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Flachleiter mit Polyurethan-Ummantelung für den Automobilbau |
Polyurethane und andere Schäume
Flachleiter mit Polyurethan-Ummantelung für den Automobilbau
Ausführungen von Alfons Bertels, Leiter Geschäftseinheit Extrusion Thermoplastische Polyurethane, Elastogran GmbH, Lemförde
22. Juni 2004, Fachpressekonferenz zur K 2004 in Ludwigshafen
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Mit jedem neuen Automodell steigt die Zahl an elektrischen und elektronischen Komponenten. Trotz der steigenden Zahl von Bussystemen, mit deren Hilfe Steuergeräte stärker miteinander vernetzt werden, nimmt die Anzahl an Leitungen zu. Kabelsätze werden immer schwerer und komplexer. Für herkömmliche Kupferrundleiter ist kaum noch Platz. Außerdem erfordern Kabelkonfektionierung und Herstellung des Bordnetzes aufwändige Handarbeit. Die Verkabelungstechnik in modernen PKW stößt an ihre Grenzen. Mit konventionellen Kabeln sind die Anforderungen der Automobilindustrie an ein zukünftiges Bordnetz nicht mehr erfüllbar (Bild 1).
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Flachkabel als Problemlöser
Einen Ausweg bieten Flachleiter mit einer Ummantelung aus dem thermoplastischen Polyurethan (PUR) Elastollan®. Sie sind leichter, benötigen weniger Platz und bringen mehr Leistung und Sicherheit. Die extrudierten Flachkabel (FFCe = flexible flat cable extruded) bestehen aus folienartigen Kupferbändern unterschiedlicher Breite, die im Extrusionsverfahren mit einer Kunststoffschicht isoliert und zu einem Band zusammengefügt werden. Diese Art der Ummantelung kommt ohne die sonst üblichen Klebstoffe aus, was Arbeitsgänge, Zeit und somit Kosten spart (Bild 2).
Elastollan hat sich seit langem als Ummantelungsmaterial für Kabel und Steckverbindungen im Automobil bewährt. Der Werkstoff verfügt über optimale physikalische Eigenschaften, ist flexibel, abriebfest, chemikalienbeständig, flammwidrig und garantiert eine hohe Funktionssicherheit. Im Gegensatz zu den meisten anderen Isolierstoffen ist Elastollan bei Temperaturen bis 125 Grad Celsius einsetzbar. PUR-ummantelte Flachleiter eignen sich somit nicht nur für den Automobil-Innenraum, sondern auch für den Motorraum (Bild 3).
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Platzsparend, flexibel im Design und montagefreundlich
Weil durch die größere Oberfläche bei gleichem Querschnitt mehr Wärme abgeführt wird, weisen Flachleiter eine höhere Stromtragfähigkeit als Rundleiter auf. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich die wirkenden Kräfte auf mehrere Leiter verteilen. Dadurch wird es möglich, Flachleiter dünner auszulegen als runde Steuerleitungen, bei denen die geforderte mechanische Festigkeit des Einzelleiters häufig die minimale Dicke vorgibt. Auf diese Weise sind erhebliche Gewichts- und Volumeneinsparungen zu erzielen. Der geringere Platzbedarf ist insbesondere in engen Einbauräumen von Bedeutung, beispielsweise im Dachhimmel, in den Türen und in der Instrumententafel.
Die flache Bauform gewährt darüber hinaus eine größere Designfreiheit. Vorteilhaft für Konstrukteure ist insbesondere die Knickbeständigkeit des Materials. Damit können Kabel nicht nur platzsparend im Dachhimmel verlegt, sondern auch an kniffligen Stellen wie in Außenspiegeln oder im Kofferraumdeckel einfach weiter geführt werden (Bild 4). Flexible Flachleiterkabel lassen sich gezielt positionieren. Die einzelnen Leiter haben eine definierte Lage zueinander. Daraus ergibt sich ein hoher Grad an Automatisierbarkeit sowohl in der Konfektion (Steckerkontaktierung, bedarfsgerechtes Freilegen von Kontaktflächen), als auch bei der Montage. Durch die reproduzierbare feste Anordnung der Leiter zueinander gelingt es außerdem, elektromagnetische Störungen gezielt zu ermitteln und einzugrenzen.
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Für die Zukunft gerüstet
Extrudierte Flachleitungen sind serientauglich und erfüllen die Anforderungen der Automobilindustrie. Variable Leiterquerschnitte, zwei- bis vieladrige Leitungsführung, flexible Isolationswanddicken und individuelle Einfärbung des Kabelmantels erlauben einen kundenspezifischen Aufbau. Zwar liegen die Kosten für ein Flachleiterkabel zurzeit noch über denen eines Rundleiters. Dem stehen jedoch große Einsparpotenziale bei der Konfektionierung und Montage gegenüber, so dass die flache Variante im Endeffekt die kostengünstigere ist.
Ihren ersten Einsatz finden die Elastollan-Flachleiter in der Verkabelung des Dachhimmels der M-Klasse von DaimlerChrysler. Weitere Anwendungen im PKW-Innenraum, wie in Instrumententafeln, in Türinnenverkleidung oder im Sitz werden bei verschiedenen Modellen folgen. Damit die neuen Flachleiter für die Zukunft gerüstet sind, wird bereits über den Einsatz im künftigen 42-Volt-Bordnetz nachgedacht (Bild 5). In wenigen Jahren kommen die ersten Fahrzeuge mit höherer Bordnetzspannung auf den Markt, damit zusätzliche elektrische/ elektronische Funktionen wie zum Beispiel drive-by-wire realisiert werden können. Dabei wird die platzsparende Verkabelung immer wichtiger. Flachleiter mit PUR-Ummantelung werden Rundleiter an vielen Stellen im Automobil ersetzen.
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