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»Herzstück« jeder Verbindung

12. Januar 2021, 06:27 Uhr   |  Von Jürgen Heigl

»Herzstück« jeder Verbindung
© Bild: Odu

In einer immer stärker vernetzten Umgebung spielt ausfallsichere Kontakttechnik die zentrale Rolle. Was können in diesem Kontext Drahtfeder- und Lamellentechnik sowie gedrehte, geschlitzte Kontakte leisten?

In unserer arbeitsteiligen Wirtschaft kommt gerade den kleinsten Bauteilen größte Bedeutung zu. Funktionieren sie nicht einwandfrei und mit höchster Zuverlässigkeit, können die Folgewirkungen sehr teuer, zeitaufwendig, imageschädigend und mitunter lebensbedrohlich sein: Rückrufaktionen von Autofirmen, stillstehende Produktionsstraßen in der Industrie oder ausfallende medizinische Überwachungsgeräte sind nur drei Beispiele von vielen.

Mit der zunehmenden Komplexität der Produkte, immer kürzeren Produktzyklen, dem Trend zu individualisiertem Design und steigenden Qualitätsansprüchen wird nicht nur die Wahl der richtigen Steckverbindung immer wichtiger. Worauf es ankommt, ist auch die passende Kontakttechnologie als »Herzstück jeder Verbindung«. Den Anforderungen und Zusammenhängen, die heute für Kontaktlösungen in einer industriellen Umgebung eine zentrale Rolle spielen, geht der Autor auf den Grund. Im Fokus stehen langlebige Drahtfederkontakte, hochleistungsfähige Lamellenkontakte, universell einsetzbare, gedrehte und geschlitzte Kontakte sowie die wirtschaftliche Stanztechnologie für Hochvolumina.

Zunehmende Vernetzung

Wie stellt sich die aktuelle Situation dar? Die Hersteller neuer Geräte und Produkte sehen sich auf dem globalen Markt mit einer wachsenden Zahl an Herausforderungen konfrontiert. Dies betrifft den Einsatz in einer rauen wie zugleich stärker vernetzten Umgebung mit zum Teil großem Datenaustausch sowie den Trend zur Miniaturisierung.

Vermeintlich simple Lösungen bergen dabei aufgrund ihrer Systemrelevanz und einfacheren Bauart beträchtliche Risiken für auftretende Fehlfunktionen. Dies gilt auch für den Einsatz bei zum Teil sehr kosten- und zeitintensiven Prüf- und Testverfahren unter schwierigen Einsatzbedingungen. Die erforderliche Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Messergebnisse kann dann nicht immer garantiert werden. Dies macht hochwertige Komponenten unerlässlich.

Termingerechter Markteintritt

Dank globalem Cloud-Computing, Simulationen und dem Einsatz von künstlicher Intelligenz (KI) lässt sich zudem die Entwicklungszeit neuer Serien und Geräte immer weiter verkürzen. Dass der termingerecht geplante Markteintritt signifikante Vorteile gegenüber Wettbewerbern bringen kann, liegt auf der Hand. Trotzdem darf dies nicht zu Lasten von Qualität und Sicherheit gehen. Eine weitere Herausforderung liegt darin, dem Trend zu stärker individualisierten anstelle von standardisierten Bauteilen oder Geräten zu genügen.

Für die Hersteller, die in der Regel auch die Gewährleistung für ihre Produkte in der Wertschöpfungskette übernehmen, hat diese Situation mehrere Konsequenzen. Ihre Verantwortung ist hoch, Ausfälle möglichst zu vermeiden, da diese beim Kunden neben Ärger auch Kosten, Zeitaufwand und Gefahrenmomente auslösen. Dazu kommt, dass die in einer Anlage verbauten Kontakte oft nur schwierig oder mit hohem Service- oder Zeitaufwand für die Fehlersuche ausgetauscht werden können. Die Anlage steht dann meist still. Die Zuverlässigkeit, Qualität und Sicherheit der Ausrüstung und möglichst langlebige, fehlerfrei funktionierende Komponenten ist somit eine Kernfrage des Erfolgs. Dies betrifft in besonderer Weise auch die eingesetzten Kontakte samt deren Design und Funktion. Je nach Anwendungsbereich ergibt der Einsatz unterschiedlicher Kontaktlösungen mit ganz spezifischen Eigenschaften Sinn. Als eines der weltweit führenden Unternehmen in der jahrzehntelangen Entwicklung innovativer und hochqualitativer Kontakttechnik mit eigenem Forschungs- und Entwicklungslabor steht dabei die Firma ODU aus dem bayerischen Mühldorf am Inn an vorderster Front.

Innovative Drahtfedertechnik

Die Drahtfedertechnik – hier am Beispiel ODU-Springtac – zeichnet sich durch große Zuverlässigkeit, lange Einsatzzeiten und eine hohe Zahl an Steckzyklen aus.
© Bild: Odu

Bild 1. Die Drahtfedertechnik – hier am Beispiel ODU-Springtac – zeichnet sich durch große Zuverlässigkeit, lange Einsatzzeiten und eine hohe Zahl an Steckzyklen aus.

Dem Firmengründer Otto Dunkel gelang vor mehr als 80 Jahren die Erfindung des Drahtfederkontakts, auf dessen Prinzip sich viele Weiterentwicklungen gründen. Ihre Vorteile spielt die Drahtfedertechnologie aus, wenn – neben der obligatorischen Zuverlässigkeit – lange Einsatzzeiten und eine hohe Zahl an Steckzyklen in Kombination mit höchster Übertragungssicherheit von Leistung, Signalen oder Daten gefragt sind. Bei dieser Technologie sind standardmäßig 100.000 und appliaktionsspezifisch bis zu einer Million Steckzyklen möglich (Bild 1).

Dank einer Vielzahl an unabhängig voneinander federnden Kontaktelementen (circa 60 bei einem Kontaktdurchmesser von 8 mm) werden sowohl höchste Kontaktsicherheit wie auch stabile, niedrige Kontaktwiderstände für Anwendungen mit erhöhten Anforderungen gewährleistet. Gefragt ist die Drahtfedertechnik unter anderem in medizinischen Geräten, in der Mess- und Prüftechnik und in der Industrieelektronik, wie etwa bei Schweißrobotern mit Werkzeugwechselsystemen.

Lamellentechnik im Stresstest

Wenn es um hohe Ströme, hohe Temperaturen und hohe Vibrationsbelastbarkeit geht, dann ist ein Kontaktsystem mit Lamellentechnik das Richtige, hier am Beispiel ODU-Lamtac.
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Bild 2. Wenn es um hohe Ströme, hohe Temperaturen und hohe Vibrationsbelastbarkeit geht, dann ist ein Kontaktsystem mit Lamellentechnik das Richtige, hier am Beispiel ODU-Lamtac.

Wenn es um den zuverlässigen Einsatz bei hohen Strömen, Temperaturen und hoher Vibrationsbelastbarkeit geht, garantiert das Kontaktsystem mit Lamellentechnik höchste Zuverlässigkeit (Bild 2). Es besteht aus einem gedrehten Träger, in dem ein oder mehrere gestanzte Lamellenbänder montiert sind. Die einzelnen Stege der Lamellen ergeben eine Vielzahl von Kontaktpunkten. Damit werden eine hohe Kontaktsicherheit, geringe Kontaktwiderstände und optimale Leiteigenschaften gewährleistet. Weitere wichtige Eigenschaften sind die Temperaturbeständigkeit bis zu 150°C, die Strombelastbarkeit bis zu 2.400 A und eine Anzahl an Steckzyklen von mehr als 10.000.

Speziell, wenn höchste Zuverlässigkeit bei wechselnden klimatischen Umgebungsbedingungen und zugleich hohem Leistungseinsatz gefragt ist, hat ODU Lösungen für eine temperaturstabile Anschlusstechnik im Portfolio. Dies ist etwa bei Klimaprüfständen mit Andocklösung, z.B. für Batteriezellen, der Fall. Weitere Einsatzbereiche des Kontaktsystems sind Antriebssysteme im Bereich Elektromobilität, Energiesysteme sowie Anschlüsse bei Bahn- und Industrieanlagen oder in der Metallverarbeitung.

Gedrehte, geschlitzte Kontakte im Einsatz

Eine besondere Robustheit selbst in widrigen Einsatzgebieten und eine hohe Wirtschaftlichkeit versprechen gedrehte, geschlitzte Kontakte, wie bei ODU-Turntac.
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Bild 3. Eine besondere Robustheit selbst in widrigen Einsatzgebieten und eine hohe Wirtschaftlichkeit versprechen gedrehte, geschlitzte Kontakte, wie bei ODU-Turntac.

Durch ihre besondere Robustheit selbst in widrigen Einsatzgebieten und eine hohe Wirtschaftlichkeit zeichnen sich gedrehte, geschlitzte Kontakte aus (Bild 3). Charakteristisch sind die geringen und stabilen Zieh- und Steckkräfte sowie der Einsatzbereich mit über 10.000 Steckzyklen. Durch das flexible Kontaktdesign ist das Prinzip selbst bei kleinstem Kontaktdurchmesser von 0,3 mm einsetzbar.

Diese Kontaktlösung zeichnet sich zusätzlich dadurch aus, dass sie auch unter radialem oder Winkelversatz steckbar ist. Das heißt, wenn die Steckachsen von Stift und Buchse beim Steckvorgang nicht exakt zueinander ausgerichtet sind. Ein Schiefstecken mit einer Neigung bis zu fünf Grad wird so toleriert, ohne dass es zu einem Ausfall des Kontaktsystems kommt. Je nach Ausführung der geschlitzten Kontakte verfügen diese über zwei, vier oder sechs Kontaktflächen. Einsatzbereiche sind unter anderem Batteriespeichersysteme oder Ladestecker.

Stanztechnologie und Komplettlösungen

Die Verbindung eines speziellen Kontaktdesigns mit innovativer Stanztechnologie ist eine effiziente und wirtschaftliche Lösung für Großserien in automatisierter Verarbeitung. Ideal dafür ausgelegt, lassen sich mit ihrer Hilfe auch komplexe Geometrien realisieren, für die andere Systeme keine Lösung bieten. Aufgrund der Flexibilität im Kontaktdesign ermöglichen Stanzlösungen, dass Kundenbedürfnisse individuell berücksichtigt werden können.

Die gezielte Werkstoffauswahl, passend abgestimmte Oberflächenbeschichtungen und präzise Fertigungstechniken sorgen ergänzend für Zuverlässigkeit und Langlebigkeit der Produkte. Hierbei sind auch Systemlösungen, von einfachen Baugruppen bis hin zu kompletten Konfektionierungen, möglich. Einsatzbereiche reichen von Baugruppen für die Automation bis hin zu Ladestecksystemen.

Dokumentierte Material- und Qualitätstests

Dieser Einblick in die Stärken und Einsatzmöglichkeiten der vier unterschiedlichen Kontakttechnologien zeigt, auf was es bei der Kontaktierung ankommt. Zuverlässigkeit ist unumstritten die wichtigste Eigenschaft eines Kontaktsystems, wobei nicht jede Technologie für jeden Einsatzzweck gleichermaßen geeignet ist. Die richtige Auswahl ist daher entscheidend. ODU setzt auf über 80 Jahre Erfahrung im Bereich der hochspezialisierten Kontakt- und Steckverbinderentwicklung sowie auf umfassende Material- und Produkttests und eine hohe Fertigungstiefe im eigenen Haus. Dies kommt zum einen den Bedürfnissen des Marktes nach leistungsfähigeren und gleichzeitig zuverlässigen Geräten und Systemen entgegen, die unter höchsten Qualitätsstandards produziert werden. Zum anderen ermöglicht es eine ganzheitliche Unterstützung bei der richtigen Auswahl von einfachen Kontaktlösungen über Kabelkonfektionierungen bis hin zu komplexen Systemlösungen.

Der Autor

Jürgen Heigl | ODU
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Jürgen Heigl | ODU

Jürgen Heigl
war nach seinem erfolgreichen Abschluss in den Fachbereichen Energietechnik und Prozessautomation von 2007 an zunächst als Konstrukteur bei ODU tätig und anschließend in der Entwicklung als Fachbereichsleiter für Kontakttechnologien zuständig. Heute ist Heigl Global Head of Product Management Electrical Contacts.

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