Neue Hochleistungskunststoffe für Steckverbinder

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Anwender frühzeitig in die Entwicklung einbeziehen

Führt man neue Werkstoffe ein, ist eine umfangreichere Teamarbeit notwendig. Zu diesem Team gehören von Beginn an auch die Kunden. Diese werden mittlerweile viel früher in den Entwicklungsprozess einbezogen. Das regelmäßige Kundengespräch bildet den Grundstein für eine erfolgreiche Produktentwicklung und hilft, den richtigen Kunststoff auszuwählen. Für die Konstruktion und Materialauswahl sind viele Details notwendig, die nur der Kunde kennt. Hierzu gehört beispielsweise das Beantworten der folgenden Fragen:

• Unter welchen Umweltbedingungen wird der neue Steckverbinder eingesetzt?
• Welchen mechanischen Belastungen ist der Steckverbinder ausgesetzt?
• Wie lange muss der Steckverbinder beispielsweise Öl, Wasser, Gasen oder anderen Medien standhalten?

Derartige Details fließen z.B. in die FEM-Simulation des Steckverbinders ein. Erst wenn diese Informationen zusammengetragen worden sind, kann der Hersteller individuelle Kundenwünsche erfüllen und Produkte enwickeln, die auf dem Steckverbinder-Markt einmalig sind.

Herausforderung Kunststoff-Metall-Verbindung

Eine Herausforderung beim Steckverbinder-Design mit Hochleistungskunststoffen ist die Realisierung einer zufriedenstellenden Kunststoff-Metall-Verbindung. Diese Verbindung ist für einen zuverlässigen Hochtemperatur-Steckverbinder unabdingbar. Erst durch den Einsatz spezieller Kunststoffe und neuer Produktionsverfahren gelang es dem Unternehmen aus Halver, hier ein sehr gutes Ergebnis zu erzielen: einen Steckverbinder, der Temperaturen von –20 bis 150°C standhält (Bild 3). Die Ingenieure mussten einen Kunststoff finden, der sich dehnt, aber auch steif genug ist, um Hochtemperatur-Anwendungen standzuhalten. Die Simulation mit Finite Elemente Methoden trug dazu bei, die Eigenschaften in kurzer Zeit bestimmen.

Auch für die Kupplung des aktuellen Schnellanschluss-Systems S12x1 des Unternehmens mussten alternative Kunststoffe gefunden werden, die einen breiten Temperatureinsatz von –30 bis 80°C zulassen und ein sicheres Rückstellverhalten nach dem Lösen der Verbindung gewährleisten. Unter Einsatz von FEM-Berechnungen ließen sich Kunststoffe auswählen, die diese Anforderungen erfüllen (Bild 2).

Durch seine spezielle Konstruktion gewährleistet der S12-Schnellanschluss die gleiche Anzahl von Steckzyklen wie die bisherige verschraubte Lösung. Er benötigt jetzt keine modifizierte Gegenkontur mehr und ist somit universell einsetzbar. Erst durch die Entwicklung neuer Kunststoffe in den letzten Jahren ist die Substitution eines Metallgewindes durch ein Kunststoffgewinde möglich geworden.

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