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Spirflame-Crimp-Draht-Hochgeschwindigkeits-Lötsystem LA2050.
Lotdrahtzufuhr und Gas-Mikrodüse zielen auf die Lötstelle.
Partiell verzinnter Crimp.

Ohne sicherheitstechnisch relevante Kabelverbindungen tut sich im heutigen Automobil praktisch gar nichts mehr zum präventivem oder ultimativem Schutz der Insassen. Einer der sicherheitstechnischen Schwachpunkte einer Kabelverbindung sind die Pressverbindungen (Crimps) zwischen der metallischen Crimphülse und der Drahtseele.

Diverser Aufwand wird getrieben um diese Pressverbindung in der Massenfertigung möglichst zuverlässig herzustellen. Die mechanische Abzugskraft der Crimphülse vom Draht gibt einen gewisse kurzfristige Sicherheit. Eine langfristige Aussage über das Verhalten in der Praxis kann nicht wirklich extrapoliert werden, wie z. B. die Korrosion in der Crimpverbindung selbst. Also werden kritische Crimpverbindungen mit einem Plastikseal gegen mögliche Umwelteinflüsse abgeschirmt – trotzdem kommt es zu Fehlfunktionen.

Das Crimpgebilde

Das Crimpgebilde „atmet“ gezwungenerweise die einwirkende Umgebung: Temperaturschwankungen können im Motorraum sehr intensiv werden. Sind dann auch noch im Winter Salznebel (Aerosole) präsent, so werden diese trotz Schutz bis zum und via Kapillaren in die Crimpverbindung vordringen und dort langzeit-korrosiv wirken.

So eine Korrosion einer einzelnen Verbindung ist statistisch betrachtet ist ein sehr seltener Vorgang, werden aber Milliarden solcher Crimp in Autos eingebracht, so neigt sich die Statistik schon zur Risikoseite. Die Produktehaftpflicht tut dann das Nötige und das Risiko wird als gewichtig klassifiziert.

Gegenmaßnahmen

Die gefürchteten, weil ohne destruktive Tests nicht detektierbaren Kapillaren, werden einfach, so vorhanden, mit Bleifrei-Lot aufgefüllt. Diese Unmengen an Kabelverbindungen müssen aber in möglichst kurzer Zeit hergestellt werden, daher der Siegeszug der Crimpkontakte. Nun soll diese thermisch gut leitende und auch etliche thermische Masse aufweisende Verbindung rasch auf Schmelztemperatur eines Bleifreilotes hochgetrieben werden – rasch wegen dem Isolationsmantel am Kabel selbst.

Der schwere Elektro-Lötkolben liefert an der Kolbenspitze zuverlässig, gleichmäßig und repetierbar Wärme. Mechanischer Abrieb, Verzunderung, Oxydation der Lötkolbenspitze, das sind alles unangenehme, kaum bis gar nicht prozesstechnisch kontrollierbare Variablen, die dieses Verfahren in Frage stellen.

Mit einer massiven Stromzange reichlich Kilo-Ampère in die definitionsgemäß elektrisch gut kontaktierte, also sehr niederohmige Crimpverbindung zu pumpen, wäre eine weiter Möglichkeit. Hohe Anpressdrücke sollen den Übergangswiderstand zwischen Zangenelektroden und Crimphülse klein – konstant wird er wohl weniger sein – halten. Elektrodenabbrand, mechanische Verformung von Crimphülse und auch der Elektroden, das wird in der Großserie schwierig in einem engen Toleranzband zu halten sein.

Der Laser kann zwar lokal eine sehr hohe Energiedichte aufbauen, eine Metalloberfläche kann hurtig aufgeschmolzen werden. Aber der Wunsch ist es binnen vernünftiger Zeit eine größere Metallmasse gleichmäßig und durchgängig zu erwärmen. Die Erwärmung ist die Folge der Absorption der Strahlung an der Objektoberfläche. Absorption ist aber deutlich von der Oberflächenbeschaffenheit (glänzend, matt, rauh, hell, dunkel, oxydiert, …) abhängig und da mischen aber auch noch die Flussmitteldämpfe als Zerstreuer und Absorber im Strahlengang mit.

Alternative: Die Gasflamme

Die Wärme einer Gasflamme dringt bekannterweise von der Oberflächenbeschaffenheit her unbeeinflusst in Metallkörper ein. Wie bekömmlich ist aber so eine ordinäre Gasflamme für den Crimp und das Isolationsmantel des Kabels? Wie lässt sich die für die Automatisation unbedingt notwendige Kalorienzufuhrstabilität bewerkstelligen? Eine Flamme wäre also ideal wenn man deren Parameter fest im Griff hätte.

Die Elektrolysetechnik

Die weltweite patentierte Spirflame-Mehrzellerelektrolysetechnik erzeugt das benötigte Brenngas Wasserstoff und das Oxydationsmittel Sauerstoff im verbrennungstechnisch optimalstem Verhältnis von 2H zu 1O aus Wasser (H2O). Das Verbrennungsprodukt ist etwas Wasserdampf – umweltfreundlicher geht es nicht. Die aus der Spirflamme gezogene Wärmeenergie stammt aus der Haussteckdose.

Diese Technik erzeugt das Gas je nach Bedarf, also just-in-time, mit niedrigem Druck von maximal 150 mBar, also ohne gefährliche Lagerhaltung.

Die optimale und unveränderbare Gasmischung bewirkt eine eindeutige und stabile Reaktionstemperatur bei der Verbrennung. Es gibt also keine Überraschungen durch Mischeffekte. Die pro Sekunde freigesetzte Wärmeenergie entspricht der pro Sekunde zur Verbrennung gebrachten Gasmenge. Diese Gasmenge wiederum ist in direkter, linearer Abhängigkeit vom Elektrolysestrom.

Und der Elektrolysestrom lässt sich elektronisch regulieren und stabilisieren und er hat auch keine seitliche Wärmeabstrahlung. In der Praxis werden nun mit diesen, allein durch die Brennerdüse und anstehendem Gasdruck bestimmten Flammlängen zwischen unter 1 mm bis zu 250 mm Länge Crimp-Drahtverbindungen von 0,16 mm² bis daumendick mit Lot verfüllt.