Steckerkappen und Schutzlösungen für EV-Hochvolt-Anwendungen

Bauteile und Zubehör, die für die Konstruktion von Elektrofahrzeugen im Hochvolt-Bereich eingesetzt werden, stellen Entwickler vor besondere Herausforderungen. Aufgrund der hohen Spannungen müssen die Produkte besonderen Sicherheitsanforderungen genügen und robust gegenüber mechanischen und thermischen Belastungen sein. Gleichzeitig ist ein platzsparendes Design gefragt, da der Bauraum oft sehr begrenzt ist. Die Funktionsfähigkeit von im Fahrzeug verbauten Teilen darf durch Wasser, Chemikalien oder Salze nicht beeinträchtigt werden. Zudem sollten sie so leicht wie möglich sein, denn jedes Gramm an Gewicht wirkt sich auf die spätere Reichweite des Fahrzeugs aus.

Die Pöppelmann-Gruppe mit ihren Divisionen K-TECH und KAPSTO beherrscht als Zulieferer in diese Branche die Umsetzung dieser Vorgaben. Sie hat sich mit ihrem Produktportfolio und ihren Dienstleistungen unter anderem auf die Bedürfnisse des E-Mobility-Segments eingestellt. Der Hersteller ist spezialisiert auf die intelligente Produktentwicklung. Dazu greifen die Entwickler der verschiedenen Divisionen auf ihre Erfahrungen im Kunststoff- und Automobilbereich zurück. Weil in der Branche eine kurze Time-to-Market erfolgsentscheidend ist, sorgt Pöppelmann mit seinen Katalogprogrammen der Geschäftsbereiche K-TECH und KAPSTO für eine schnelle Verfügbarkeit von Produkten, die Konstrukteuren durch verschiedene Features und Funktionen die Arbeit vereinfachen. Darunter sind zahlreiche Artikel für Hochvolt-Anwendungen, unter anderem Teile, die im Fahrzeug verbaut werden, sowie temporär genutzte Schutzlösungen. Letztere kommen während der Lagerung und des Transports von Bauteilen zum Einsatz und werden später wieder entfernt.  

Am Anfang der Entwicklungsarbeit steht die Prüfung der verschiedenen Parameter auf Basis der CAD-Daten, z. B. welche Festigkeit des Endprodukts erforderlich ist, welcher Temperatur es standhalten muss und welche Anforderungen es bezüglich Flexibilität bzw. Formstabilität erfüllen soll. Die Produktentwicklung findet in allen Geschäftsbereichen nach dem Eco-Design-Prinzip statt. Dabei werden die Umweltauswirkungen eines Artikels entlang seines gesamten Lebensweges berücksichtigt und so gering wie möglich gehalten – von der Rohmaterialherstellung über die Herstellung des Produkts selbst bis hin zu seiner späteren Entsorgung. Alle Aktivitäten der vier Divisionen des Herstellers, die auf dieses Ziel einzahlen, bündelt die Unternehmensgruppe in ihrer 2018 ins Leben gerufenen Initiative Pöppelmann blue. Mit vereinten Kräften der R&D werden ressourcenschonende Produkte in den verschiedenen Sparten unter konkreten Nachhaltigkeitsvorgaben erarbeitet und, wo möglich, die Kreislaufwirtschaft als wirkungsvollster Hebel genutzt, um dieses Ziel zu erreichen.

Die Fertigung von Funktionsmustern im 3D-Druck, die bei Pöppelmann inhouse stattfindet, unterstützt und beschleunigt die Entwicklungsarbeit. Damit die Serienprodukte der vom Anwender geforderten Qualität entsprechen, werden sie im Labor des Herstellers umfassend im Hinblick auf den vorgesehenen Einsatzzweck geprüft. Das umfasst beispielsweise auch den von den Anwendern geforderten Design-Verification-Report. In mechanischen Prüfungen werden unter anderem die Montage- und Demontagekraft, die z. B. für Produkte wie Kunststoffkappen aufgewendet werden müssen, ermittelt, damit die Serienprodukte die Vorgaben der Automobilindustrie vollumfänglich erfüllen. Nach Bestätigung der laborgetesteten Funktionalität und Maßhaltigkeit der Produkte werden dann im hauseigenen Werkzeug-Technologie-Zentrum die entsprechenden Werkzeuge gefertigt, damit die Serienherstellung starten kann. Auf diese Weise sind auch zahlreiche Produkte für Hochvolt-Anwendungen entstanden.

Der Geschäftsbereich Pöppelmann K-TECH ist auf die Entwicklung und Serienproduktion präziser technischer Kunststoffbauteile spezialisiert, die vor allem in der Automobilindustrie eingesetzt werden. Unter dem Namen Protectors4Connectors (P4C) hat K-TECH ein umfangreiches Katalogprogramm an Zubehörteilen zusammengestellt und sich unter anderem auf Batterien von Elektrofahrzeugen konzentriert. Hier hat das Unternehmen in der Auslegung der Steckerkappen für die Hochvolt-Stecker der Batterien Potenzial für deutliche Verbesserungen erkannt. Die Division entwickelte eine Steckerkappe, die platzsparend ist und universell für die Stecker gängiger Markenhersteller genutzt werden kann. Sie erlaubt Konstrukteuren viel Flexibilität in der Anwendung und im Verbau. Das Design der neuen Steckerkappe ist so ausgelegt, dass sie alle am Markt verfügbaren Varianten der Hochvolt-Stecker HPS40-2 2+2 abdeckt. Sie erleichtert Konstrukteuren durch zahlreiche Optimierungen den Einsatz.

Die Steckerkappe ist klein und kompakt und daher besonders platzsparend. Durch die Rippenstruktur auf der Oberfläche wurde die Handhabung ergonomisch angepasst und bietet Anwendern damit eine Montagehilfe: Die Kappe lässt sich besser greifen und aufstecken, was ihren Verbau vereinfacht und beschleunigt. Dabei ist das Aufsetzen der Kappe nicht richtungsgebunden. Auch die Ausrichtung des Kabels lässt sich der Verbausituation flexibel anpassen. Das verschafft Konstrukteuren noch mehr Möglichkeiten in der Gestaltung. Dazu ist die Kappe universell nutzbar: Sie lässt sich entweder direkt auf Hochvolt-Stecker HPS40-2 2+2 oder auf eine mögliche Endkappe montieren und deckt dabei sämtliche am globalen Markt verfügbaren Endcap-Varianten ab. Optional ist die Steckerkappe mit und ohne Kabelbinderaufnahme sowie mit und ohne Wellrohrprofil verfügbar.

Sind temporäre Schutzlösungen für Elektrofahrzeug-Bauteile gefragt, ist die Division Pöppelmann KAPSTO der richtige Ansprechpartner. Sie entwickelt und produziert Schutzkappen und Schutzstopfen, die Automobilzulieferer dabei unterstützen, ihre Bauteile für den Fahrzeugbau zuverlässig vor Verschmutzung, Feuchtigkeit oder Beschädigung zu bewahren. Darunter sind Kappen für den Hochvolt-Bereich im E-Mobility-Segment, die standardmäßig aus Post-Consumer-Rezyklaten (PCR) gefertigt werden und in ihrer Ausführung viele Wünsche der Anwender aufnehmen.

Die Steckerkappen GPN 380 und GPN 384 für Hochvolt-Steckverbindersysteme sind auf unterschiedliche Hochvolt-Stecker abgestimmt, schützen diese vor Beschädigung zwischen den verschiedenen Produktionsschritten und verhindern einen Schmutzeintrag bei Lagerung und Transport. Sie eignen sich für Hochvolt-Steckverbindersysteme verschiedener gängiger Hersteller. Die Schutzkappen der beiden Normreihen zeichnen sich durch ein funktionales Design aus. Sie sind mit rutschfesten Griffflächen ausgestattet, welche eine schnelle Demontage unterstützen, und lassen sich – mit Ausnahme der GPN 380, Form A – beidseitig montieren. Sie leisten eine sichere Abdichtung und bieten Hochvolt-Steckern Schutz vor Spritzwasser aus allen Richtungen gemäß Schutzklasse IPX4, je nach konkreter Steckerausführung und Qualität.

Eine weitere HV-Steckerabdeckung mit der Bezeichnung GPN 385 wurde für Hochvolt-Kontaktanschlüsse der Serie TE HV 280 konzipiert. Ihre rutschfesten Griffflächen vereinfachen die Montage und Demontage. Die Schutzkappe sorgt für eine zuverlässige Abdichtung bei Hochdruck-/ Dampfstrahlreinigung nach IPX9K (spezifisch für Straßenfahrzeuge), je nach konkreter Steckerausführung und Qualität. Für mehr Ressourcenschonung sind diese Hochvolt-Schutzlösungen für das E-Mobility-Segment standardmäßig aus 100 Prozent Post-Consumer-Rezyklat (PCR) im eingesetzten Kunststoff verfügbar. Die Produkte tragen das Umweltzeichen Blauer Engel. Die nachhaltigen Schutzlösungen wurden unter Beteiligung von Unternehmen aus dem Automobilsektor entwickelt. Anwender können mit deren Verwendung einen Beitrag zu mehr Ressourcenschonung in ihren Produktionsprozessen leisten und dabei eigene Umweltziele erreichen. In ressourcenschonender Ausführung erfüllen sie schon heute zukünftige Anforderungen der Industrie.

Durch den Übergang zur E-Mobilität befindet sich die Automotive-Branche in einem starken Wandel. Kundenanfragen werden immer spezifischer und damit die Entwicklungsarbeit von Pöppelmann immer anspruchsvoller. Bei technischen Bauteilen und Schutzelementen sind oft besondere Geometrien und sehr spezielle Produkteigenschaften gefragt. Die Pöppelmann-Gruppe ist dank ihrer Entwicklungskompetenz in der Lage, immer wieder schnell neue Lösungen bereitzustellen und erweitert ihr Katalogprogramm kontinuierlich um neue Artikel. Die Entwicklungen aus den Pöppelmann Divisionen K-TECH und KAPSTO belegen, dass sich mit einem durchdachten Design häufig gleich mehrere Vorteile herausholen lassen, die Konstrukteuren die Arbeit leichter macht.

Bei besonderen Wünschen, die z. B. durch eine spezielle Verbausituation entstehen, ist der Hersteller innerhalb kurzer Zeit in der Lage, Standardartikel anzupassen oder auch individuelle Entwicklungen umzusetzen. Das Ziel ist, für alle gängigen Hochvolt- und Niedervolt-Stecker im E-Mobility-Bereich Lösungen anzubieten – bestenfalls schon im schnell verfügbaren Katalogprogramm. Weil die Wünsche der jeweiligen Anwender so vielfältig sind, wird es langfristig für jedes Steckermodell verschiedene Lösungen von Pöppelmann geben. (na)