Rückblick Das war der Anwenderkongress Steckverbinder 2021

Autor / Redakteur: Hajo Stotz * / Kristin Rinortner

Kontakte – persönliche und elektrische – waren zentrales Thema auf dem 15. Anwenderkongress Steckverbinder. Von Single Pair Ethernet, intelligenten Steckverbindern, Werkstoffen und Beschichtungen bis hin zu additiver Fertigung von Steckverbindern spannte sich der Themenbogen, der vom 6. bis 8. September 2021 in Würzburg diskutiert wurde.

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Steckverbinderkongress 2021: 270 Teilnehmer, 56 Vortragende und 46 Ausstellende trafen sich virtuell oder/und vor Ort auf dem Anwenderkongress Steckverbinder in Würzburg Anfang September 2021. Neben einem Update zu aktuellen Trends in der Verbindungstechnik freute sich die Branche, sich nach vielen Monaten ohne Messen und Kongresse endlich auch wieder persönlich zu treffen und auszutauschen.
Steckverbinderkongress 2021: 270 Teilnehmer, 56 Vortragende und 46 Ausstellende trafen sich virtuell oder/und vor Ort auf dem Anwenderkongress Steckverbinder in Würzburg Anfang September 2021. Neben einem Update zu aktuellen Trends in der Verbindungstechnik freute sich die Branche, sich nach vielen Monaten ohne Messen und Kongresse endlich auch wieder persönlich zu treffen und auszutauschen.
(Bild: VCG/Stefan Bausewein)

270 Teilnehmer, 56 Vortragende und 46 Ausstellende trafen sich virtuell oder/und vor Ort auf dem Anwenderkongress Steckverbinder in Würzburg Anfang September 2021, um sich auf Europas größter Konferenz zu diesem Thema über aktuelle Trends, Forschungen und Entwicklungen in der Verbindungstechnik zu informieren – und sich nach vielen Monaten ohne Messen und Kongresse endlich auch wieder persönlich zu treffen und auszutauschen. Für alle Teilnehmer, die nicht anreisen konnten, wurden die Vorträge aus dem Vogel Convention Center vom Dienstag, 7.9., bis Donnerstag, 9.9., live gestreamt.

Die Pre-Conference am Montag, 6.9.2021, fand dagegen vollständig digital statt. Auf diesem neuen Format konnten Interessenten an Standrundgängen von Harting und Phoenix Contact sowie an technischen Präsentationen der Aussteller per Videostream teilnehmen: Als Auftakt erläuterte Eric Leijtens, TE Connectivity, gemeinsam mit Verena Neuhaus, Phoenix Contact, die Motivation für den M12-SPE-Hybrid-Steckverbinder und für welche Anwendungsfälle die Hybridsteckverbinder Vorteile bringen.

Anschließend gingen Kai Fröhlich und Peter Stremmer, ElectronAix, auf Produktion und Aufbau von Micro-Koax-Verbindungen ein und zeigten Anwendungen und Möglichkeiten auf.

Die Analyse, Optimierung und Verifizierung eines Hochspannungssteckverbinders für E-Mobilität stellten Bernhard Mund, bda Connectivity, und Dr. Thomas Gneiting, Admos, in ihrem gemeinsamen virtuellen Beitrag vor. Dr. Konstantinos Panos, Helmut Fischer, zeigte die Möglichkeiten der XRF-Schichtdickenmessungen in der Steckkontaktindustrie auf, und Dr. Klaus Illgner, K Lens, stellte anschließend einen optischen 3D-Sensor zur Inline-3D-Steckerinspektionen vor.

Friedrich Talgner, Umicore Galvanotechnik, referierte über ausgewählte Silberbeschichtungen und deren Eigenschaften für elektrische Kontaktoberflächen. Die Kostenreduzierung durch zukunftweisende Selektivtechniken war Thema des Vortrags von Thomas Frey und Hans-Ullrich Eckert, Gerweck.

Mit dem Thema Oberflächentechnik befasste sich auch Markus Klingenberg, IMO Oberflächentechnik, der die technischen Trends und Entwicklungsschritte in der Zukunft der Galvanik vorstellte. Mit Hot Lithography präsentierte Dr. Markus Pfaffinger, cubicure, einen hochpräzisen 3D-Druck mit flammgeschützten Kunststoffen, der die großvolumige Produktion von Steckverbinderkomponenten ermöglicht.

Emir Rekic und Patrick Stückler, K.R. Pfiffner AG, schlossen mit ihrem Vortrag zu den Wettbewerbsvorteilen durch High-Tech-Fertigung von Steckverbindern auf Rundtaktmaschinen den virtuellen Montag ab.

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Endlich wieder Kongresse mit persönlichen Kontakten

Ab Dienstag begann dann die Veranstaltung in real-life vor Ort in Würzburg, wobei alle Vorträge auch weiterhin virtuell verfolgt werden konnten.

Doch nicht nur auf den Vorträgen oder den Basisseminaren konnte sich der Besucher tiefgehend informieren, sondern auch auf der begleitenden Ausstellung präsentierten 46 Aussteller von A (Admos) bis Z (ZVEI) alles zum Thema Steckverbinder und Kabel, Sensoren und Prüf-, Test- und Produktionsanlagen zum Anfassen. Auch das Thema Single Pair Ethernet, auf den sich am ersten Vor-Ort-Kongresstag die Vorträge konzentrierten, wurde von etlichen Ausstellern an Hand realer Produkte vorgestellt.

Die Vorteile von SPE-Steckverbindern

So zeigte beispielsweise Rosenberger zwei SPE-Serien auf dem Stand: RoSPE-HMTD, basierend auf dem Automotive-Steckverbinder mit Industriegehäuse, und RoSPE-Industrial. „Für dessen Entwicklung haben wir uns mit weiteren Herstellern aus der Steckverbinder- und Sensorik-Industrie, der Automatisierungstechnik sowie der Kabelindustrie zur Single Pair Ethernet System Alliance zusammengeschlossen, um einen internationalen Standard und ein gemeinsames Steckergesicht zu entwickeln", erklärte Thomas Keller, Project Management Medical & Industries.

„Denn nur mit herstellerübergreifenden Standards ist Interoperabilität und damit der langfristige Erfolg von SPE gesichert. Derzeit werden die folgenden Standardisierungsvarianten gemeinsam entwickelt: IEC 63171-2 für IP20 und IEC 63171-5 für IP67.“

Den Vorteil des SPE-Steckverbinders demonstrierte Keller an einem Modell im direkten Vergleich mit einem Fast-Ethernet-Anschluss: Hier ersetzt der viel kleinere SPE- den kompletten RJ45-Anschluss. Für den Einsatz von SPE sei aber die Anwendung beim Kunden entscheidend, führte Keller weiter aus.

Zu beachten seien z.B. Faktoren wie die Anforderungen der Übertragungstechnik, erforderliche Datenraten, Kabeltyp und -strecke, oder Anschlussart über Stecker oder Klemme. Thomas Keller: „Zudem spielt eine Rolle, wie groß der zur Verfügung stehende Bauraum ist und welche Schutzklasse benötigt wird.“

Hoher Beratungsbedarf bei klassischen Steckverbindern

Doch auch bei den klassischen Steckverbindern ist der Beratungsbedarf hoch, das zeigten nicht nur viele Vorträge, sondern das wurde auch von den Ausstellern wahrgenommen. „Auf dem Markt wird eine Vielzahl an Steckverbindern angeboten. Um für die gewünschte Anwendung die passende Auswahl treffen zu können, ist aber nicht nur umfassendes Wissen über Steckverbinderarten, -formen, -materialien, -beschichtungen usw. erforderlich. Ebenso wichtig ist das Knowhow über die Kabel- und Netzwerktechnologien, wie auch das Zukunftsthema SPE“, sagte Florian Adams, Geschäftsbereichsleiter Euroconnectors, einem Steckverbinder-Distributor in Karlsfeld bei München.

„Auf dem Steckverbinder-Kongress beraten wir zum einen auf unserem Stand Anwender und Interessenten dazu umfassend und anschaulich auch an Hand unserer vielen Musterstücke. Und endlich können wir das auch wieder in persönlichen Gesprächen tun, was doch eine andere Qualität hat als virtuelle Meetings. Und Interessenten, die hier am Stand nicht finden, was sie suchen, laden wir gerne in unser Steckverbinder-Café in Karlsfeld ein. Wir selbst können die Veranstaltung außerdem nutzen, um uns über die neuesten Trends, Forschungen und Entwicklungen aus erster Hand zu informieren. Der Steckverbinder-Kongress ist für uns daher eine der wichtigsten Veranstaltungen der Branche.“

Wieder Vis-a-Vis-Gespräche führen

Die von Adams angesprochene Erleichterung darüber, dass nach vielen Monaten wieder Kongresse, Messen und persönliche Kundentermine möglich sind, war auch in vielen weiteren Gesprächen ein Thema. Denn für die meisten Besucher und Aussteller war der Kongress der erste größere Business-Termin vor Ort seit langem – um so größer die Erleichterung bei vielen, endlich wieder persönliche Kontakte pflegen zu können.

So startete etwa Kay Wesendrup seine Tätigkeit bei Bihler als Key Account Manager Connector Industry unmittelbar vor Beginn der Corona-Krise – und hat seither die meisten seiner Kunden per Video-Meetings oder Telefon beraten: „Der Kongress ist eine hervorragende Gelegenheit, endlich wieder Vis-a-Vis-Gespräche führen zu können und sich persönlich auszutauschen. Und das Interesse an unseren Lösungen ist groß, hier auf dem Kongress und generell. Denn mit dem Trend zur Elektromobilität nimmt der Bedarf an Steckverbindungen und entsprechenden Automationslösungen für E-Bauteile zu."

Tag 1 – SPE: Quo vadis Single Pair Ethernet?

Die Vorträge des ersten Kongresstag konzentrierten sich auf das Zukunftsthema SPE. Mit der Frage „Quo vadis Single Pair Ethernet“ eröffnete Matthias Fritsche, Harting Electronics, den ersten Tag und ging auf die Neuigkeiten aus der SPE-Welt ein, nahm aber auch eine kritische Betrachtung möglicher Anwendungen in der Industrie vor:

Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
(Bild: VCG/Stefan Bausewein)

„SPE wird in der Zukunft viele Anwendungsfelder erobern. Ein wesentlicher Punkt neben dem Vorteil von SPE mit seiner durchgängigen IP-Kommunikation ist jedoch die Frage der Stromversorgung. Wesentliche Marktanforderung insbesondere für Sensornetzwerke ist hier ein Kabel mit einer Schnittstelle. Die Standardantwort auf das Thema Fernspeisung ist üblicherweise Power over DataLine (PoDL). Doch ist das die günstigste Lösung oder sind nicht vielleicht hybride Schnittstellen die bessere Lösung?“

„Steckverbinder-Normen sind das eine“, so das Fazit Fritsches. „Sie müssen aber auch internationale Normen für die Verkabelung haben – ein SPE-Ökosystem.“

Anwendungsfälle für Single Pair Ethernet

Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
(Bild: VCG/Stefan Bausewein)

Verena Neuhaus, Phoenix Contact, und Simon Seereiner, Weidmüller Interface, stellten in ihrem gemeinsamen Vortrag Anwendungsfälle im Auto, im Maschinenbau, in der kollaborativen Robotik und Gebäudeautomation für Single Pair Ethernet vor, und gingen auf die Vorteile von SPE in der industriellen Automatisierung ein. Ziel sei es, für alle Anwendungen einen einzigen Steckverbinder zu bieten, so Seereiner.

Single Pair Ethernet biete deutliche Miniaturisierung bei gleichzeitiger Kostenminimierung für zukünftige IIoT-Schnittstellen: Mit der SPE-Schnittstelle seien Gerätehersteller in der Lage, auf dem gleichen Bauraum doppelt so viele Schnittstellen unterzubringen als mit herkömmlichen RJ45-Buchsen. „Bisher war es schlicht zu teuer und zu aufwendig, ethernetbasierte Netzwerke bis an den Sensor zu bringen. Das ändert sich jetzt mit Single Pair Ethernet. Fast Ethernet, also eine 100-Megabit-Leitung, benötigte bisher mindestens zwei Aderpaare – eine Gigabit-Verkabelung sogar vier Paare“ erklärt Simon Seereiner.

„Mit der SPE-Technologie reduziert sich der Leitungsaufbau für die gleichen Übertragungsraten auf ein Adernpaar. Das heißt, man verlegt deutlich weniger Kupfer und benötigt nur ein Bruchteil der Verarbeitungszeit. Das spart Platz und enorme Kosten.“

Standardisierte, kompakte SPE-Steckverbinder

Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
(Bild: VCG/Stefan Bausewein)

Ebenso biete das kompakte, international standardisierte SPE-Interface als einziges eine sichere Integration in M8-Installationen. Somit könne es sehr einfach bestehende Infrastrukturen ergänzen und dabei sein Kosteneinsparungspotenzial voll entfalten. Ein weiterer, wesentlicher Vorteil, der von Neuhaus und Seereiner angeführt wurde, sei, „dass neben Daten auch Energie über diese zweiadrigen Leitungen übertragen werden kann. Die Technik nennt sich Power over Data Line (PoDL). Damit lassen sich bis zu 60 W bei gleichzeitiger Datenübertragung (10/100/1000 MBit) zu einer Schnittstelle führen. Sensorik beispielsweise kann also mit nur einem einzigen Zweidrahtkabel versorgt werden. So ist es möglich, kostengünstig, einfach und mit einer hohen Packungsdichte Sensoriken in der Industrie aufzubauen, die dazu führen, Automatisierungs- und Vernetzungsgrade zu steigern und immer höher automatisierte Prozesse zu realisieren."

Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
(Bild: VCG/Stefan Bausewein)

Wijnand van Gils, TE Connectivity, knüpfte an das Thema des ersten Vortrages an und stellte einen SPE-Steckverbinder vor, der für industrielle Umgebungen mit zwei Stiftpaaren konzipiert ist, von denen eines für die Datenübertragung bis zu 1 GBit/s /600 MHz gemäß IEEE 802.3bp und das andere für die Stromübertragung mit Strömen bis zu 8 A verwendet wird. Der hybride Steckverbinder mit einem Daten- und einem Stromversorgungs-Pinpaar ist metallisch geschirmt. Die Schirmung trennt die Pinpaare, um eine Interferenz des Strom- mit dem Datensignal zu vermeiden.

Der neue Ethernet-Standard 10BASE-T1L – was steckt dahinter?

Getrieben durch den Trend Industrie 4.0 ändert sich auch in der Prozessautomation die Kommunikationslandschaft hin zu integrierten Netzwerken, welche die Konnektivität über die gesamte Fabrik hinweg unterstützt. Ethernet kristallisiert sich hier als der Kommunikationsstandard heraus, wobei es verschiedene Ethernet-Technologien gibt.

Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
(Bild: VCG/Stefan Bausewein)

Thomas Tzeetzsch, Analog Devices, erläuterte den neuen Ethernet-Standard 10BASE-T1L, eine Zweidraht-Ethernet-Lösung für Leitungslängen bis 1700 m bei einer Übertragungsgeschwindigkeit von 10 MBit/s, welcher Übertragungsprotokolle wie Profibus, ProfiNET, Modbus, usw. unterstützt. Im Vortrag wurden die Grundlagen von 10BASE-T1L erläutert sowie entsprechende Produkte aufgezeigt, die auch bei der Wahl der geeigneten Steckverbinder in verschiedenen Applikationen relevant sind, inklusive Leistungsübertragung.

SPE: PHYs und Switches und industrielle Sensorik

Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
(Bild: VCG/Stefan Bausewein)

Eine Übersicht der verfügbaren PHYs und Switches aus der EBV-Linecard für SPE gab Karl Lehnhoff, EBV Elektronik. Er stellte auch die dazugehörigen Eval-Bords sowie Demonstratoren von Dritten vor. Des Weiteren ging er auf die dazugehörigen passiven Bauteile der Schwesterfirma Avnet Abacus ein. Sein Statement: „Die Norm hinkt der Technik hinterher.“

Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
(Bild: VCG/Stefan Bausewein)

In seinem Vortrag beleuchtete Frank Moritz, Sick, anhand von verschiedenen Use Cases die Rahmenbedingungen und Herausforderungen für den Einsatz von SPE in industrieller Sensorik sowie die Anforderungen aus den Bereichen der Fabrik-, Logistik und Prozessautomation. Auch der Mehrwert von SPE bei der Verkabelung von Sensorik im Feld war Gegenstand der Präsentation: „SPE ist das bessere Ethernet.“.

SPE: Was eine hybride Sensorverkabelung bringt

Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
(Bild: VCG/Stefan Bausewein)

Dr. Karsten Walther, Perinet, nahm ebenfalls das Thema hybride Sensorverkabelung mit Single Pair Ethernet in seinem Vortrag auf: „Der neue Single Pair Ethernet (SPE) Standard tritt an, das Netzwerk der Dinge schlussendlich bis zum Sensor zu bringen. Eine wesentliche Anforderung dabei ist es, den Sensor mit Energie zu versorgen.“

Im ersten Teil des Vortrags wurde die hybride SPE-Verkabelung vorgestellt und welche Besonderheiten gegenüber anderen SPE-Varianten wie Power over Dataline (PoDL) bestehen. Die Auswirkungen wurden insbesondere im Hinblick auf elektrische Sicherheit, EMV aber auch Verkabelungstopologien besprochen. Die Sensorverkabelung sieht Walter dabei nicht als kritischen Faktor, wohl aber die Leistungsaufnahme. „Es ist noch gar nicht entschieden, ob I/O-Link die bessere Variante ist.

Kontakt-Oberflächen: Die Beschichtungssqualität hängt von vielen Faktoren ab

Am Dienstag nachmittag moderierte Markus Klingenberg von IMO Oberflächentechnik eines der Basisseminare, die alle am Dienstagnachmittag stattfanden, zum Thema Oberflächenbeschichtung von Kontaktwerkstoffen. „Ich bin seit 35 Jahren in der Branche tätig. Zum Thema Oberflächen und Galvanisieren von Steckverbindern konnte ich daher viel Erfahrung sammeln und verfüge über entsprechendes Expertenwissen. Am Steckverbinder-Kongress nehme ich seit Jahren regelmäßig teil, ob als Referent oder als Besucher – und ich lerne jedes Mal Neues."

Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
(Bild: VCG/Stefan Bausewein)

In seinem Seminar vermittelte er die theoretischen Grundlagen und Gesetzmäßigkeiten der Galvanotechnik und zeigte die Einflüsse auf die Abscheidung und eine allgemeine Prozessfolge zur Beschichtung von Teilen auf.

Klingenberg: „Für die Qualität der Beschichtung sind viele Voraussetzungen des Grundmaterials, des Produktdesigns und der Werkstoffwahl zu erfüllen.“ Diese Voraussetzungen stellte er ausführlich vor und vermittelte neben der Oberflächenbeschaffenheit und den geometrischen Anforderungen des Grundwerkstoffs auch die Wechselwirkung von Grund- und Schichtwerkstoff tiefgehend.

Weitere Basisseminare fanden statt zu den Themen: „Steckverbinder – wichtige Kennwerte und Begriffe“ (Referent: Dr. Helmut Katzier, Ingenieurbüro Katzier); „Das Steckverbindarium“ (Referent: Herbert Endres, EndresConsult); „Grundlagen zur Kontaktphysik“ (Referent: Dr. Helge Schmidt, TE Connectivity) sowie „Eine Einführung in gewalzte Kupfer & Kupferlegierungen für Steckverbinder“ (Referent: Stephan Groß, Boway).

Tag 2: Steckverbinder – Trends, Entwicklungen und neue Geschäftsmodelle

Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
(Bild: VCG/Stefan Bausewein)

Die Trends bei elektronischen Komponenten und Systemen beleuchtete Dr. Andreas Lock, Bosch, in seiner Funktion als Vorsitzender des ZVEI-Arbeitskreises Technologieplattform mit seiner Keynote zur Eröffnung der Vorträge am Mittwoch. Dr. Lock war live zugeschaltet von der parallel stattfindenden Automesse IAA in München und stellte Ergebnisse aus der ZVEI Roadmap „Next Generation“ vor: „Nur wer technologische Entwicklungen frühzeitig erkennt und aufgreift, kann einen größeren Nutzen aus ihnen ziehen und im internationalen Wettbewerb Vorteile daraus ziehen.“

Die ZVEI-Technologie-Roadmap unterstützt Unternehmen dabei, sich mit Themen wie Künstlicher Intelligenz, Industrie 4.0 oder Cybersicherheit auseinanderzusetzen. Sie bietet einen strukturierten Überblick zu vielen Themen der Digitalisierung in der Elektroindustrie und gibt Ausblick bis ins Jahr 2025.

Beleuchtet werden Prozesse der Produktentstehung ebenso wie politische Entwicklungen und Trends in Forschung und Bildung. Dabei werden neben den Fortschritten in der Entwicklung elektronischer Bauelemente auch Software, Materialtrends und Aspekte der Fertigung in den Blick genommen, ebenso wie Richtlinien und Gesetze sowie die entsprechenden Anwendungsfelder.

Der intelligente Steckverbinder für die Produktion von morgen

Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
(Bild: VCG/Stefan Bausewein)

Auch in dem Vortrag von Andreas Huhmann, Harting, Dr. Michael Hilgner, TE Connectivity und Simon Althoff, Weidmüller, ging es um die Zukunft der Branche: Sie stellten den intelligenten Steckverbinder (SmEC) als „Enabler“ der Produktion von morgen vor. Mehrere Hersteller erarbeiten an der SmartFactoryKL in Kaiserslautern gemeinsam Anwendungsfälle für einen intelligenten Steckverbinder mit dem Ziel, eine universelle Schnittstelle für Produktionsmodule zur Versorgungs- und Kommunikationsinfrastruktur zu beschreiben, die auch von ungelerntem Personal sicher bedient werden kann.

Diese Anwendungsfälle basieren auf Zusatzfunktionen des Steckverbinders, die zur Realisierung des Sicherheitskonzeptes eines Produktionsmoduls beitragen wie z. B. die Verriegelung des Steckverbinders unter Spannung.

Digitalisierung elektrischer Schnittstellen

Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
(Bild: VCG/Stefan Bausewein)

Digitalisierung elektrischer Schnittstellen mit AutomationML als Basis neuer Geschäftsmodelle war das Vortragsthema von Markus Rentschler, Balluff. Die Verfügbarkeit von Datenmodellen für Automatisierungskomponenten und deren Verkabelung in einem allgemein akzeptierten Modellierungsstandard bildet die Grundlage für den effizienten digitalen Austausch über die Wertschöpfungskette hinweg zwischen Herstellern, Handelsorganisationen, Konfektionären, Elektroplanern und Endkunden.

Leiterplattenklemmen für IIoT-Geräte

Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
(Bild: VCG/Stefan Bausewein)

Alternative Anschlussmöglichkeiten für IoT- und IIoT-Geräte stellte Patrick Hirt, Metz Connect, vor: „Was wäre, wenn man nun gar keinen Steckverbinder für Etherent-/IP-fähige Geräte benötigen würde und welchen Einfluss hat das auf die IoT-Welt von heute und morgen? Dieser Frage sind wir in Bezug auf alternative Anschlussmöglichkeiten für Ethernet-Schnittstellen von Geräten nachgegangen.

Die Antwort darauf sind Leiterplattenklemmen. Sie bieten im Vergleich zu RJ45- oder M12-Steckverbindern eine Vielzahl von Vorteilen wie Bauteilreduktion, Montagefreundlichkeit, Baugröße oder die farbliche Codierung.”

Ein Standard für M12-Push-Pull-Steckverbinder

Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
(Bild: VCG/Stefan Bausewein)

Bei der M12-PushPull-Schnittstelle für Steckverbinder dominieren derzeit noch mehrere Hersteller den Markt. Dirk Peter Post, Harting, und Jürgen Sahm, Phoenix Contact, stellten in ihrem gemeinsamen Vortrag „Endlich Einigkeit bei M12 Push Pull“ einen Standard in Aussicht. Denn eine PushPull-Verriegelung spart im Vergleich zur Verschraubung bis zu 80 Prozent Montagezeit, was ein beachtliches Einsparpotenzial bedeutet. Ein einheitlicher Standard für M12-PushPull-Rundsteckverbinder hat daher ein enormes Potenzial. Er ermöglicht eine umfassende Auswahl für Kunden, die auf herstellerübergreifend kompatible Produkte Wert legen. Einer der Standards für die Branche ist die IEC 61076-2-010.

Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
(Bild: VCG/Stefan Bausewein)

Sie soll alle notwendigen Bauformen für Gerätebuchsen umfassen: stehend, versenkt, male und female. Die maßgebliche Änderung zum etablierten M12-Standard besteht darin, dass das M12-Gewinde um einen Einstich ergänzt wird; gleichzeitig werden die Eigenschaften des M12-Vollgewindes beibehalten. So können herkömmliche M12-Ports mit Standardgewinde – ohne konstruktiven Eingriff – durch einen Duo-Port mit PushPull ausgetauscht werden und sind zukünftig wahlweise anschließbar.

Ihr Fachwissen ist gefragt: Anwenderbefragung Steckverbinder

Anwenderbefragung Steckverbinder
(Bild: VCG)

Die Welt der Steckverbinder ist umfangreich, komplex und in ihrer Variantenvielfalt oft unübersichtlich. Darum ist jetzt Ihr Fachwissen gefragt. Beantworten Sie in unserer Anwenderbefragung Fragen zu Kriterien für die Auswahl des Steckverbinder-Herstellers, oder wie Sie Steckverbinder typischerweise einsetzen. Wir wollen es genau wissen. Schenken Sie uns ca. 10 Minuten Ihrer Zeit und nehmen Sie an unserer Umfrage zum Thema Steckverbinder teil. Unter allen Teilnehmern verlosen wir ein attraktives Dankeschön.

RoHS ohne Ausnahmeregelung: „Bleifreie“ Hochstromkontakte

Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
(Bild: VCG/Stefan Bausewein)

Auch Achim Engel, Würth Elektronik ICS, nahm sich mit dem Thema „Bleifreie Hochstromkontakte für RoHS-Konformität ohne Ausnahmeregelung” einem in vielen Ausschüssen diskutierten Thema an. Denn durch Verordnungen wie RoHS oder die Altautorichtlinie ist die Verwendung von Blei in vielen Bereichen längst verboten. Es bestehen jedoch Ausnahmeregelungen, die den Einsatz von Blei weiterhin ermöglichen.

Und so können nach wie vor Kupferlegierungen mit einem Bleianteil von maximal 4 Prozent zum Einsatz kommen – auf Basis von wohl im Jahr 2021 auslaufenden temporären Ausnahmerichtlinien.

Engel: „Blei hat nützliche Eigenschaften und verbessert das Gleit- und Reibverhalten und sorgt für hervorragende Zerspanbarkeit von Kupferlegierungen.” Am Beispiel von den Würth Elektronik Hochstromkontakten für die Leiterplattenkontaktierung („Powerelemente“) beschrieb er den Weg vom Basismaterial aus bleihaltigen Zerspanungsmessing hin zu bleifreien Lösungen.

Dazu wurden die einzelnen Wertschöpfungsstufen wie beispielsweise die Herstellung, Verarbeitung und natürlich auch der eigentliche Betriebszustand untersucht. „Während einige Marktbegleiter auf eine Verlängerung der Ausnahme bauen, setzen erste namhafte OEMs bereits heute auf die zukunftssicheren bleifreien Hochstromkontakte aus dem Produktportfolio der Würth Elektronik ICS”, so Engel.

Erfahrungsbericht: Qualifikation von RJ45-Steckverbindern nach TIA-568

Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
(Bild: VCG/Stefan Bausewein)

Baptiste Bouix, Würth Elektronik, trug anschließend einen Erfahrungsbericht vor zur Cat.-6-Qualifikation von RJ45-Steckverbindern nach TIA-568: „RJ45-Steckverbinder sind eine Gruppe von standardisierten Steckverbindern, die für die Telefonkommunikation entwickelt wurden. Als diese Steckverbinder auch für Ethernet-Anwendungen (Physical Layer) eingesetzt wurden, entstanden neue Standards für die Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung und die Stromübertragung, die über die einfache Sprachkommunikation hinausgingen. Der Vortrag gibt einen Erfahrungsbericht über die Prüfung und Qualifizierung unserer ungefilterten RJ45-Steckverbinder (Cat.-6).“

Floating Elements – Bewegung statt Stillstand

Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
(Bild: VCG/Stefan Bausewein)

Unter dem Motto „Bewegung statt Stillstand“ gab Detlef Fritsch, Weco, Einblick in die Floating Elements Technologie: „Seit Jahrzehnten gibt es die Technologie der Durchstecktechnik in der Elektronikindustrie, das bedeutet, dass Bauteile mit Lötfahnen durch ein Loch in der Platine gesteckt und auf der Rückseite verlötet werden. Damit wird jedoch wertvoller Raum der Platinenrückseite nicht sinnvoll genutzt und es entwickelt sich die Idee von Surface-Mounted-Lösungen, also einseitig platzierten und verlöteten Produkten.“

Verbunden sei damit das Risiko, dass die Verbindung nur noch über den Lötpunkt elektrisch und mechanisch verbunden ist und somit jeder Fehler, insbesondere auch bei geringster Verunreinigung der Platine, zu schlechter Verbindung und damit auch instabiler mechanischer Haftung des Bauteils führen könnte.

Deshalb, so Fritsch, „entwickelte Weco die Floating Elements Technologie, bei der Bauteile die Eigenschaft haben, sich der Oberfläche, deren mechanischer Verformung bei Temperaturunterschieden und bei unterschiedlichen Schmelzpunkten der Lötpaste, gewissermaßen anzupassen und diese Fehlerarten über die Einzelbeweglichkeit der inneren metallischen Komponenten zu kompensieren.“

Leitfaden für Thermosimulationsmodelle in Hochleistungsbordnetzen

Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
(Bild: VCG/Stefan Bausewein)

Steckverbinder in Hochleistungsbordnetzen von E-Fahrzeugen unterliegen extremen thermischen Belastungen. Dr. Michael Ludwig, TE Connectivity, stellte in seinem Vortrag eine applikationsspezifische Analyse der Erwärmung von Leistungssteckverbindern bei hohen transienten Strömen mit Hilfe thermischer Ersatzschaltbilder vor. Ludwig: „Da die hohen Lasten bei einem Fahrzeug in der Regel nur über kurze Zeiträume anliegen, ist es notwendig der Auslegung der Steckverbinder gesondert Aufmerksamkeit zu schenken.“

Thermische Netzwerke bieten die Möglichkeit, komplexe und lange Stromprofile wie sie im Fahrzeug auftreten, zu simulieren und auch Eigenheiten wie die thermische Anbindung der Steckverbinder an eventuelle Kühlungssysteme oder spezielle Konvektionsbedingungen zu berücksichtigen. Um diese Methodik zu standardisieren und dem Anwender Software-unabhängig eine Systemsimulationen zu ermöglichen, wurde unter Leitung des ZVEI ein technischer Leitfaden für Thermosimulationsmodelle erarbeitet.

Steckverbinder: Methoden zur Qualitätskontrolle und Fehleranalyse

Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
(Bild: VCG/Stefan Bausewein)

Carsten Stange, Langer EMV-Technik, und Stefan Frömmrich, ept, beleuchteten in ihrem gemeinsamen Referat die Koppelinduktivität als Parameter für das EMV-Verhalten von Leiterplattensteckverbindern. Anhand eines einfachen Modells erläuterten sie die Wirkungskette elektrischer Größen und entwickelten daraus ein Modell, mit dem sich Steckverbinder aus EMV-Sicht beschreiben lassen. Ein dazugehöriges Messverfahren wurde vorgestellt und experimentell untermauert.

Aufgrund der immensen Bedeutung von Steckverbindern für die ordnungsgemäße Funktionalität einer Baugruppe ist die Überprüfung der Qualität und Zuverlässigkeit unerlässlich, erläuterte Holger Krumme, HTV, den Zuhörern in Würzburg und an den Bildschirmen. Zur Qualitätskontrolle oder Fehleranalyse stehen deshalb verschiedene Methoden zur Verfügung.

Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
(Bild: VCG/Stefan Bausewein)

Neben zerstörungsfreien Prüfungen, wie z. B. Schichtdickenmessungen, Analysen der quantitativen Materialzusammensetzung mittels Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) oder Kontaktwiderstandsmessungen können auch zerstörende Analysemethoden, wie beispielsweise Schliffbilderstellungen für die energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX) am Rasterelektronenmikroskop (REM) durchgeführt werden. Ein weiterer Aspekt ist die Durchführung von Lebensdauer- und Umweltprüfungen. Krumme erläuterte einige dieser Methoden und machte sie durch Beispiele aus der Praxis anschaulich.

Steckerpins auf Leiterplatten inline vermessen

Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
(Bild: VCG/Stefan Bausewein)

Eine fehlerhafte Geometrie von Steckerpins kann schwerwiegende Folgen wie Systemausfälle haben. Der Vortrag von Patrick Telders, imess, stellte ein Konzept zur messmittelfähigen und bedienerunabhängigen Kontrolle der Steckverbinder- und Leiterplatten-Seite vor. Das Prüfkonzept sieht die Aufnahme der Steckergeometrie mit Hilfe von Laserscannern vor, welche ein dreidimensionales Bild erzeugen. Auch hochwandige Gehäuse können mit stirnseitig angeordneten Lasern komplett gescannt werden.

Während die auf dem Werkstückträger montierten Stecker unterhalb der Sensoren verlaufen, wird das 3D-Profil an die Bildverarbeitungssoftware übermittelt. Aus den Rohdaten werden die Stiftplateaus ermittelt und deren Lage sowie Höhenposition, relativ zu den Sollvorgaben, bestimmt.

Einpresstechnik – Messtechnik für 3D-Pin-Datensätze

Der stark wachsende Markt der Elektromobilität ist nur ein Beispiel für die Anwendung von speziellen Einpresstechniken zur Herstellung von lötfreien elektrischen Verbindungen. Unterschiedliche Typen dieser Einpresszonen haben eines gemeinsam: Die Geometrie ist eines der entscheidenden Faktoren für eine hochqualitative Verbindung, betont Thomas Lankmair, Bruker alicona, in seinem Referat.

Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
(Bild: VCG/Stefan Bausewein)

Diese Tatsache und zusätzlich die wachsende Nachfrage an dieser Technik führen zu immer komplexeren Anforderungen an die Messtechnik. Wichtige Parameter, wie die Stegdicke, die Diagonale, die Radien an der Einpresszone, als auch die die Geometrie an den Übergängen von der Einpresszone zur Einpressspitze müssen mit hoher Genauigkeit, aber auch mit hoher Messgeschwindigkeit rückführbar gemessen werden.

In seiner Präsentation zeigte Lankmair, wie die beiden Techniken „Focus Variation“ und „Real3D“ es ermöglichen, hochauflösende 360° 3D-Datensätze zu messen, welche im weiteren Schritt als Basis zur Auswertung der erforderlichen Parameter dienen.

Zum Abschluss des Mittwochs bot dann die traditionelle Abendveranstaltung, die bei schönstem Wetter als BBQ auf dem Karl-Gustav-Vogel-Platz und im Foyer des Vogel Conventions Centers stattfand, nochmals viel Raum für den fachlichen wie persönlichen Austausch.

Tag 3: Der Steckverbinder in mobilen Anwendungen und Steckverbinder-Oberflächen

Auch am Donnerstag, 09.September, dem dritten Veranstaltungstag in Würzburg, hatten viele Vorträge den Steckverbinder in mobilen Anwendungen zum Thema. So berichtete Jürgen Bösch, Harting Electric, welche maßgebliche Rolle bei der Elektrifizierung im Agrarbereich die Schnittstelle zwischen Traktor und Anbaugerät spielt.

Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
(Bild: VCG/Stefan Bausewein)

Bösch: „Unterschiedliche Traktorhersteller müssen mit verschiedenen Anbaugeräte-Herstellern kompatibel sein, um die größtmögliche Akzeptanz im Markt zu erreichen. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, dass eine standardisierte Schnittstelle zur Übertragung der elektrischen Energie bereitgestellt wird. Diese Schnittstelle muss im rauen Umfeld der Landwirtschaft einsetzbar sein und unter widrigen Bedingungen hohe elektrische Energie übertragen.“

Die von den Mitgliedern der AEF (Agricultural Industry Electronic Foundation) entwickelte Schnittstelle stellt mit dem AEF High Voltage Connector die standardisierte Schnittstelle zwischen Traktor und Anbaugerät dar.

Hochstromkontakte für integrierte Elektroantriebe

Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
(Bild: VCG/Stefan Bausewein)

Serienfähige Hochstromkontakte als Schlüssel zur effizienten Fertigung von integrierten E-Fahrzeug-Antrieben waren das Thema von Thomas Schriefer, Fraunhofer IISB. Das öffentlich geförderte Projekt hatte die Zielsetzung, großserienfähige Ansätze für Hochstrom-Kontaktierungstechnologien bis 600 A zu erforschen, die innerhalb einer Leistungselektronik die Schraubverbindungen ersetzen.

Dem Konsortium aus IISB, Bayrischem Laserzentrum, iwis smart connectors, Carl Haas Spiralferdenfabrik und ZF Friedrichshafen ist es gelungen, Hochstrom-Steckverbinder für verschiedene Kupferschienen / Busbar-Anwendungen sowie Leiterplattenkontaktierungen zu entwickeln und zu testen (Vibration, Derating, etc.).

Schriefer: „Diese neuen Kontakte sollen zukünftig als „Plug&Play“ Lösung in E-Fahrzeugantrieben eingesetzt werden.“

Ebenfalls um mobile Anwendungen von Steckverbindern, diesmal bei der Bahn, drehte sich der Vortrag von Denny Hellige, Harting Electric, der per Video-Stream zugeschaltet war. Er stellte eine neue Generation von Hochstrom-Steckverbindern für die Bahntechnik vor.

Silber-Passivierungen und ihre Prüfmethoden

Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
(Bild: VCG/Stefan Bausewein)

Einen Überblick zu Silber-Passivierungen und deren Prüfmethoden gab Oliver Brenscheidt, ON Metall: „Ziel des Projekts ist ein Leitfaden für die Praxis bei der Auswahl der richtigen Passivierung. Welcher Typ ist geeignet? Welche Eigenschaften gibt es? Was müssen Anwender und Beschichter beachten? Der Markt ist durch die Vielzahl von Varianten und die große Anzahl von Eigenmarken sehr unübersichtlich. Das macht nicht nur die Auswahl der Passivierung sehr schwierig, sondern verhindert oft auch, dass mehrere Lieferanten qualifiziert werden können.“

Brenscheidt möchte mit seiner Arbeit Transparenz schaffen. Auch die genaue Definition der Prüfung ist wichtig, auf Grund von Unterschieden in den Prüfvorschriften der Hersteller, aber auch der Anwender. Brenscheidt: „Darum ist ein weiteres Ziel des Projekts die Gegenüberstellung der unterschiedlichen Testmethoden.“

Kombination unterschiedlicher Oberflächen beim Stecken

Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
(Bild: VCG/Stefan Bausewein)

Über „Edle und unedle Ehen“ dachte Herbert Endres, EndresConsult, in seinem Vortrag nach – und wann die Kombination unterschiedlicher Oberflächenveredelung möglich sein kann. Denn edle und unedle Kontaktoberflächen werden heutzutage oft in identischen Bauformen angeboten. Hersteller und Industrie empfehlen, nur identische Oberflächen miteinander zu stecken. Der Zweck der Kontaktoberflächen ist bekannt, die Brownsche Molekularbewegung gibt die Begründung für die Nickel Sperrschicht.

Die elektrochemische Spannungsreihe ist der eigentliche Grund, warum unterschiedliche Kontaktoberflächen nicht miteinander gesteckt werden sollten. Sie erklärt in Verbindung mit der Zersetzungsspannung von Wasser, warum es zu Kontaktkorrosion kommen kann. Praktische Erfahrungen untermauern diese These. Man muss sich jedoch über die Auswirkungen einer Paarung von ungleichen Kontaktoberflächen bewusst sein, weil sich nicht nur die Spannungspegel ändern, sondern auch die sonstigen Eigenschaften des Steckverbinders limitiert werden.

Das Potenzial leitfähiger Kunststoffe

Wie leitfähige Kunststoffe clever eingesetzt werden können, erläuterte Michael Tesch, Kunststoff Institut Lüdenscheid. Denn branchenübergreifend wachsen die Anforderungen an Materialien hinsichtlich der Funktionsintegration von Elektronikkomponenten durch kompaktere Bauweisen und neue Designkonzepte.

Die Themenbereiche „Thermomanagement” und „EMV-Abschirmung” spielen dabei eine hervorgehobene Rolle, deren notwendige Eigenschaften durch den Einsatz von Kunststoffen erfüllt werden können.

Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
(Bild: VCG/Stefan Bausewein)

Tesch: „Das grundlegende Verständnis der Materialzusammenhänge und deren Wirkungsweisen ist die Basis, um mittels dieser Werkstoffgruppe Wärme effektiv aus Bauteilkomponenten ableiten zu können oder eine geforderte Schirmdämpfung zu erreichen.” Innerhalb sogenannter Verbundprojekte wurden Untersuchungen zu diesem Kontext durchgeführt, deren Ergebnisse im Rahmen dieses Vortrags gespiegelt werden mit dem Ziel, Handlungsoptionen für die eigene Produktentwicklung ableiten zu können.

Steckverbinder: Kontaktkräfte um 80 Prozent durch Laserstrukturierung reduzieren

Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
(Bild: VCG/Stefan Bausewein)

In seinem Vortrag berichtete Univ.-Prof. Dr.-Ing. Frank Mücklich, Uni Saarland/SurFunction, über eine neuartige High-Speed Laserstrukturierung von Steckverbindern zur Reduzierung von Steckkräften. Prof. Mücklich: „Obwohl bereits in der Wissenschaft durch zahlreiche Veröffentlichungen verstanden wurde, dass die Oberflächenstrukturierung von Werkstoffen auf der Nano- bis Mikroskala in nahezu jeglichem technologischen Bereich enorme Fortschritte mit sich bringt, war es bis heute noch nicht möglich, dies wirtschaftlich bzw. industriell umzusetzen.“

Die sogenannte DLIP-Technik (Direct Laser Interference Patterning) erlaubt nun die Herstellung eines beliebigen, periodischen Oberflächenmusters auf nahezu jedem Werkstoff. Nicht nur können nanoskalige Oberflächenstrukturen hergestellt werden, dies geschieht auch gleichzeitig in industriell relevanten Rekordgeschwindigkeiten (~1 m²/min).

Die Kombination aus Präzision und Geschwindigkeit ist einzigartig unter allen bislang verfügbaren Methoden und ermöglicht damit enorme Qualitätssprünge in den Megatrends Energie und Ressourcen, Mobilität und Gesundheit. Erste industrielle Anwendung soll das Verfahren nun bei einem Hersteller elektrischer Steckverbindersysteme finden.

In diesem Zusammenhang werden Steckkräfte zuverlässig um 30 Prozent oder der elektrische Kontaktwiderstand um bis zu 80 Prozent reduziert. Die Technik erweist sich als derart vielversprechend, dass nun das Start-up SurFunction gegründet wurde, um die Methode in den Markt einzuführen.

PVD: Eine alternative Oberflächenmodifikationen für Steckverbinder

Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
(Bild: VCG/Stefan Bausewein)

Eine Alternative zur Galvanik und Oberflächenmodifikation stellte Wolfgang B. Thörner, WBT-Industrie, vor. Mittels einer kombinierten Verfahrenstechnik werden Edelmetalle, z. B. Gold, umweltschonend, ressourcensparend und kostengünstig weitgehend geometrieunabhängig (3D) auf Kleinteile, z. B. Steckverbinder, im industriellen Maßstab aufgebracht.

Die PVD-Technik (Physical Vapour Deposition, Physikalische Dampfabscheidung) ist seit vielen Jahren Stand der Technik und wird häufig zur Standzeitverbesserung von Werkzeugen genutzt. Das dabei verwendete Spendermaterial „landet“ allerdings nur zu ca. 20 Prozent auf den Substraten und die restlichen 80 Prozent an den Wänden des Reaktors.

Das Beschichtungsmaterial ist in der Regel sehr preiswert und umweltneutral, weshalb diese Verluste unerheblich sind. Bei Edelmetallen ist das jedoch das Kernproblem. WBT hat ein Verfahren entwickelt, mit dem das Nutzen-/Verlustverhältnis umgekehrt wird. Und die restlichen 20 Prozent reinen Goldes sind ökologisch problemlos fast vollständig recycelbar.

Diese Verfahrenstechnik besteht im Wesentlichen aus dem unmittelbaren Verbund zwischen Hochstrom-Plasmapolieren und spezieller 3D-PVD-Technik, die das Arbeiten mit Edelmetallen sinnvoll nutzbar macht. Es gibt kaum Anwendungsbeschränkungen im Vergleich zur Galvanik. Die (Gold-)Schichten sind dünner, aber fehlerfrei (Hochvakuum), dichter strukturiert und mit höherer Bindungsenergie ausgestattet. Der Prozessenergiebedarf ist ca. 26 Prozent und der Ressourcenverbrauch um ca. 35 Prozent geringer.

Miniaturisierung von Steckverbindern durch Mehrschieber-Druckguss

Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
(Bild: VCG/Stefan Bausewein)

Der Trend bei Steckverbindern zielt seit Jahren auf Bauraumverringerung, Gewichtsverringerung, Leistungsverdichtung, Abschirmung und die Entwicklung von Baukastensystemen, berichtete Armin Beck, Dynacast. Insofern beschränkt sich „Miniaturisierung“ nicht mehr nur darauf, Geräte und Bauteile immer kleiner zu konstruieren, sondern fordert zunehmend präzisere und komplexere Bauteile und Oberflächen.

Dies führt zu neuen Herausforderungen an Druckguss-Teile wie dünneren Wandstärken, engere Toleranzen und hochwertigere Oberflächen. Während das Optimierungspotential konventioneller Werkzeug- und Gießmaschinentechnologien weitgehend ausgeschöpft ist, konnten im Mehrschieber-Druckguss interessante Weiterentwicklungen vorangetrieben und zur Anwendungsreife gebracht werden.

Im Vortrag stellte Beck zunächst den Mehrschieber-Druckguss vor und zeigte deren Einsatzmöglichkeiten im Vergleich zum konventionellen Druckguss auf. Weiter ging er auf neueste Entwicklungen in der Mehrschiebertechnologie ein, wie Verkürzung der Gießläufe, Servo-Antriebe zur besseren Prozessbeherrschung und Entwicklung der Warmkammer-Mehrschiebertechnologie für Aluminium. An Hand von Beispielen berichtete er zudem über die sich daraus bietenden neuen Gestaltungsmöglichkeiten für Bauteile aus Zink, Aluminium und Magnesium.

Stand der Technik bei der Additiven Fertigung von Steckverbindern

Stand der Technik und Trends bei der Additiven Fertigung von Steckverbindern waren Thema von Stefan de Groot, Protiq, der mit seinem spannenden Vortrag den Steckverbinder-Kongress abschloss. Die Additive Fertigung bietet enormes Potenzial durch eine signifikante Steigerung der konstruktiven Gestaltungsfreiheit.

Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
Steckverbinder: Impressionen vom 15. Anwenderkongress Steckverbinder im Würzburger VCC 2021.
(Bild: VCG/Stefan Bausewein)

Um diese Freiheitsgrade vollumfänglich nutzen zu können, bedarf es der Qualifizierung von neuen Werkstoffen für die Additive Fertigung. So ist es Protiq gelungen, einen Prozess zu entwickeln, mit dem Kupfer additiv verarbeitet werden kann. Mit einer innovativen Kupferlegierung war Protiq der erste Anbieter, der Induktoren in höchster Qualität produzierte. Heute kann das Unternehmen ebenfalls 100 Prozent reines Kupfer im 3D-Druck verarbeiten.

de Groot: „Einen weiteren interessanten Anwendungsbereich eröffnet der Werkstoff Zink. Bauteile aus der Zinklegierung Zamak 5 für den Zinkdruckguss sind weit verbreitet. Protiq ist es gelungen, einen Prozess zur additiven Verarbeitung des Serienwerkstoffs Zamak 5 zu entwickeln. Prototypen sowie Kleinserien entstehen so zu einem geringen Bauteilpreis.“

Steckverbinder 2022: Nach dem Kongress ist vor dem Kongress

Umfangreiche Hands-on-Workshops, Basisseminare, der direkte Austausch mit Herstellern an den Ausstellerständen, der Plausch mit anderen Teilnehmern und Referenten am Kaffeestand, die traditionelle Abendveranstaltung und mehr – wir alle hoffen, dass dies beim 16. Anwenderkongress Steckverbinder vom 4. bis 6. Juli 2022 an gewohnter Stelle im Würzburger VCC wieder möglich sein wird. Sind Sie dabei? Lassen Sie sich jetzt vormerken, verpassen Sie keine Information und geben Sie Anregungen zu gewünschten Vortragsthemen.

* Hajo Stotz arbeitet als freier Journalist in München.

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