Die Kabel-ID wird benötigt, um einzelne Litzen während der ganzen Produktlebenszeit von der Herstellung über die Produktprüfung bis hin zur langjährigen Produktwartung identifizieren zu können. Die Informationen müssen lesbar, beständig und abriebfest sein. Um diese Grundanforderungen erfüllen zu können, muss das Kennzeichnungsverfahren unbedingt dem Einsatzbereich des Produktes angepasst sein.
Die üblichste Kabelkennzeichnung ist die Verbindungs-ID. Aus ihr ist klar ersichtlich, wo ein Kabel oder eine Litze auf einen Kontakt, Gegenstecker, etc. angeschlossen wird. Die Verbindungs-ID verhindert eine falsche Verkabelung während der Kabelmontage, Produktmontage und der Wartung.
Viele Branchen schreiben die Rückverfolgbarkeit (Traceability) von Baugruppen und Halbfabrikaten vor. Um dies zu vereinfachen, werden Kabel oft direkt mit Firmenlogos, Seriennummern und Datencodes bedruckt oder beschriftet. Dies ist vor allem bei kostenintensiveren Baugruppen üblich, die einem elektrischen Leistungstest oder anderen Prüfungen unterzogen wurden. Wenn Betriebsstörungen oder andere Garantieansprüche auftreten, ermöglicht der einmalige Code, eine spezifische Baugruppe bis zum ursprünglichen Hersteller und dessen Prüfprotokoll zurück zu verfolgen.
Kennzeichnen mit Barcode oder Logo
Bei einigen Kennzeichnungsverfahren wird das Kabel direkt mit einem Barcode bedruckt oder beschriftet. Dabei ist zu beachten, dass der Barcode bei Kabeln unter ca 2,5 mm im Durchmesser möglicherweise vom Barcodescanner nicht mehr gelesen kann. Daher sollten sicherheitshalber vor jeder Applikation entsprechende Kabelmuster gefertigt werden.
Einige Firmen unterscheiden ihre konfektionierten Kabel gerne dadurch, dass sie sie mit ihrem Logo, Markennamen oder einer anderen eindeutigen Markierung kennzeichnen oder beschriften. Mit Ausnahme der Heißprägung bieten die meisten Kennzeichnungsverfahren diese Möglichkeit.
Kabel-ID für verbesserte Produktivität
Die Verwendung einer Kabel-ID kann sehr kosteneffizient sein, v.a. bei häufig wechselnden Applikationen mit kleinen Stückzahlen wie z.B. bei einzeln montierten Kabelbäumen. Voll eingebundene, PC-gesteuerte Kabelverarbeitungsmaschinen konfektionieren sämtliche Kabel, die für einen fertigen Kabelbaum nötig sind. Üblicherweise werden solche Kabel alle gemeinsam auf einer Ablage oder einem Kabelstapler gesammelt.
Ohne Kabel-ID wäre es schwierig, die einzelnen Kabel und ihren Bestimmungsort zu differenzieren. Wenn auf jedem Kabel die Verbindungs-ID erkenntlich ist, ist es für den Bediener klar, wie die jeweiligen Kabel in den Kabelbaum eingesetzt werden.
Ohne Kabelkennzeichnungen muss der Bediener zuerst die Kabel nach Gesamtlänge, Farbe, Abisolierlänge, Kontakt, etc. sortieren und anschließend auf einem Schema oder anderen Unterlagen nachschauen, wohin die jeweiligen Kabelenden verbunden werden müssen.
Mit einer Verbindungs-ID auf jedem Kabelende ist es, wie wenn man eine Straßenkarte und gleich die Navigationsanweisungen in den Händen zur Verfügung hätte.
Eine Kabelfarbe oder verschiedene
Bei oft wechselnden Applikationen mit kleinen Stückzahlen ist der Schlüssel zum Erfolg, die Umrüstzeit auf ein absolutes Minimum zu reduzieren. In der Kabelkonfektion dauert jeder Wechsel der Kabelfarbe eine bis mehrere Minuten. Wenn zehn unterschiedliche Kabelfarben auf eine einzige reduziert werden, können die Umrüstzeiten und somit Stillstandzeiten um 90 % verringert werden.
Falls vom Produkthersteller und allen anwendbaren Vorschriften zugelassen, bringt die Verwendung einer einzigen Kabelfarbe gegenüber von mehreren folgende Vorteile:
- reduzierte Umrüstfrequenz spart Arbeitsaufwand,
- Bezug von Kabel in großen Mengen (größere Kabelspulen oder –trommeln) zu tieferen Preisen pro Einheit und
- reduzierte Kabellagerungskosten, da nicht mehrere farbige Kabel an Lager gehalten werden müssen.
- Sämtliche Kabel können mit einer auf die Kabeloberfläche optimal abgestimmten Tintenfarbe beim Tintenstrahldrucker oder einer Folienfarbe beim Heißprägegerät gekennzeichnet werden.
- Größere Kabelspulen oder –trommeln hinterlassen weniger „Erinnerungen“ auf dem Kabel, was zu einer gleichmäßigeren Kabelverarbeitung führt.
Falls die Verkabelung für ein bestehendes Produkt ursprünglich mit vielen verschiedenen Farben erstellt wurde, kann alternativ nur weißes Kabel verwendet werden, auf das der Name der Farbe, die es ersetzt, in regelmäßigen Abständen gedruckt wird, z.B. „ROT“.
Kennzeichnung: Endes oder fortlaufend
Die Kennzeichnung des Leitungsendes wird normalerweise, wie weiter oben beschrieben, für die Verbindungs-ID benötigt. Fortlaufende Kennzeichnung kann zusätzlich zur Kennzeichnung des Leitungsendes eingesetzt werden, um in regelmäßigen Abständen auf dem Kabel oder Kabelsatz weitere Informationen anzubringen.
Die typische Nomenklatur beinhaltet die Leitungsteil- oder Stromkreisnummer und wird alle 7 bis 15 cm auf der Länge des Kabels wiederholt. Bei der Wartung ermöglicht dies die Identifizierung einzelner Leitungen auf ihrer ganzen Länge. Falls eine bestimmte Kennzeichnung schwer lesbar ist, befindet sich die nächste ganz in der Nähe.
Fliegende Kennzeichnung
Wie beim Laserbeschriften wird die Kennzeichnung beim Tintenstrahldruck fliegend angebracht, d.h. während das Kabel in Bewegung ist. Dies hat den Vorteil, dass die Leitung während dem Beschriftungsprozess nicht anhalten muss und so die Produktionsrate nicht reduziert wird. Tintenstrahlbedruckungen oder andere Kennzeichnungsmethoden, die fliegend angebracht werden können, sind für fortlaufende Kennzeichnung am besten geeignet.
Beim Etikettieren, Heißprägedrucken und direktem Thermo-Transfer-Drucken muss die Leitung hingegen gestoppt werden. Aus diesem Grund werden diese Methoden am besten nur für Endbeschriftungen eingesetzt; für fortlaufende Kennzeichnung werden diese Verfahren unwirtschaftlich.
Kabellistenverwaltungs-Software
Um den größtmöglichen Nutzen aus der Inline Kabel-ID zu gewinnen, benötigt man eine Kabellistenverwaltungs-Software, um das Kabelverarbeitungssystem sowie das Inline-Kabel-ID-System zu steuern. Die Kabellistenverwaltungs-Software wird benötigt, um die Verarbeitungsparameter für jede zu verarbeitende Leitung zu speichern. Typische Parameter sind Leitungstyp und -größe, Gesamtlänge der Leitung, Abzugslängen, Markierungstext und -position. Die Kabellistenverwaltungs-Software synchronisiert die Funktionen der Kabelverarbeitungsmaschine und des Kabelbeschriftungsgerätes inklusive automatischer Textänderungen – abhängig von der verwendeten Kabelkennzeichnungsmethode.
Kabellisten-Verwaltungssoftware.Schleuniger
Sämtliche Leitungen eines bestimmten Kabelbaumes können nacheinander konfektioniert werden, ohne einen einzigen Bedienereingriff. Da alle Funktionen synchronisiert sind, gibt es keinen Leitungsabfall, wenn das System aus der Kabelliste von einem Kabel zum nächsten wechselt. Die Kabelliste kann nach Leitungsgröße, -typ und -farbe sortiert werden. So muss das System nur anhalten, wenn der Bediener die Kabelgröße, -typ oder –farbe wechseln muss. Hier zeigt sich auch wieder der Vorteil, die Unterscheidung der Kabel möglichst mit Kennzeichung anstatt Isolationsfarbe vorzunehmen.
Beschriften durch Heißprägen
Die Heißprägung ist eine der kostengünstigsten Kennzeichnungsmethoden und die Abdrücke sind recht gut lesbar und beständig. Neben dem Laserbeschriften ist das Heißprägen eines der wenigen Kennzeichnungsverfahren, das eine permanente Beschriftung auf Teflonisolationen anbringen kann. Es ist auch ganz einfach, die Farbe der Prägefolie zu wechseln, so dass auf jede Isolationsfarbe gedruckt werden kann.
Negativ hingegen ist, dass das Kabel während dem Heißprägeprozess stehen muss. Typisch ist 1 s Zykluszeit. Dabei muss der Kabeltransport angehalten werden, was den Produktionsausstoß mindert.
Bei den meisten Systemen muss der Beschriftungstext manuell geändert werden, was bedeutet, dass die Heißprägung bei oft wechselnden Applikationen mit kleinen Stückzahlen ungeeignet ist. Unsachgemäße Einstellungen (Temperatur, Druck und Prägezeit) können zudem die Kabelisolation beschädigen.
Bei einigen Vorschriften ist eine Durchlaufspannungsprüfung nach der Heißprägung obligatorisch, um die Unversehrtheit der Isolation nachzuweisen.
Etikettieren
Neue Etikettiergeräte sind mit Print-and-Apply-Technologie ausgestattet, was es ermöglicht, sie mit Inline-Kabelverarbeitungssystemen einzusetzen. Sie bieten eine hohe Druckauflösung (300+ dpi) und mehrzeiligen Text. Wie beim Heißprägen muss die Leitung während dem Etikettierprozess stehen (4 bis 5 s Zykluszeit), was die Produktionsrate ebenfalls reduziert.
Generell sind die Kosten für Etiketten höher als für andere Kabelbeschriftungsverfahren. Andererseits kann die Möglichkeit, Logos, mehrzeilige Texte, Barcodes, etc. auf eine selbstklebende Einheit zu drucken die höher anfallenden Kosten rechtfertigen. Kabel mit einem System zu etikettieren, das als Inline-Kabel-ID betrieben werden kann, ist viel weniger arbeitsintensiv und schneller, als wenn die Etiketten zuerst gedruckt und dann in einem zweiten Arbeitsschritt von Hand angebracht werden.
Thermotransferdruck
Der Thermotransferdruck, bei dem mittels punktueller Hitzeerzeugung der auf einer Transferfolie vorgedruckte Text direkt auf das Kabel gedruckt wird, ist relativ neu für die Leitungsidentifikation. Wie beim Heißprägen oder Etikettieren muss das Kabel während dem Beschriftungsvorgang stoppen. Die Zykluszeit ist mit ca. 1 bis 2 s ein wenig länger als beim Heißprägen. Ein Vorteil gegenüber dem Etikettieren sind die viel tieferen Kosten pro Kennzeichung, da keine Etiketten gekauft werden müssen. Einzigartig ist der Rundumdruck.
Mit einem speziellen Abrollvorgang kann beinahe der gesamte Umfang des Kabels bedruckt werden. Wie beim Heißprägen kann die Farbfolie einfach ausgewechselt werden, so dass auf alle Isolationsfarben gedruckt werden kann.
Tintenstrahldruck
Neuere Tintenstrahldrucker sind einfacher, schneller und zuverlässiger als ihre Vorgänger. Sie bieten automatische Ein- und Ausschaltvorgänge sowie eine viel bessere Prozesssteuerung, die weniger Farblösungsmittel pro Zeiteinheit verbrauchen, was weniger Geruchsentwicklung und eine bessere Luftqualität zur Folge hat.
Der Tintenstrahldruck kann auf den meisten Isolationsarten außer PTFE bzw. Teflon eingesetzt werden. Auf den meisten PVC-Isolationen ist die Beständigkeit und Abriebfestigkeit ausgezeichnet. Es ist empfehlenswert für Kunden, dass sie ihre Kabelmuster vorgängig beschriften lassen und anhand des Resultats aus nachfolgenden Tests entscheiden, ob es ihren Anwendungsanforderungen entspricht.
Abhängig von der Drucker-Systemhard- und -software stehen zusätzliche Funktionalitäten zur Verfügung. Z. B. kann die Schriftgröße passend zum Kabel gewählt werden, auch mit Fettdruck, unterstreichen und Schrägschrift. Das Textformat kann von normal horizontal auf vertikal geändert oder der Text sogar gespiegelt werden. Letzteres kann manchmal nötig sein, wenn alle Beschriftungen auf einer Klemmenleiste in der gleichen Richtung lesbar sein müssen.
Durch spezielle Codeprogrammierung kann weiter automatisch Zeit, Datum oder eine Auftrags- oder Seriennummer auf jedes Kabel gedruckt werden, was für die Rückverfolgbarkeit der Fertigung sehr nützlich ist.
Für die Kabelkonfektion wurden spezielle Tinten entwickelt. Diese erlauben kürzere Trocknungszeiten für schnellere Maschinengeschwindigkeiten, höhere Permanenz wie auch verbesserte Lösungsmittelbeständigkeit und Abriebfestigkeit. Die Grundfarben sind schwarz und weiß, obwohl auch andere Farben erhältlich sind. Schwarze Tinte basiert auf Farbstoff, während weiße pigmentiert ist.
Die Druckerverfahrenstechnik unterscheidet sich für nicht pigmentierte und pigmentierte Tinten, weshalb für beide Tinten in der Regel nicht der gleiche Drucker verwendet werden kann. Farbstoff- Drucker tendieren dazu, einfacher und zuverlässiger zu sein, darum ist es empfehlenswert, möglichst mit schwarzer Tinte auf weiße oder helle Leitungen zu drucken.
Der Bereich der Isolationsarten, die erfolgreich mit Tintenstrahldruck gekennzeichnet werden können, kann mit weiteren Prozessen wie Plasmavorbehandlung oder UV-Härten von UV-härtbaren Tinten erweitert werden. Diese zusätzlichen Arbeitsschritte erhöhen jedoch maßgeblich die Systemkosten und Komplexität.
Laser
Es gibt zahlreiche verschiedene Laserquellen, die zur Kabelbeschriftung eingesetzt werden können. Die am weitesten verbreiteten Laser sind diejenigen, die Wellenlängen im UV-Spektrum erzeugen. UV-Laserkennzeichnung wird in erster Linie bei Anwendungen für das Militär und die Luftfahrt eingesetzt (Bild 8). Dieses Kennzeichnungsverfahren erzeugt hochwertige, permanente, nicht abreibbare Zeichen sogar auf Teflon-Isolationen. Damit eine UV-Laserkennzeichnung zufriedenstellend funktioniert, muss in der Zusammensetzung des Isolationsmaterials genügend Titanium Dioxide (TiO2) enthalten sein, damit die Farbumwandlung stattfinden kann.
Glücklicherweise enthalten die meisten Kabel, die bei Anwendungen für das Militär und die Luftfahrt verwendet werden, einen ausreichenden Anteil an TiO2. Wie beim Tintenstrahldruck kann die Laserbeschriftung ausgeführt werden, während dem das Kabel in Bewegung ist. Laserbeschriftungssysteme sind sehr teuer, sie bewegen sich preislich um 100.000 Euro oder mehr.
Fazit
Um für eine bestimmte Firma und eine bestimmte Anwendung das beste System aus zu wählen, müssen u.a. folgende Faktoren umfassend geprüft werden:
– zu berücksichtigende Vorschriften,
– zu bedruckende Isolationsarten,
– zu druckende Information (Anzahl benötigter Zeichen, Logos, etc.),
– übliche Losgrößen,
– Verarbeitungsgeschwindigkeit,
– Kosten pro Zeichen sowie
– Investitionsbudget.
Nach den Lean-Prinzipien ist die ideale Losgröße eins: Eine vollständig integrierte Kabelkonfektionslinie kann auf Abruf einzelne Leitungen oder sämtliche Leitungen, die für die Herstellung eines ganzen Kabelbaumes benötigt werden, produzieren. So ergeben sich weniger Halbfabrikate (Work in Process) und kurze Durchlaufzeiten sowie die zugehörigen Nutzeneffekte in einer typischen Stück-für-Stück-Produktion.
Pete Doyon
(hb)
