Starrflex-Leiterplatten

Wie Starrflex-Leiterplatten die Baugruppenzuverlässigkeit erhöhen

| Redakteur: Gerd Kucera

Komplett: Die Motor-Getriebe-Einheit mit integrierter und externer Steuerelektronik (Bilder: WITTENSTEIN)
Komplett: Die Motor-Getriebe-Einheit mit integrierter und externer Steuerelektronik (Bilder: WITTENSTEIN)

Starrflexible Leiterplatten ersetzen Steckverbinder-Leitungen in Antriebseinheiten und sorgen für höhere Zuverlässigkeit des Gesamtsystems.

Nach wie vor ist die Miniaturisierung eine der stärksten Triebfedern für neue Produkte. Erreichbar durch die stete Erarbeitung verfeinerter Entwicklungs- und Fertigungsmethoden in Elektrotechnik, Elektronik und Feinmechanik. Wohl interessantester Anwendungsbereich der Miniaturisierung ist (neben der Konsumelektronik und Luftfahrt) die Medizintechnik. Nicht nur Steckverbinder, Elektroantriebe oder Sensoren werden dort für innovative Behandlungsgeräte auf das Äußerste geschrumpft. Hierzu ist die interdisziplinäre Zusammenarbeit traditioneller Ingenieurbereiche unverzichtbar. Der vorliegende Beitrag skizziert, wie Kabel, Leitungen und Steckverbinder durch flexible Leiterbahnen ersetzt und hochpräzise, intelligente Sensoren in einen mechatronischen Antriebsstrang integriert werden.

Zuverlässige Motor-/Getriebeeinheiten

Präzise Motor-Getriebe-Einheiten erfordern eine hohe Zuverlässigkeit für den Einsatz in der industriellen Robotik, Verfahrenstechnik oder Medizintechnik. Eine hohe Zuverlässigkeit lässt sich durch die Optimierung der Mechanik des Motors, des Getriebes oder durch zusätzlichen Einsatz intelligenter Sensorik erreichen. Auch die Steuerelektronik lässt sich optimieren, jedoch kommt die schlussendliche Präzision durch die Gesamtbetrachtung des mechatronischen Antriebsstrangs. Das Zusammenspiel der Steuerelektronik mit den mechanischen Komponenten im Langzeitbetrieb erfordert langjährige Materialkenntnis und ein optimal auf einander abgestimmtes Gesamtsystem von Elektronik und Mechanik.

Hochpräzise und niniaturisierte Sensoren

Präzisionsmotoren werden in den unterschiedlichsten Branchen eingesetzt und müssen den verschiedenen Vorschriften von der Verfahrenstechnik der Luft-und Raumfahrt bis hin zum Automobilbau einhalten. Bei vielen Anwendungen ist die vorhersagbare Zuverlässigkeit der eingesetzten Komponenten wichtig. An Motoren angebaute Getriebe wurden bislang als Blackbox betrachtet und bargen viele Rätsel. Durch den Einsatz von elektronisch ausgewerteten Sensoren im Getriebe wird die Lebensdauer während des Betriebs diagnostiziert und visualisiert.

Hierdurch wird nicht nur die Diagnose laufender Prozesse ermöglicht, sondern auch eine adaptive Regelung und somit die Prozessoptimierung innerhalb des gesamten Antriebs. Das bedeutet, der Kunde des Maschinen- oder Anlagenherstellers wird befähigt, Prozesse direkt im Betrieb zu messen und bei Bedarf auch rechtzeitig mit veränderten Prozessparametern gegenzusteuern

Flexible Leiterbahnen ersetzen Kabel

Die Zuverlässigkeit einer Motor-Getriebe-Einheit lässt sich an verschiedenen Stellen optimieren. Ein Schwachpunkt sind bei vibrierenden mechatronischen Elementen die Kabelverbindungen. Wenn zwei Elektronikbaugruppen über zwei Steckverbinder mit einem Kabel verbunden werden, dann sind dies zwei Stellen, an denen es im Betrieb des Motors zu Verunreinigungen kommen kann. Diese Verunreinigungen haben Veränderungen des Übergangswiderstands an den Kontakten zur Folge. Dies wiederum verändert über die Lebensdauer des Motors die elektrischen Eigenschaften der Leitung und kann zu Steuer- oder Messfehlern führen. Die Zuverlässigkeit und damit die Qualität der Baugruppe nimmt ab.

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