Filter-Presse (KFP)
• Inbetriebnahme der großtechnischen Anlage mit den spül-, regenerierbaren SiLibeads Glaskugel Filtern erfolgte im Juli 2022

Messwerte Prozesswasseranalyse
Detaillierte Messwerte können auf Anfrage bereitgestellt werden.

Vergleich Abscheidegrad
Papierfilter vs. SiLibeads® Filterglaskugeln

Fließschema Prozesswasseraufbereitung EDM

Projektbeispiel EDM-System | Prozesswasser-Aufbereitung/Rückgewinnung
Ausgangsbasis: Prozesswasserzulauf unfiltriert 13.900 μg/l (Aluminium)

Leistungsmerkmale SiLibeads-Glaskugel-Filter vs. Papier-Kartuschen-Filter
Das SiLibeads Filtersystem erreicht eine um den Faktor 20,6 bessere Leistung bei der Rückhaltung von gelöstem Aluminium und eine 3,4-fache, bessere Abscheideleistung, bezogen auf die Gesamtkonzentration von Aluminium, gegenüber den bisher eingesetzten Papierfilter-Kartuschen. Vor der Umstellung der Prozesswasser-Aufbereitung auf rückspülbare SiLibeads-Filtersysteme war folgende Situation gegeben:

• Jede der 15 EDM-Einheiten benötigte 4 Papierfilter-Kartuschen.
• Das Tauschintervall für die Einweg-Kartuschen betrug 2-3 Tage.
• Wöchentlich wurden durchschnittlich 120 Papierfilter-Kartuschen benötigt.
• Die Kosten je Kartusche lagen bei rund 75,00 Euro. Damit beliefen sich die Kosten für die Einweg-Kartuschen, die in der Prozesswasser-Aufbereitung eingesetzt wurden, auf rund 36.000,00 Euro pro Monat.
• Neben den Verbrauchs- und Entsorgungskosten verursachte der Kartuschen Wechsel einen erheblichen personellen Einsatz.
• Ein Nachhaltigkeitseffekt war ebenfalls nicht gegeben, da es sich um nicht-regenerierfähige Einweg-Kartuschen gehandelt hat.

Seit der Inbetriebnahme der großtechnischen Anlage, im Juli 2022, wurden über 5.000 Einweg-Kartuschen eingespart. Der Betrieb der Kreislaufwasser-Aufbereitung und Rückgewinnung, sowie die Versorgung der 15 EDM-Einheiten erfolgt weitestgehend automatisiert. Der Wartungs- und Handlingsaufwand ist signifikant reduziert worden. Innerhalb von 1 Jahr wurden über 400.000,00 € eingespart.

Abbildungen Testsystem