Kabelprüfung Abseits der Norm: Möglichkeiten und Grenzen von Kabeltests

Autor / Redakteur: Rainer Rössel * / Kristin Rinortner

Bei der Kabelprüfung werden in den gängigen Vorschriften nicht alle Anwendungen, wie zum Beispiel Energieketten, berücksichtigt. Hier sind die Hersteller gefordert, eigene Tests zu entwickeln.

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Kabeltest: Im 1750 Quadratmeter großen Testlabor bei igus werden alle Leitungen ausgiebig getestet. Durch die Erfahrung kann eine Garantie von bis zu 36 Monaten gewährt werden.
Kabeltest: Im 1750 Quadratmeter großen Testlabor bei igus werden alle Leitungen ausgiebig getestet. Durch die Erfahrung kann eine Garantie von bis zu 36 Monaten gewährt werden.
(Bild: igus)

Bei Kabeln und Leitungen existiert heute eine hohe Bandbreite an Normen. Dabei wird unterschieden zwischen einerseits allgemein gültigen und andererseits speziellen, für bestimmte Anforderungen entwickelten, Bestimmungen.

Vielen Normen wie zum Beispiel DIN, VDE, IEC oder auch UL ist gemeinsam, dass sie sich zumeist nur auf einige wenige häufig auftretende Anwendungen und Anforderungen beziehen. Denn der Aufwand, eine allgemein gültige Norm für alle nur erdenklichen Anwendungen zu definieren, ist kaum vorstellbar, da die Erstellung einer international gültigen Norm ein äußerst langwieriger Prozess ist. Aus diesem Grund ist es nur verständlich, dass es für bestimmte Anwendungen keinerlei gültige, geeignete internationale Prüfanforderungen und Aufbauvorschriften gibt.

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Vor diesem Problem stand auch igus vor über 20 Jahren, als das Thema „Schleppkettenleitung“ noch tief in den Kinderschuhen steckte. Zwar gab es zu diesem Zeitpunkt durchaus Vorschriften, die sich auf das Thema bewegte Leitungen oder auch Aufzugsleitungen bezogen, aber keine Norm und kein damit verbundener Test war wirklich für die Prüfung von Leitungen für den Einsatz in Energieketten geeignet.

Aus diesem Grund entwickelte igus im Laufe der Jahrzehnte eigene Normen, die sich mit dem Test und der Bewertung von Aufbauten beschäftigen. Im firmeneigenen Labor wurden dazu die unterschiedlichsten Prüfungen entwickelt.

Dabei nutzt das Kölner Unternehmen für die Qualifizierung selbstverständlich auch die allgemein gültigen Normen, die aus anderen Bereichen entliehen werden. So werden im laufenden Produktionsprozess diejenigen Normen heran gezogen, die beispielweise das Thema Spannungsprüfung behandeln oder die Spezifikation der Leiterwiderstände für die zu verwendenden Leiterwerkstoffe. Darüber hinaus hat man allerdings eigene, speziell auf den Einsatz in e-Ketten, zielende Normen entwickelt.

Dabei wird in zwei Normgruppen unterschieden:

  • Die Qualifizierungsnormen.
  • Die Überwachungsnormen.

Die Unterschiede bei beiden Normgruppen sind erheblich – insbesondere in Hinblick auf Zeit und Aufwand. So beinhalten die Qualifizierungsnormen unterschiedliche Bereiche, unter anderem bei den Werkstoffqualifizierungsnormen: Hier werden neu entwickelte Mantelwerkstoffe unter realen Bedingungen geprüft. In den e-Ketten-Tests führt man zum einem die allgemein gültigen Untersuchungen wie die Alterung nach dem Arrhenius-Modell und allgemeingültigen Normen zur Prüfung der Medienbeständigkeit nach IEC durch. Aber darüber hinaus müssen Untersuchungen in Bezug auf den Abrieb mit Kettenwerkstoffen oder auch das Verhalten in der Bewegung im Zusammenspiel mit Medien und Temperatur geprüft werden (Bild 1).

Um aussagekräftige Ergebnisse zu erhalten, sind Versuche nur in sich bewegenden Ketten sinnvoll. Die dazu notwendigen Prüfungen sind umfangreich und nehmen auch viel Platz ein. So ist alleine die Klimauntersuchung, in der das Temperaturverhalten von Außenmantelwerkstoffen geprüft wird, bei igus in einem 40 Fuß großen See-Container untergebracht. Dabei werden die Leitungen auf einer 8 m langen Achse in der Energiekette ständig verfahren und durchlaufen je nach Werkstoff und Versuchsziel Temperaturen von –40 bis 60° C über mehrere Million Zyklen (Bild 3).

Gerade an diesem Beispiel zeigt sich, dass Werkstoffe, die die Prüfungen im Klimaschrank bestanden haben, beim Temperaturtest für e-Ketten die Anforderungen nicht erfüllen. Aber auch das Verhalten der Alterung in Bezug auf Isolationswerkstoffe und hohe Temperaturen wird beim Kölner Leitungsspezialisten zusätzlich zu den allgemein gültigen Normen gesondert bewertet.

So wird normalerweise bei der Bewertung der Alterung unter Temperatureinfluss der Faktor Stress durch kontinuierliche Bewegung in allen Normen gänzlich ausgelassen. Um diese Limitierungen in den Bewertungen zu überwinden, wird bei Qualifizierungsversuchen von neuen Werkstoffen das Verhalten von Grenzleitertemperatur in Bezug zur Bewegung der dann noch möglichen Prüfspannung ausgiebig bewertet. Dabei werden die Leiter auf die Grenztemperatur erhitzt und über mehrere Millionen Zyklen unter verringerten Radien getestet und immer wieder erhöhten Hochspannungstests unterzogen.

Kontinuierliche Überwachung der Fertigung

Diese beiden genannten eigenen Normtests sind nur zwei Beispiele in einer ganzen Reihe von Qualifizierungsnormen. Zusätzlich führt man eine Fertigungsüberwachung durch. Dabei werden kontinuierlich Leitungen aus der laufenden Produktion nach einem Algorithmus entnommen; insgesamt mindestens 20% der gesamten Fertigung. Diese werden in der Chargenprüfung bewertet. Dazu gehört neben den bewegten Tests in e-Ketten eine komplette Aufbauanalyse. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass sich nicht schleichend Fertigungsfehler negativ auf das Biegeverhalten von Leitungen auswirken. Dadurch, dass jede igus Leitung anhand ihrer Charge eindeutig identifizierbar ist, kann im Zweifel auch eine Lieferung bei Kunden direkt zurück gerufen werden.

Diese Beispiele zeigen, welche Bedeutung spezielle anwendungsspezifische Tests für den individuellen Einsatz der Leitungen haben. Denn die allgemein gültigen Normen können nur soweit genutzt werden, wie diese auch die Anforderungen wirklich treffen. Daher ist es für igus nur folgerichtig, ein 1750 m2 großes Testlabor mit über 54 Prüfmaschinen und alleine für den Bereich chainflex über zwei Milliarden Testzyklen pro Jahr zu betreiben, um den Kunden die größtmögliche Sicherheit zu garantieren.

* Rainer Rössel ist Leiter des Geschäftsbereichs chainflex-Leitungen bei igus in Köln.

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