Die Zukunft wird gesteckt

Manfred Müller, Produktmanager, Multi-Contact, Weil am Rhein

Der Wettbewerb wird härter und die Kunden sind anspruchsvoller. Der Automobilmarkt ist das beste Beispiel dafür. In rascher Folge bringen die Automobil-Hersteller neue Modelle auf den Markt. Die Folge für die Hersteller: Immer mehr Modelle in vielen Varianten werden auf einer relativ kleinen Anzahl von Fertigungslinien gebaut. Die Umbau- und Rüstvorgänge erfolgen oft schon vollkommen automatisch.

Man muss sich eine Fertigungslinie in der Automobilindustrie als eine Verkettung vieler Einzelmodule vorstellen. Jedes Modul muss mit Energie versorgt werden und kommuniziert mit der Fertigungssteuerung sowie mit anderen Modulen. Damit sie sich bei einem Umbau flexibel tauschen lassen, müssen die Verbindungen lösbar sein. Steckverbinder als Alternative zum Festanschluss verkürzen die Rüstzeiten. Weil jedes Modul aufgrund verschiedener Komponenten andere Anschlüsse benötigt, sollten die Steckverbinder individuell bestückbar sein. Sie müssen das Nebeneinander von Energieversorgung und Datenverkehr zuverlässig und störungsfrei bewältigen und auch nach Tausenden von Steckvorgängen mechanisch und elektrisch zuverlässig arbeiten.

Kamen bisher zahllose Sensoren in der Automatisierung zum Einsatz, so vollzieht sich zurzeit ein Wandel. Waren bislang bei der Türenmontage viele Sensoren notwendig, erledigen heute wenige 3-D-Kameras oder -Laserscanner die Aufgabenstellung. Daraus resultieren neue Herausforderungen an die Steckverbinder. So müssen große Datenmengen bei der Auswertung der Kamerabilder echtzeitfähig und mit hohen Übertragungsraten übertragen werden.

Bei der Erfassung von Bild- und Videodaten setzt sich zunehmend der Übertragungsstandard Gigabit-Ethernet durch, angepeilt sind 10 Gbit/s. Heute werden Türen und Klappen am bewegten Fahrzeug von Robotern montiert, mit einer bisher kaum erreichten Positionierungsgenauigkeit. Auch die Radmontage erfolgt am bewegten Fahrzeug, 3-D-Laserscanner weisen dem Montageroboter den Weg. Hatte Gigabit-Ethernet für die Fertigungsleute bislang kaum eine Bedeutung, sind nun Verkabelungssysteme und Steckverbinder gefragt, die auch in der rauen Fabrikumgebung einen störungsfreien Betrieb garantieren. Die Roboter holen sich je nach Montageaufgabe ihre Werkzeuge von einer Docking-Station. Steckverbinder in schwimmender Bauform sind hier erforderlich, damit sich Stecker und Buchse automatisch finden.

Seit knapp hundert Jahren sorgen Normungseinrichtungen wie DIN oder ISO für Ordnung in der Technik. Steuern spezialisierte Zulieferbetriebe ihre Komponenten bei, verlangt dies nach einer Standardisierung der Steckverbinder. Die Kompatibilität ist bei genormten Steckverbindern ein Muss, sie ist aber immer kritisch zu hinterfragen. Ein mechanisch kompatibler Steckverbinder (und als solcher auch deklariert) ist nicht unbedingt auch nach elektrischen Gesichtspunkten kompatibel. Wird dieser Punkt nicht berücksichtigt, können Produktionsfehler und Ausfälle resultieren.

Dabei verläuft die Entwicklung in der Industrie oft schneller als die eigentlichen Normungsprozesse. Das wird am Beispiel der Primärkreis-Steckverbinders für Schweißtransformatoren nach ISO 10656 deutlich. Die Steckverbinder-Serien TSB150 und TSS150 folgten bis 2010 dem weltweiten Industriestandard. Die Anforderungen gingen aber in Richtung einer einfachen, gewichtsreduzierten, montagefreundlichen Lösung − unvereinbar mit der bestehenden Norm. So entstand mit RobiFix ein neuer Primärkreis-Steckverbinder für Roboterpunktschweißzangen sowie ein Steckanschluss für Schweißtransformatoren. Diese neue Bauform hat sich seit 2013 als Quasi-Standard für die Roboterschweißzangen etabliert und gilt somit als gesetzt für Schweißtransformatorenhersteller weltweit, auch wenn sie nicht der ISO10656 entspricht. Namhafte Automobilhersteller geben inzwischen bei ihren Ausschreibungen diesen Steckverbinder vor. Eine erneute Normierung ist bisher nicht mehr angedacht. Der evolutionäre Veränderungsprozess in der Industrie verlässt immer öfter den offiziellen Rahmen der Normen und kommt zu eigenen Standards.

Computer-Intelligenz wandert mehr und mehr aus den Schaltschränken an die Peripherie. Der Roboterarm trägt heute nicht nur das Werkzeug sondern auch die erforderlichen Mess-Systeme. Die bewegten Massen gering zu halten, ist eine ständige Herausforderung der Automatisierer. In der Vergangenheit wurden meist ausreichende Reserven eingerechnet, was ein Mehrgewicht sowie eine gewisse Überdimensionierung mit sich brachte und im Betrieb einen Mehrverbrauch an Energie nach sich zog. Steckverbindern werden deshalb immer kleiner.

Empfindliche Datensignale sind heute an Orte zu übertragen, wo es bis vor kurzem nur um Hunderte von Ampere ging. Dieser Trend betrifft Baumaschinen aller Art, die Landwirtschaft, die Logistik und beispielsweise auch die Marine. Es werden Steckverbinder für Datensignale verlangt, die auch in rauer Umgebung zuverlässig arbeiten. Das betrifft einerseits die Umwelteinflüsse, wie Feuchte, wechselnde Temperaturen, Vibration, Schock oder extrem raue Bedingungen wie in der Nukleartechnik und auf der anderen Seite den Stress durch elektromagnetische Einflüsse. Mit zunehmender Miniaturisierung stellt sich auch die Frage der Konfektionierbarkeit. Bei der Montage vor Ort werden Steckverbinder oft von Hilfskräften montiert. Daher ist es wichtig, dass auch Leute ohne Fachausbildung Kabel konfektionieren können, ohne dass die elektrische Qualität leidet. Wer heute einen Steckverbinder liefert, muss sich schon früh Gedanken über die Montagefreundlichkeit machen und die entsprechenden Werkzeuge bereitstellen.

Inzwischen interessiert sich die Industrie auch dafür, welche Materialien in den Steckverbindern verwendet werden. Die Schonung der Ressourcen, die Sicherheit des Personals und die gefahrlose Entsorgung sind Themen, die bei Beschaffungsprozessen in den Mittelpunkt rücken. So befürwortet Multi-Contact den Trend, bei Neuentwicklungen z. B. auf Beryllium zu verzichten, wo immer dies technisch vertretbar ist.

Neue Produkte werden heute nicht mehr für einen überschaubaren, regionalen Einsatz konstruiert und gefertigt, sondern nahezu ausschließlich für den globalen Einsatz. Der optimale Steckverbinder muss deshalb selbsterklärend zu seinem Einsatz kommen. Damit sind große Herausforderungen für den Hersteller in der Produktentwicklung, Zertifizierung, Logistik, Dokumentation, Vertrieb und Service verbunden.

Ein weiterer Trend ist deshalb die Entwicklung intelligenter Steckverbinder oder der Smart Connectors. In den Steckverbinder eingebaute Elektronik soll zukünftig dabei helfen, flexibel auf die angeschlossenen Komponenten zu reagieren und steckbare Verbindungen sicherer zu machen. I

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