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Bild 1: High-Reliability-Steckverbinder für besonders hohe Anforderungen. (Bild: Heilind)

| von Matthias Oettl, Martin Ortgies

Eckdaten

Der Distributor Heilind liefert Steckverbinder für besonders hohe Anforderungen. Welche Herausforderungen hier im Besonderen gemeistert werden müssen, beschreibt der Artikel.

Wenn es um eine größere Sicherheit, Zuverlässigkeit und Robustheit geht, müssen Steckverbinder vor allem fünf Herausforderungen meistern: Stöße und Vibrationen setzen Steckverbinder unter hohen mechanischen Stress. Wenn solche Anforderungen länger einwirken, können sich Schrauben lösen und das Material von Verriegelungen kann ermüden. Deshalb wurden unterschiedliche Verriegelungssysteme entwickelt. Einfache Schraubverbindungen sind zunächst durch Bajonettverschlüsse abgelöst worden. Schließlich hat sich die Schraubensicherung mit einer integrierten Ratsche durchgesetzt, die alle Viertelumdrehung einrastet und so das unbeabsichtigte Lösen der Verschraubung verhindert. Darüber hinaus gibt es noch weitere Spezialstecker, die beispielsweise in explosionsgeschützten Bereichen eingesetzt werden. Zudem wird in Dichtigkeitsklassen unterschieden oder nach der Anzahl der geforderten Steckzyklen.

Abschirmung von Steckern und Kabeln

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Bild 1: High-Reliability-Steckverbinder für besonders hohe Anforderungen. Heilind

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Bild 2: Stecker aus Heilind-Produktion. Heilind

604_Heilind_Bild_3_Stecker wird vergossen

Bild 3: Der bereits bedruckte und verpresste Stecker wird mit rotem Silikon abgedichtet. Der Silikonrand wird in präziser Handarbeit begradigt. Heilind

Bei Anwendungen in der Bahntechnik, bei Luftfahrzeugen oder Steuerleitungen gelten besonders hohe Sicherheitsanforderungen. Insbesondere bei Datenverbindungen soll die ungestörte Signalgewinnung und Signalübertragung sichergestellt werden. Hier werden bei Steckverbindern und Kabeln spezielle Abschirmungen eingesetzt. Sie schützen auch gegen die nachteilige gegenseitige Beeinflussung, das sogenannte Übersprechen mehrerer Signalkanäle.

Einsatz in verschmutzten und rauen Umgebungen

Bei Einsatzbereichen in der Industrie, im Transportbereich, auf Baustellen, der Medizin oder der Bahn müssen Steckverbindungen unterschiedlichsten Belastungen wie Staub, Wasser, Chemikalien, Temperaturen oder mechanischen Anforderungen standhalten. Hier sind sehr verschiedene Schutzmechanismen verfügbar. In Industrie, Medizin und Bahntechnik gewährleisten nur zertifizierte Stecker einen ausreichenden Schutz.

Sicherheitsrelevante Anwendungen

Für den Einsatz in der Luftfahrt, Raumfahrt, Marine, bei der Öl- und Gasförderung oder dem Militär werden besonders hohe Anforderungen an die Sicherheit, Langlebigkeit und Zuverlässigkeit von Teilen gelegt. Wichtig ist, dass die Anforderungen entlang der gesamten Lieferkette gelten und exakt dokumentiert werden müssen.

Nachweis der Umweltverträglichkeit

Die Herstellungsprozesse und mögliche Auswirkungen auf die Gesundheit des Menschen oder auf die Umwelt sind immer stärker im Fokus. Hier gelten Verordnungen wie Reach (Registration, Evaluation, Authorisation of Chemicals) oder RoHS (Restriction of Hazardous Substances). Ursprünglich galten etliche befristete Ausnahmeregelungen, beispielsweise für die kadmierten selbstheilenden Oberflächenbeschichtungen, die zunehmend auslaufen. Sie sind nur noch für wenige Sonderbereiche zulässig, da RoHS und Reach die zum Einsatz kommenden Stoffe verbieten. Hier hat es wichtige Entwicklungen gegeben, was den Einsatz von konformen Beschichtungen angeht. Es ist deshalb wichtig, die Anwendung und deren Anforderungen an Umweltbedingungen, Schirmung etc. genau zu kennen, um die richtige Auswahl treffen zu können.

Viele Neuentwicklungen bei Steckverbindern

Heilind Electronics bedient den nordamerikanischen Markt bereits seit den 70er Jahren und hat sehr enge Beziehungen zu mehr als 100 Herstellern. 25 davon sind bereits auf dem deutschen und europäischen Markt verfügbar und weitere werden noch folgen. Dabei haben die Hersteller sehr unterschiedliche strategische Ausrichtungen. Einige zeichnen sich durch eine große Fertigungstiefe aus und stellen auch die einzelnen Komponenten der Stecker selbst her. Die geringere Abhängigkeit von Zulieferern ermöglicht höhere Qualität und eine kürzere Reaktionszeit. Das hat allerdings seinen Preis. Andere sind auf Sonderprodukte oder das Projektgeschäft fokussiert.

Es gibt bei Steckverbindern viele Neuentwicklungen, weil immer mehr Leistung auf kleinen Durchmessern übertragen werden muss. So setzen sich auch Hybridstecker verstärkt durch, die sowohl Strom und Daten übertragen. Die Miniaturisierung wurde möglich, weil die Zahl der Kontaktierungspunkte je Verbindung auf zwei, vier, acht und inzwischen auf den gesamten Käfig im Buchsenkontakt erhöht wurde. Die Stromleistung lässt sich zudem durch verbesserte Isolierkörper-Materialien erhöhen. Dadurch verringert sich das Rastermaß zwischen den einzelnen Kontakten.

Auf der nächsten Seite geht es um Rundsteckverbinder für hohe Vibrations- und Schockfestigkeit

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Bild 4: Gehäuse und Insert werden verpresst. Anschließend wird der Stecker bedruckt und im Ofen gebrannt. Heilind

UTO von Souriau ist eine Rundsteckverbinderserie aus Metall, die für den industriellen Markt zugeschnitten ist. Sie ist im gesteckten Zustand staubgeschützt und wasserdicht nach IP68/69K. Die Steckverbinder mit Bajonettverschluss basieren auf der militärischen MIL-DT-26482-Norm, das heißt sie trotzen rauen Umgebungsbedingungen wie hohen Vibrationen oder extremer Feuchtigkeit. Ihre Konstruktion ist jedoch speziell für Industrieanwendungen konzipiert.

Die Steckverbinderserie kommt sowohl in der Verkehrsüberwachung als auch in Industrieanwendungen zum Einsatz. Da UTO alle Anforderungen an das Brandverhalten von Werkstoffen und Komponenten gemäß DIN EN 45545 im Innen- und Außenbereich erfüllt, ist sie darüber hinaus zugelassen für Bahnanwendungen. Hier wird sie unter anderem in Bremssystemen, Klimaanlagen und Türkontrollsystemen eingesetzt.

Die Serie verfügt über eine 1/3-Bajonettkupplung, die durch Führungsnasen blind steckbar ist und das Verletzungsrisiko minimiert. Die Verbindung wird durch einen hörbaren Klick gesichert und ist für mindestens 500 Steckzyklen ausgelegt. Außerdem ist die Serie salzsprühbeständig und EMI/RFI-geschirmt. Weiterhin bietet die Serie eine lange Lebensdauer und einen reduzierten Wartungsaufwand.

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Bild 5: Heilind hat alle Komponenten für die eigene Steckerfertigung am Lager und kann so auch die Stückzahl „Eins“ liefern. Heilind

Neben den industriellen Trim-Trio-Kontakten, die in großen Stückzahlen produziert werden und auf Rolle erhältlich sind, greifen die Steckverbinder auf in der Industrie gebräuchliche Kabelverschraubungen zurück. Die ein- und ausschraubbaren Trim-Trio-Kontakte sind in Crimp-, Löt- und Einlötausführungen erhältlich. Mit den Crimpkontakten ist es beispielsweise möglich, die Einzelleitungen vorzubereiten und vor Ort nur noch den Steckverbinder zu installieren. Das erspart das Zurückgreifen auf kostenintensive komplett vorkonfektionierte Leitungen.

Rundsteckverbinder aus Kunststoff stoßen bei großen Gehäusegrößen unter starker Vibrations- und Schockbeanspruchung schnell an die Grenzen ihrer mechanischen Belastbarkeit. Die UTO-Serie ist im widerstandsfähigen Metallgehäuse auch in Gehäusegrößen 20, 22 und 24 verfügbar.

Die richtige Steckerauswahl

Welcher Stecker sich für welche Anwendung am besten eignet, ist eine Wissenschaft für sich. Heilind klärt im Gespräch mit Kunden zunächst, welche Leistung übertragen werden muss und ob eine hybride Power-Signal-Übertragung sinnvoll ist. Damit wird die Steckerauswahl bereits zu 80 Prozent eingegrenzt. Im nächsten Schritt wird geklärt, welchen Belastungen die Steckverbindung unterliegt und ob es Optionen für bestimmte Hersteller gibt.

Für jede Spezialanforderung gibt es eine spezifische Lösung. Bei der Direktkontaktierung auf die Platine gibt es zum Beispiel die Möglichkeit, mit oder ohne Schulter zu befestigen. Letztlich entscheiden die spezifische Anforderung, die Verfügbarkeit und der Preis über die Auswahl. Wenn es bei Steckverbindern auf eine lange Lieferfähigkeit ankommt, müssen Abkündigungen und Re-Zertifizierungen vermieden werden. Für die Auswahl solcher Produkte ist viel Spezialwissen und Erfahrung notwendig. Deshalb hat Heilind ein Produkt-Marketingteam aufgebaut, das über das technische Know-how für einzelne Produkte verfügt.

Heilind fertigt Steckverbinder

Bei der Verfügbarkeit gibt es aktuell eine Spannbreite von vier bis 18 Wochen. Für einige Hersteller fertigt Heilind die Stecker deshalb in Lizenz. Dadurch wird die Lieferzeit auf maximal fünf Tage reduziert. Das ist für viele Projekte entscheidend.

Heilind hat dabei den Vorteil, als Lizenzfertiger offiziell in den Fachgremien der Hersteller vertreten zu sein. Hier werden die Verarbeitungsrichtlinien für konfektionierte Kabel und Leitungen gemäß VG 96927 erstellt. Dadurch hat der Distributor einen sehr tiefen Einblick in den Herstellungsprozess.

Das Unternehmen betreibt zertifizierte Fertigungslinien für Steckverbinder nach gängigen ABS-, EN-, MIL- und VG-Normen. In Deutschland werden Stecker der Hersteller Souriau und Amphenol produziert. In den USA auch die Marken Aero/Conesys, Glenair, TE/Deutschland und J-Tech. Heilind hat das Material für die Steckerfertigung bevorratet. Das heißt, es ist auch die Stückzahl „Eins“ lieferbar oder individuell gewünschte Winkelcodierungen oder Verdrehstellungen. So kann der Anwender seine eigene Standardisierung festlegen und muss nicht selbst alle möglichen Steckvarianten lagern. Dafür wird der Steckkörper separat vom Zubehörteil gefertigt. Kabelklemme und Formteil-Endgehäuse können später aufgeschraubt werden.

Neben der Steckerkonfektionierung bietet das Unternehmen auch Design-In-Dienstleistungen, Bausatz-Sets und hat einen eigenen Bereich für Labeling und Verpackungen. Dahinter verbirgt sich eine große Bandbreite an kundenspezifischen Lösungen für Verpackungen, Barcoding, Labeling und Qualitätskontrollen. Mit Spezialdruckern liefert Heilind diverse Etikettenformate, Beschriftungen für Paletten oder bedruckte Schrumpfschläuche. Hier werden Teile gemäß vorgegebener Farbcodierungen eingefärbt, Produkte markiert oder Gehäuse-, Sicherungs- und Barcodeschilder bedruckt.

Matthias Oettl

Divison Manager für den Bereich MIL/Aero bei Heilind

Martin Ortgies

Fachjournalist für technische Themen

(ah)

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