Lebensader der Maschine

Technik konkret

Kabel und Leitungen – Im Maschinenbau sind sie wichtige Komponenten und eine Wissenschaft für sich. Was alles zu beachten ist, zeigt ein Blick hinter die Kulissen des Herstellers Lapp.

18. August 2015

Kabel und Leitungen bestehen aus einem Aderverbund mit einem Außenmantel. Als Ader dient ein Kupferdraht, der zu einer Litze verseilt wird. Dieser Verbund von einzelnen Kupferdrähten wird mit einem Adermaterial überzogen. Diese einzelne Ader ist der Grundbestandteil einer Leitung und in Reinform zum Beispiel in Schaltschränken zu finden.

Eine Leitung besteht aus verschiedenen Lagen, die miteinander verseilt werden. In einfacher Ausführung umfasst eine Lage zwei bis eindrucksvolle 48 Adern. Um solch ein Bündel optimal zu verseilen, ist viel Know-how erforderlich, denn es soll flexibel einsetzbar sein und nicht brechen.

Der Aderverbund wird mit speziellen Materialien wie Bändern oder Geflechten weiter veredelt. Nur so kann eine Leitung den enormen Anforderungen in einer Schleppkette oder in einem Roboter mit Torsion gerecht werden. Hinzu kommen Vliese, die um den Aderverbund gelegt werden, damit dieser nicht mit dem Außenmantel verklebt oder sich die Bestandteile gegeneinander verschieben. Zum Schutz vor elektromagnetischen oder mechanischen Störungen dienen Kupfer- oder Stahldrahtgeflechte. Zum Abschluss bekommt der Verbund in einem Extruder dann seinen Außenmantel.

Unter einem Kabel verstehen die Beteiligten in der Branche meist fest verlegte und nicht flexible Massivleiter, die oft auch in der Erde für den Außeneinsatz verwendet werden. Leitungen auf der anderen Seite sind flexibel und kommen in Maschinen und Anlagen zum Einsatz. In der Praxis werden die beiden Begriffe aber oft synonym verwendet.

Die beiden klassischen Einsatzfelder sind die Energie- und Signalübertragung. In einem Stromkreis gibt es dabei eine Energiequelle und den Verbraucher, also die berühmte Lampe, die auf Knopfdruck angeht. Zur Verbindung von Energiequelle und Verbraucher ist eine Anschlussleitung notwendig. Soll der Schalter aus der Entfernung bedient werden, geht es nicht ohne Steuersignal beziehungsweise Steuerleitung.

In einem Außenmantel kann der Entwickler auch Anschluss- und Signalleitungen zu einer sogenannten Hybridleitung kombinieren, wie es etwa bei Servoleitungen der Fall ist. Es gilt aber, die beiden Arten abzuschirmen, sonst gibt es eine Kopplung der entsprechenden Ströme, und das führt zu Störungen. Eine solche Schirmung besteht aus Folien und/oder Geflechten.

Umfangreiches Programm

Der Katalog von Lapp Kabel aus Stuttgart umfasst derzeit rund 20.000 Kabel und Leitungen, die aktiv ab Lager erhältlich sind. Darüber hinaus gibt es eine fast unbegrenzte Zahl an Sonderanfertigungen. Machbar ist, was sich als wirtschaftlich und technisch machbar darstellt.

Oft entsteht aus einer Anfrage auch ein Serienprodukt oder ein Transfer von einem Marktfeld zu einem ganz neuen. Ein Beispiel kommt aus der Solarbranche: Als der Hype vor 15 Jahren aufkam, hatte Lapp gerade für eine andere Anwendung eine Leitung entwickelt, die UV-beständig war sowie Temperaturwechsel und den Einsatz im Außenbereich gut verkraften konnte. Diese Eigenschaften qualifizierten die Leitung auch für den Einsatz in Photovoltaikanlagen.

Die Keimzelle bei Lapp ist die klassische Ölflex-Steuerleitung für die gesamte Maschinenverkabelung. Der Name setzt sich aus den Begriffen ölbeständig und flexibel zusammen. Oskar Lapp hat das Produkt vor über 50 Jahren entwickelt und damit die gesamte Verkabelung revolutioniert. Bis dahin war es notwendig, jede einzelne Ader mit Hilfe der Methode des sogenannten »Durchklingelns« zu identifizieren, bei der Ölflex C sind diese durch Farben oder Nummern markiert, was eine enorme Erleichterung für den Elektriker darstellt.

Als weiterer Meilenstein folgte zum Beispiel die Ölflex-FD-Leitung mit äußerst feinen Drähten, die als erste den Anforderungen in einer Schleppkette gerecht wurde. Ein neuer Spross im Programm ist die höchst beständige Ölflex Robust für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie.

Darüber hinaus benötigen Leitungen Zubehör wie zum Beispiel Verschraubungen, die Lapp unter der Marke Skintop anbietet, oder Steckverbinder, die bei den Stuttgartern Epic heißen. Alle Komponenten sind genau aufeinander abgestimmt und stehen dem Kunden komplett je nach Anwendung konfektioniert zur Verfügung.

Material ist entscheidend

Auf das industrielle Umfeld übertragen muss ein Kabel in verschiedenen Bereichen mit unterschiedlichsten Materialen ertüchtigt werden, die auf die Anforderungen des jeweiligen Einsatzumfelds zugeschnitten sind. Über die Jahre sind aus dem ursprünglichen PVC viele weitere Materialen hervorgegangen. Die sprichwörtliche Lampe soll also in vielen industriellen Umfeldern leuchten.

Dazu betreibt Lapp sein Forschungs- und Entwicklungsunternehmen Lapp Engineering in der Schweiz, das neue Materialien entwickelt und bestehende in Frage stellt und durch neue Additive oder Compounds optimiert. Ein wichtiges Kriterium ist dabei die Balance zwischen dem industriellen Einsatz und einer für den Kunden attraktiven Kostenstruktur.

Es gibt eine Datenbank mit über 1.000 verschiedenen Materialien, die auf ihre Beständigkeit geprüft sind. Die Experten können anhand weniger Parameter beurteilen, welches davon für eine bestimmte Anwendung geeignet ist. Auf Basis der chemischen Grundlage lässt sich ein Außenmantel so konfigurieren, dass er in der jeweiligen Umgebung beständig ist. Das gilt ganz aktuell besonders für neuartige Bioöle, die, anders als es die Bezeichnung vermuten lässt, sehr aggressiv gegenüber Kunststoffen sind.

Generell ist die Materialentwicklung ein Kernbaustein, um zukünftig entsprechende Produkte für diese Märkte darzustellen, aber auch mechanische Anforderungen beeinflussen den Aufbau der Leitungen.

Lapp will weiterhin Akzente setzen und laufend Neuentwicklungen präsentieren, um für spezielle Problemstellungen im Feld Produktlösungen zu finden. Immer den Kunden vor Augen, gilt es die Ausfallzeiten zu reduzieren und den Produktlebenszyklus im Feld zu verlängern.

Im Rahmen der immer stärker aufkommenden Industrie 4.0 geht der Trend wegen der voranschreitenden Vernetzung zu höheren Datenraten. Begriffe wie Ethernet, IP-Adresse, Echtzeit oder Big Data stellen hohe Anforderungen an die eingesetzte Leitung. Für diese Entwicklung hat Lapp die »Etherline«-Netzwerkleitungen im Programm.

Weiteres Potenzial liegt in der dezentralen Antriebstechnik oder bei den Hybridleitungen, die als Einkabellösung Anschluss- und Steuersignale zusammenbringen. Für diesen Zweck sind wiederum neuartige Stecker erforderlich. Kupfer wird nicht komplett verdrängt, aber auf Shop-Floor-Ebene sind Kunststoffleiter im Kommen.

Guido Ege

Leiter Produktmanagement & Development

Erschienen in Ausgabe: 06/2015