Suchen

„Advanced Shielding Technology“ So sicher kann Schirmung heute sein

| Autor/ Redakteur: Manuel Rüter* / Ines Stotz

Bei konfektionierten Rundsteckverbindern steigen die Anforderungen an die Schirmung. Die „Advanced Shielding Technology“ von Phoenix Contact ermöglicht eine neue Art der Schirmanbindung mit flüssigem Metall.

Firmen zum Thema

Kunststoff, Metall, Kunststoff – nahtlos und absolut sicher – die Advanced Shielding Technology ermöglicht eine robuste und zuverlässige Daten-, Signal- und Leistungsübertragung.
Kunststoff, Metall, Kunststoff – nahtlos und absolut sicher – die Advanced Shielding Technology ermöglicht eine robuste und zuverlässige Daten-, Signal- und Leistungsübertragung.
(Bild: Phoenix Contact)

Mit den steigenden Anforderungen in der Fabrikautomation wachsen auch die Anforderungen an die M8- und M12-Steckverbindungen und Verkabelungslösungen in IP-geschützten Bereichen. Ob es sich dabei um Übertragungseigenschaften handelt, um mechanische Robustheit oder um applikationsspezifische Anforderungen – die Anschlusstechnik wird immer besser. Wie schon bei der Steigerung der Übertragungseigenschaften auf 10 Gbit/s oder bei der Integration neuer Steckgesichter für den industriellen Einsatz – etwa beim X-kodierten M12- oder beim miniaturisierten D-kodierten M8-Steckverbinder – müssen auch Technologien im Inneren des Steckverbinders optimiert werden. Mit der „Advanced Shielding Technology“ hat Phoenix Contact keine bereits existierende Technik weiterentwickelt, sondern die Schirmanbindung von Rundsteckverbindern wie dem M8 und M12 revolutioniert.

Bildergalerie

Bildergalerie mit 5 Bildern

Sichere Schirmverbindung auch unter extremen Bedingungen

Das konventionelle Verfahren, das die Nutzung von Crimphülsen in Zink-Druckguss oder Edelstahl als Schirmelement vorsieht, sorgt für eine hohe Materialvarianz im Fertigungsprozess. Bedingt ist diese Varianz durch Unterschiede beim Leitungsdurchmesser und bei der Schirmbeschaffenheit sowie durch spezifische Anforderungen an die zu realisierende Schirmanbindung. In den letzten Jahren wurde die Technologie der Schirmhülsen als Crimpvariante immer weiter verfeinert und optimiert. Dabei wurden neue Materialien auf bessere Eigenschaften geprüft, und die Fertigungsprozesse wurden ebenfalls optimiert. Die Herausforderung bestand somit nicht darin, die bestehende Technologie der Crimphülse noch um eine minimal optimierte Variante zu erweitern. Sie bestand darin, eine sichere Schirmverbindung auch bei extremer mechanischer Beanspruchung zu erreichen und dabei die bekannten Schwächen der Crimphülsen zu umgehen.

Dank neuer Technik – Stecker auch draußen zuhause

Ob nun bei Applikationen mit Schleppketten, in Umgebungen mit extremen Witterungsbedingungen oder bei Robotik-Applikationen mit hohen Anforderungen an die mechanische Verbindung – die Anforderungen an standardisierte Industrie-Steckverbinder steigen ständig. Hier setzt nun die neue Technologie auf eine spezielle Polyamid-Vorumspritzung. Diese neuartige Vorumspritzung schützt die Einzeladern und dient der mechanischen Robustheit. Gleichzeitig sorgt sie für den sicheren Halt des Kontaktträgers und dichtet gegen eindringende Feuchtigkeit ab.

Der eigentliche Quantensprung – die Innovation gegenüber bestehenden Konzepten – ist eine Metallumspritzung mit Spezialzinn. Sie umschließt die Polyamid-Vorumspritzung und sorgt für eine stoffschlüssige Verbindung von Schirmgeflecht mit dem Kopf des M8-/M12-Steckverbinders. Dieser absolut sicheren 360°-Schirmanbindung können auch Stromspitzen von bis zu 20 kA – wie sie etwa von Blitzen erzeugt werden – nichts anhaben. Diese Eigenschaft prädestiniert die Produktfamilien, bei denen die Advanced Shielding Technology zum Einsatz kommt, besonders für Outdoor-Applikationen wie etwa Windkraftanlagen.

Buchtipp

Das Praxishandbuch Steckverbinder ist ein Nachschlagewerk für die Geräteentwicklung und für den Einsatz von Steckverbindern. Entwickler und Anwender erhalten Antworten auf Fragen zur Ausführung, Materialien, physikalische Grundlagen, Kontaktoberflächen, Abschirmmaßnahmen, Gehäusemechanik und Verriegelungssysteme.

Neue Einsatzgebiete, etwa in der Robotik

Die verbesserte Widerstandfähigkeit gegen Mikroschirmunterbrechungen erweitert das Einsatzgebiet der Steckverbinder auch um Applikationen mit hohem Schock- und Vibrationsaufkommen – wie etwa in der Robotik. Diese Anwendungen erfordern nicht nur Schleppkettentauglichkeit, sondern eine hohe Beständigkeit gegenüber unterschiedlichen Kombinationen aus mechanischen Belastungen wie Torsion. Hier bieten die neuen Steckverbinder erheblich mehr Sicherheit im Vergleich zu konventionellen Produkten. Die hohe Robustheit, die bereits durch die Vor- und Metallumspritzung erreicht wird, kann durch den Prozess der Griffkörperumspritzung noch perfektioniert werden.

Dabei unterstützt das kompakte Design der Rundsteckverbinder auch die Anforderungen nach Miniaturisierung im Hinblick auf Industrie 4.0-Applikationen.

Daten, Signal- und Leistungsübertragung

Zahlreiche Anwender setzen in industriellen Applikationen nicht nur auf konfektionierte geschirmte M8- und M12-Datenleitungen, sondern nutzen geschirmte Lösungen auch für die Leistungs- und Signalverkabelung. Auch hier zeigt die neue Technik – im Vergleich zu anderen Schirmungskonzepten – durch das speziell entwickelte Zinn in Verbindung mit der Vorumspritzung eine deutlich höhere Wärmeableitung im Kurzschlussfall. Die besonders für Datenleitungen relevante elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) verbessert sich im Vergleich zu konventionellen Crimphülsen um bis zu 60 %.

Diese signifikante Verbesserung wird durch die stoffschlüssige Verbindung des Leitungsschirmes mit dem Steckverbinder-Kopf – in diesem Fall M8 und M12 – erreicht. So sind bei der Datenübertragung künftig auch Applikationen mit bis zu 40 Gbit/s denkbar, damit ist die Zukunftssicherheit dieser Technik auch für hoch performante Systeme im Highspeed-Datenbereich oder für die Echtzeitkommunikation gegeben. Zudem wirkt sich der niederohmige Widerstand der Verbindung zwischen Metallumspritzung und Leitungsschirm positiv auf die elektrischen Eigenschaften aus. Auch damit empfiehlt sich die neue Technik im Hinblick auf Industrie 4.0-Projekte.

Fertigung ist ausschlaggebend für den Anwender

Einige Schwierigkeiten bei der Verwendung von Crimphülsen resultieren nicht aus dem Material oder aus der Crimphülse selbst – die Herausforderungen liegen eher im Fertigungsprozess. Falsche Hülsen-Durchmesser, zu feste Verbindungen zur Leitung mit dem Risiko der Beschädigung, Nicht-Kontaktierung des Schirms – hier müssen einige Prozessparameter beachtet werden. Daher sind bei geschirmten Produkten manuelle oder teilautomatisierte Prozesse heute noch die Regel. Die Konsequenz ist eine aufwändige Qualitätssicherung und -kontrolle. Zudem gibt es auf Anwenderseite immer wieder Probleme mit brechenden Schirmanbindungen im Bereich der verpressten Zone am Kabelmantel – ein Fehlerbild, das besonders in bewegten Applikationen durch die mechanische Belastung der Leitung an der Verbindung mit der Crimphülse begünstigt wird. Außerdem erfordert die hohe Varianz an Einzelteilen einen höheren logistischen Aufwand, was dann aber wieder die Verfügbarkeit beim Anwender erschwert.

Die Advanced Shielding Technology ist angetreten, um diese Probleme vollständig zu lösen, denn das Schirmgeflecht wird während der Fertigung überhaupt nicht mehr mechanisch belastet. Dieses hochautomatisierte Herstellungsverfahren erhöht die Prozesssicherheit erheblich, und Abhängigkeiten von Materialien und Lieferanten gehören der Vergangenheit an.

Fazit: Quantensprung bei der Schirmanbindung

Steigende Anforderungen an die Feldverkabelung erfordern immer neue Entwicklungen bei den Steckverbindern – und das gilt ganz besonders für die Schirmanbindung. Mit der neuen Advanced Shielding Technology leistet Phoenix Contact einen wichtigen Beitrag zur weiteren Optimierung der M8- und M12-Steckverbinder: robust, hochverfügbar, langlebig sowie widerstandsfähig auch bei Überlastung. Damit wird ein wichtiger Grundstein gelegt für die Verkabelung der Zukunft – im Hinblick auf die Anforderungen von Industrie 4.0 oder Industrial Internet of Things. Verfügbar ist die neue Technik für die Daten-, Signal- und Leistungsübertragung. Zukunftsfähig wird die Technik auch durch die optimierten EMV- und Übertragungseigenschaften, und weil sie die zunehmende Miniaturisierung bei der Feld- und Geräteverkabelung unterstützt.

* Manuel Rüter, Produktmanager Passive Netzwerkkomponenten, Industrial Field Connectivity, Phoenix Contact, Blomberg

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Kontaktieren Sie uns über: support.vogel.de (ID: 46052358)