Hochtemperatur-Steckverbinder, Bild: Escha

Hochtemperatur-Steckverbinder von Escha bestehen aus speziellen Kunststoffen, die Spitzenbelastungen von bis zu 200 °C standhalten. Bild: Escha

Viele der heute in der Steckverbinder-Industrie verwendeten Materialien wurden bis vor wenigen Jahren hauptsächlich in der Automotive-Industrie eingesetzt. Hier werden sehr hohe Ansprüche an die Optik und Haptik neuer Kunststoffe gestellt. Diese Eigenschaften sind in der Steckverbinder-Industrie zwar eher nebensächlich, dennoch hat in den letzten Jahren ein Umdenken stattgefunden und mittlerweile nähert man sich dem Technologieführer an. Das ist ein Resultat der immer individueller werdenden Einsatzbereiche und den daraus resultierenden Kundenansprüchen. Gerade Hersteller wie Escha, die Rundsteckverbinder für die industrielle Umgebung herstellen und dabei außergewöhnlich hohe Ansprüche an die Dichtigkeit und Beständigkeit ihrer kundenspezifischen Lösungen und Innovationen haben, können dank der neuen Kunststoffe viel besser auf spezielle Kundenwünsche eingehen. Diese entstehen beispielsweise aus extremen Temperaturanforderungen in der Applikation oder Medien, mit denen die Steckverbinder in Kontakt kommen.

Kunststoff-Metall-Verbindung

Steckverbinder im Hygienic Design, Bild: Escha
Steckverbinder im Hygienic Design sind auf die spezifischen Anforderungen der Getränke- und Lebensmittelindustrie abgestimmt. Bild: Escha

So war es beispielsweise lange Zeit nicht möglich, eine zufriedenstellende Kunststoff-Metall-Verbindung herzustellen. Diese ist allerdings für einen zuverlässigen Hochtemperatur-Steckverbinder unabdingbar. Erst durch den Einsatz besonderer Kunststoffmaterialien und der Entwicklung neuer Produktionsverfahren ließ sich ein sehr gutes Ergebnis erzielen. Die Herausforderung während des Entwicklungsprozesses bestand darin, einen Kunststoff zu finden, der sich dehnen kann, der aber auch steif genug ist, um Hochtemperatur-Anwendungen standzuhalten. Die Escha-Mitarbeiter haben es geschafft, durch den Einsatz neuer Materialien und Produktionsprozesse ein Steckverbinderprogramm zu entwickeln, das Temperaturen von -20 bis +200 Grad Celsius standhält.

Eine Branche, die besondere Ansprüche an die verwendeten Materialien stellt, ist die Getränke- und Lebensmittelindustrie. Viele Anschlusstechnik-Hersteller bieten für diesen Bereich Lösungen an, die durch die Materialien Edelstahl und PVC die nötige Beständigkeit gewährleisten sollen. Die Praxis zeigt jedoch, dass der Kunststoff PVC als Material eines Kabelmantels und einer Steckverbinderumspritzung für die in der Lebensmittelindustrie vorherrschenden Bedingungen nur bedingt geeignet ist. Hierdurch kommt es bereits nach wenigen Monaten oder sogar Wochen zu Ausfällen. Escha bietet mit Food-and-Beverage-Steckverbindern im Hygienic Design eine PVC-freie Produktfamilie an, in der ausschließlich auf Polypropylen basierende Kunststoffe zum Einsatz kommen.

Die besondere Zusammensetzung und Auswahl der Kunststoffe bezieht sich durchgängig auf das Kabel, die Kontaktträger und die Griffkörper der unterschiedlichen Steckverbinder. Durch einen exzellenten Verbund zwischen Kabel und Steckverbinder bei der Umspritzung können die Schutzklassen IP65, IP67, IP68 und IP69 sichergestellt werden. Die FDA-konformen Materialien bieten die geforderte Resistenz gegenüber sauren und alkalischen Desinfektions- und Reinigungsmitteln. PVC-bedingte Eigenschaften, wie das Verhärten oder Verfärben, gehören damit der Vergangenheit an.

Auswirkungen auf Entwicklung, Fertigung und Kundenbeziehung

Doch allein mit der richtigen Materialauswahl ist der Erfolg nicht garantiert. Um die Vorteile eines neuen Kunststoffs nutzen zu können, müssen Verfahren in der Produktion geändert und neue Prozesse in der Konstruktion eingeführt werden. Zu den neuen Prozessen, die Einfluss auf die Produktentwicklung haben, gehört beispielsweise die Finite-Elemente-Methode. Diese simuliert die Belastungen, welche bei bestimmten Bedingungen auf ein Produkt einwirken. Im Fall von Escha hilft es beispielsweise bei der Simulation von Torsionskräften und Temperaturen, die in der Applikation auf einen Steckverbinder einwirken. Neben dem Prototypenbau trägt FEM dazu bei, die Entwicklungszeit zu verkürzen. Das langfristige Ziel des aus dem westfälischen Halver stammenden Herstellers ist eine parametrisierte Auslegung der Konstruktion. Hierfür baut der Hersteller eine Datenbank auf, um für verschiedene Kunststoffe verschiedene Geometrien abbilden zu können.

Die neuen Kunststoffe beeinflussen auch den Produktionsprozess: Im Gegensatz zu früher ist kein Alleingang des Entwicklers mehr möglich. Schon zu Beginn des Entwicklungsprozesses müssen Mitarbeiter aus der Produktion hinzugezogen werden, damit die neuen Materialien später auch verarbeitet werden können. Denn andere Kunststoffe erfordern andere Prozessparameter. So reichten die übliche Produktion von fallenden Kunststoffteilen und die bis dahin verwendete Umspritzung von Steckverbindern nicht aus, um die Produktion des 360-Grad-Schirmkonzepts zu verwirklichen. Hierfür mussten neue Technologien entwickelt (Zwei-Komponenten-Umspritzung) und bereits vorhandene Maschinen umgerüstet werden (neue Temperaturanforderungen). Unter dem Strich ist mehr Teamarbeit notwendig.

Zu diesem Team gehören von Beginn an auch die Kunden. Diese werden heute 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 die Beantwortung 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? Erst wenn diese grundlegenden Informationen zusammengetragen worden sind, können maßgeschneiderte Lösungen entstehen. aru