Schnell übertragen, schnell anschließen
Die Trends bei Steckverbindern
Der Markt für Steckverbinder zeichnet sich durch eine enorme Vielfalt an Produkten aus. Wir zeigen auf, welche Neuheiten und Technologien sich aktuell besonders hervorheben.
Das Angebot an Verbindungstechnik ist groß und die Hersteller arbeiten mit Hochdruck daran, dieses weiter auszubauen und zu verbessern. Weil die Wahl des Steckverbinders das gesamte Systemdesign positiv beeinflussen kann, lohnt sich ein Blick auf die Produkt-Highlights unterschiedlicher Hersteller.
Die Trends bei Steckverbindern
Harting: Modulare Steckverbinder, nur noch halb so groß
Gefragt nach einem der wichtigsten Produkte im Sortiment von Harting, nennt Norbert Gemmeke, Geschäftsführer von Harting Electric, die neue Baureihe »Han-Modular Domino«, die das Unternehmen im letzten Jahr auf dem Markt eingeführt hat.
Das Besondere ist, dass diese modularen Steckverbinder nur noch halb so groß sind wie der etablierte Marktstandard. »Das Marktpotenzial dieser Serie ist groß, weil sich mit den Steckverbindern insgesamt die Modularität von Bauteilen, Maschinen oder Anlagen weiter erhöhen lässt«, erklärt der Harting-Geschäftsführer. »Die Steckverbinder erleichtern die Vormontage und reduzieren den Installationsaufwand für Anlagen vor Ort. Aufgrund der Miniaturisierung können mehr Komponenten in Maschinen, Fahrzeugen oder Energiesystemen mit Steckverbindern ausgestattet werden.« Ein weiterer Vorteil: Wird die Verbindungstechnik kleiner und leichter, verbessert sich auch die Energiebilanz von Maschinen und Geräten.
Doch wie ist es Harting gelungen, den modularen Steckverbinder derart zu miniaturisieren? Den neuen Aufbau des Steckers erklärt Norbert Gemmeke anhand eines Dominosteins. »So wie ein Dominostein zwei getrennte Felder hat, bestehen die neuen Module ebenfalls aus zwei Elementen, sogenannten Cubes. Diese sind nur halb so groß wie ein bisheriger einfacher Han-Modular-Steckverbinder. Die Cubes unterteilen das Steckgesicht in nahezu quadratische Flächen, in denen Industriekontakte von D-Sub bis Han D, Han E und M12 unterbracht werden können.«
Der neue Aufbau des modularen Steckverbinders hat zur Folge, dass sich mit den Modulen stärker individualisierte und kompaktere Schnittstellen gestalten lassen. »Zum Beispiel bietet ein Standardgehäuse des Typs 16 B von nun an acht – statt bisher vier – Plätze für verschiedene modulare Steckverbinder«, erklärt Gemmeke. Auf engem Raum kann so die Übertragung unterschiedlicher Medien zusammengefasst werden. Neben Signalen, Daten oder Druckluft lassen sich auch Leistungen unterschiedlicher Spannungen und Ströme übertragen. Außerdem lassen sich Stift- und Buchsenkontakte einer Übertragungsart direkt nebeneinander platzieren.
Die neue Baureihe Han-Modular Domino ist so konzipiert, dass eine Kompatibilität zum seit Jahrzehnten bewährten »Han Modular«-Programm gewährleistet ist. In dieser Kombination unterstützt die neue Baureihe die aktuellen Übertragungstrends am Markt: »Leistungen bis 300 A können Seite an Seite mit geschirmten Daten übertragen werden. Für besonders datenintensive Anwendungen steht das neue Han-Gigabit-Modul Cat.8 zur Verfügung, das Übertragungsraten von 40 Gbit/s erreicht«, erklärt Norbert Gemmeke.
Phoenix Contact: Neue Leiterplattensteckverbinder
In der Welt von morgen zählt Geschwindigkeit, daher hat das schnelle Anschließen und schnelle Übertragen bei Phoenix Contact hohe Priorität. Das Unternehmen hat dazu in jüngster Vergangenheit drei neue Steckverbinder-Baureihen auf den Markt gebracht, die exakt diese Devise unterstützen:
- Von hoher Bedeutung bei Phoenix Contact sind die Board-to-Board-Steckverbinder der Serie »FR« im Raster von 1,27 mm, die eine High-Speed-Datenübertragung bis 28 Gbit/s ermöglichen. In Kombination mit kundenspezifischen Simulationen zur Datenintegrität kann das Unternehmen den Kunden zudem eine Zeitersparnis im Entwicklungsprozess verschaffen.
- Die Steckverbinder der Serie »Connexis« sorgen ebenfalls für Schnelligkeit, diesmal bei der Realisierung von Wire-to-Board-Verbindungen. »Die Crimp-basierten Leiterplattensteckverbinder für Kabelkonfektionen erleichtern und beschleunigen die automatisierte Fertigung«, erklärt André Gorell, Produktmanager PCB Connectors von Phoenix Contact. Das Portfolio besteht aus Steckern und Grundleisten in horizontaler oder vertikaler Anschlussrichtung sowie Wanddurchführungen. Damit lassen sich Geräteanschlüsse ebenso wie fliegende Verbindungen über Stecker und Buchse realisieren. Die Crimp-Kontakte sind für Leiter von AWG 28 bis AWG 14 erhältlich. Mit den Rastermaßen 2,5 mm, 3,81 mm und 5,08 mm sind die Stecker D21, D31 und D32 für unterschiedliche Signal- und Niederspannungsversorgungen geeignet. »Dank der Auswahlmöglichkeiten in Bezug auf Rastermaße, Bauformen und Kontaktoberflächen lassen sich vielfältige Anwendungen realisieren, beispielsweise in der Robotik, der Aufzugstechnik oder dem Batteriemanagement«, so André Gorell.
- Ein weiteres Beispiel für die Weiterentwicklung von Leiterplattensteckverbindern ist die »Push-X-Technologie« von Phoenix Contact, eine neue Art des schnellen und werkzeuglosen Anschlusses: Push-X bedient gegenüber der bestehenden Push-in-Anschlusstechnik ausnahmslos alle Leiterarten in direkter Verdrahtung. Herzstück dieser neuen Technologie ist eine vorgespannte Kontaktfeder. Diese Feder ermöglicht den Anschluss starrer und flexibler Leiter mit oder ohne Aderendhülse. Selbst kleinste, flexible Leiter lösen den Anschluss aus. Das Kontaktieren des Leiters erfolgt ohne Kraftaufwand, nötig ist lediglich ein leichtes Antippen der Auslösefläche innerhalb der Klemmkammer. Durch das Antippen wird die Kontaktfeder gelöst und der Leiter wird sicher und dauerhaft kontaktiert. Das Lösen angeschlossener Leiter erfolgt wie bei der Push-in-Technik durch das Betätigen des orangen Pushers. Zeitgleich mit dem Lösen des Leiters wird die Kontaktfeder für einen erneuten Verdrahtungsvorgang vorgespannt. Lucas Lässig, Produktmanager, verdeutlicht: »Dank der Kompatibilität zu bewährten Grundleisten von Phoenix Contact können wir jetzt mit ‚XPC‘ eine besonders schnelle Anschlussalternative anbieten.«
Weidmüller: Werkzeugloser Snap-in-Anschluss
Weidmüller hat für eine effiziente Verdrahtung die »Snap In«-Technologie entwickelt, konzipiert für den einfachen und werkzeuglosen Anschluss flexibler, feindrähtiger Leiter ohne aufgecrimpte Aderendhülse. Eigenen Angaben zufolge ist Weidmüller der einzige Anbieter am Markt, der solch ein breites Produktspektrum mit dieser Anschlusstechnologie anbietet – von Reihenklemmen für den Schaltschrankbau bis hin zu schweren Steckverbindern für die Bahnindustrie. Wichtiges Merkmal des Snap-in-Anschlusses ist, dass die Verbindung selbst bei schwierigen Umgebungsbedingungen mit starken Erschütterungen und Vibrationen funktionsfähig bleibt.
Zunächst hatte Weidmüller den Snap-in-Anschluss in seine festpoligen Einsätze und Module der modularen Industrie-Steckverbinder »RockStar« integriert, die wichtiger Bestandteil in vielen Maschinen und Anlagen sind. Gleichermaßen eignen sie sich für die Bahn- und Windindustrie. Inzwischen ist der Snap-in-Anschluss in weitere Produktreihen von Weidmüller eingezogen, wie die »Klippon Connect«-Reihenklemmen sowie die innovativen »Omnimate 4.0«-Leiterplattensteckverbinder, um Verdrahtungsprozesse zu beschleunigen.
Auch Omnimate 4.0 ist ein gutes Beispiel dafür, dass die Steckverbinderindustrie den Leiterplattensteckverbinder immer weiter entwickelt. Zum Beispiel sind die Gerätehersteller gefordert, immer kürzere Entwicklungszyklen zu realisieren. Dies ist eine Herausforderung, die auch Auswirkungen auf die Geräteanschlusstechnik hat. Mit Omnimate 4.0, einer neuen Produktplattform, unterstützt Weidmüller seine Kunden bei der Geräteentwicklung: Mithilfe des »Weidmüller Configurator« (WMC) können sie unzählige Kombinationen für Signal-, Power-, Daten- oder sogar hybride und intelligente Schnittstellen zusammenstellen. Das Besondere: Dank der vorgefertigten Einzelteile kann Weidmüller die vom Kunden konfigurierten, individuellen Schnittstellen innerhalb von nur wenigen Tage liefern.
binder: Norm-Steckverbinder für das IIoT
»Das Industrial IoT treibt die Entwicklung in sämtlichen Industriezweigen an. Im Mittelpunkt stehen intelligente Netzwerkknoten, etwa Sensoren, Aktoren oder Steuerungen, deren Zahl unaufhaltsam wächst. Sie alle sind – selbstverständlich – auf leistungsfähige, hochwertige, aber auch wirtschaftliche Verbindungslösungen angewiesen«, sagt Markus Binder, Geschäftsführer von binder. »Viele unserer Komponenten wie M8- oder M12-Produkte gehören hier zur Standardausrüstung der Industrie.«
Bei binder beobachte man zudem den Fortschritt sehr genau sowie die konkreten Bedürfnisse der Kunden: »Beispielsweise haben wir den Bedarf an Single-Pair-Ethernet als besonders nachhaltige Datenschnittstelle im Automatisierungsfeld früh erkannt und werden hier in Kürze dedizierte Produkte anbieten können«, kündigt Markus Binder an. »Ein anderes Beispiel ist unsere NCC-Technologie. Die innovativen Steckverbinder bieten industrierelevanten Schutz auch im ungesteckten Zustand, und das bedeutet einen entscheidenden praktischen Vorteil in der Medizintechnik, aber auch für Messaufgaben oder Signage-Anwendungen im Außeneinsatz«, so der Geschäftsführer zu den Trends im Bereich der Verbindungstechnik.
Eines der aktuell wichtigsten Produkte im Portfolio der binder-Gruppe ist der genormte M12-Flanschsteckverbinder mit L-Kodierung und Tauchlötkontakten. In Leiterplatten eingelötet, unterstützt dieser Leistungssteckverbinder den Trend zur Dezentralisierung. Die Steckverbinder der Serie 823 sind für das Hand-, Wellen- und insbesondere Reflow-Löten auf Leiterplatten in Automatisierungsanwendungen geeignet, die typischerweise strikt beschränkten Einbauraum bieten. Dort dienen sie als elektromechanische Schnittstellen bei der Spannungs- und Stromversorgung industrieller Geräte bis 63 V (DC) und 16 A – beispielsweise in Industrial-Ethernet-Anwendungen im Profinet-Umfeld.
Mit dem Trend zur dezentralisierten Automation schreitet auch die Miniaturisierung fort: Feldgeräte wie Sensoren, Aktoren, Steuerungen oder Industriecomputer schrumpfen; demgegenüber steht eine Zunahme ihres Funktionsumfangs und somit ein wachsender Leistungsbedarf. Die Geräte werden somit immer dichter mit Schnittstellen bestückt, was die anwenderseitige Forderung nach kompakten Steckverbindern zur Folge hat. L-kodierte M12-Verbinder sind hier eine platzsparende Alternative zur der etablierten 7/8-Zoll-Anschlusstechnik.
ODU: Trend hin zu Fiber-Optic
Im Vergleich zu Kupferleitungen kann die Fiber-Optic-Technologie zahlreiche Vorteile bieten, etwa hinsichtlich Übertragungsreichweiten, Gewichtsreduzierung, elektromagnetischer Verträglichkeit und Skalierbarkeit.
Im letzten Jahr hat ODU deshalb die Markteinführung des »ODU Fiber Optic«-Portfolios gestartet, mit dem eine schnelle und störungsfreie Übertragung insbesondere in anspruchsvollen Umgebungen möglich ist. »Während beispielsweise Twisted-Pair-Kupferkabel für die Übertragung von Ethernet Übertragungsgeschwindigkeiten bis 10 Gbit/s auf einer Länge bis zu 100 m übertragen können, ermöglicht eine Singlemode-Glasfaser die gleiche Datenrate über bis zu 40 km«, veranschaulicht Nicol Schindlbeck, Head of Corporate Marketing & Communications bei ODU. Das Marktinteresse sei demensprechend hoch. »Wir liefern Qualität und Stabilität, sodass wir mit unseren optischen Technologien breite und anspruchsvolle Anwendungen bedienen können«, erläutert Nicol Schindlbeck.
ODU bietet ein Basisportfolio an Glasfaser-Standardprodukten an und entwickelt zudem kundenspezifische Lösungen. »Unsere ‚Expanded Beam Performance‘-Produkte zählen dabei zu den Produkt-Highlights. Die Technologie bietet High-End-Übertragungseigenschaften bis 25.000 Steckzyklen bei einem geringen Reinigungsaufwand. Selbst bei mechanischer Belastung, Umwelteinflüssen und rauen Umgebungsbedingungen bleibt die optische Leistung unverändert stabil«, führt Schindlbeck weiter aus. Die „Expanded Beam“-Technologie kommt ohne direkte Kontaktierung aus. Bei ihr wird das Lichtsignal durch eine Strahlaufweitung innerhalb des Stecksystems von einem Kontakt zum anderen übertragen. Dies geschieht durch spezielle Linsen. Der Übertragungsbereich des Lichts wird dadurch deutlich vergrößert und ist somit weniger störungsanfällig.
Yamaichi Electronics: Schnelle Übertragung, schneller Anschluss
Yamaichi Electronics bietet Steckverbinder für verschiedene Märkte an; applikationsübergreifend sind laut Manuela Gutmann, Division Manager Connector Solutions, immer wieder zwei Themen relevant: High Speed und Usability.
Für 112G – als neuen Stand der Technik – hat Yamaichi Electronics ein umfangreiches Portfolio für Verbindungstechnik im Bereich Data-Networking-Anwendungen entwickelt. Die Marktanforderungen an 112-Gbit/s-PAM4-Konnektvität für optische Transceiver steigen ständig. Als führendes Unternehmen in diesem Marktsegment will Yamaichi neue Maßstäbe bei der Signalintegrität bei Steckverbindern bis 112G-NRZ und bald auch 224G-PAM4 setzen. »Die nächste Generation der 224-Gbps-Systeme ist bereits in der Entwicklung«, betont Manuela Gutmann.
Hinsichtlich der Usability gewinnt die Push-Pull-Verriegelung weiter an Bedeutung. »Diese Technologie haben wir mittlerweile in unsere unterschiedlichen Produktserien wie Y-CIRC M, Y-CIRC-P, Y-SPE und Y-CON integriert und werden das Portfolio weiter ausbauen«, so Gutmann. »Im weiteren Sinne setzen wir die Technologie sogar bei unseren internen Steckverbindern ein: Unsere non-ZIF-Stecker ‚Y-Lock’ zeichnen sich ebenfalls durch eine einfache, sichere und zuverlässige Verriegelung aus.«
Daneben beschäftigt sich Yamaichi Electronics mit Single-Pair-Ethernet. Die Technologie hat großes Potenzial, sich künftig in Anwendungen der Automatisierung und Gebäudeautomation zu etablieren. »Auch wir sehen in der Technologie, die in aller Munde ist, ein wichtiges Element für die Automatisierungstechnik«, bestätigt Manuela Gutmann. »SPE ist bei uns allerdings auch in anderen Produktbereichen von Relevanz, denn mit den Steckverbindern Y-HDE und Y-CIRC bieten wir bereits die entsprechenden Produkte für Automotive und Testing an.«
Metz Connect: Feldkonfektionierbare M12-Stecker
Bei Metz Connect sind es unter anderem die feldkonfektionierbaren M12-Steckverbinder, die hohes Interesse beim Kunden wecken, in der Bauform mit D- und X-Kodierung. Der Kunde profitiert von einer einfachen Montage, die ohne Spezialwerkzeug möglich ist. Des Weiteren zeichnen sich die Steckverbinder durch ihr metallisch vollgeschirmtes und durchgängig robustes Gehäuse aus. Hinzu kommen hohe mechanische und elektrische Festigkeit; im gesteckten Zustand sind sie vor Staub und Wasser geschützt bis IP67. »Die kompakte Bauform des Steckverbindersystems erlaubt die Verwendung in sehr beengten Umgebungen; somit können wir die Anforderungen unserer Kunden nach einer hohe Packungsdichte erfüllen«, erklärt Jochen Metz, Geschäftsführer von Metz Connect.
»Der Großteil der Ethernet-Anwendungen liegt momentan im Bereich von 100 Mbit/s. Wir sehen allerdings einen starken Anstieg an Gigabit-Anwendungen, zum Beispiel durch visuelle Systeme wie Kameras, Sensoren und Inspektionssysteme im Anlagenbau.«
ept: High-Speed-Stecker als Allrounder
Maximale Flexibilität beim Elektronikdesign, diesen Kundenwunsch will ept mit seinem skalierbaren Board-to-Board-Steckverbindersystem »Zero8« erfüllen. Weil das System so variabel ist, lässt es sich in vielen Industrien einsetzen, wie Automatisierung, Automotive, Bahnindustrie und Kommunikationstechnik.
Das Produktprogramm Zero8 umfasst verschiedene Steckverbinder in diversen Polzahlen und Bauhöhen. Dadurch ergeben sich viele Freiheiten bei der Konstruktion: Vier verschiedene Höhenprofile ermöglichen Leiterplattenabstände zwischen 6 und 21 mm. So können auch größere Leiterplatten-Distanzen überbrückt werden, wie sie z. B. durch Kondensatoren oder Induktivitäten bei Frequenzumrichtern entstehen. Beide Steckerhälften – Plug und Socket – sind sowohl gerade als auch gewinkelt verfügbar und ermöglichen somit horizontale, vertikale sowie Mezzanine-Verbindungen.
Simulationen zeigen, dass sämtliche Stecker aus der Familie Zero8 eine optimierte Signalintegrität aufweisen und bei 16 Gbit/s bestens geeignet sind für die Übertragung von PCIe 4.0 und Industrial Ethernet. Durch die optionale EMV-Schirmung gewährleistet die geschirmte Ausführung des Steckers einen High-Speed-Signalfluss ohne Qualitätsverluste.
Vor Kurzem hat sich die PICMG bei der Standardisierung von »ModBlox7« für den Steckverbinder Zero8 von ept entschieden. Der neue herstellerübergreifende Standard für modulare Industrie-PCs zielt vor allem auf Bus- und Bahnanwendungen ab und soll hier Kosten reduzieren und die Nachhaltigkeit fördern.
