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01 Im Klimacontainer werden Leitungen bei Temperaturen von –40 ° C bis 60 °C auf einer 8 m langen Achse in der Energiekette ständig verfahren und durchlaufen je nach Werkstoff und Versuchsziel mehrere Millionen Zyklen

Die Möglichkeiten und Grenzen von Kabeltests

02 Bei einem ungeeigneten Werkstoff (oben) kommt es in der Energiekette zu einem deutlichen Abrieb und schließlich zum Kabelbruch (unten)

03 Da Igus seine Leitungen im 1.750 m 2 großen Testlabor ausgiebig prüft, kann das Unternehmen darauf eine Garantie von bis zu 36 Monaten geben

Nicht für jede Anwendung gibt es international gültige Normen und Prüfanforderungen. In solchen Fällen erstellen Firmen oft hauseigene Qualifizierungs- und Überwachungsnormen, um ihre Qualitäts- und Prüfanforderungen zu verifizieren. So beschäftigt sich Igus schon seit mehr als 20 Jahren mit den Anforderungen an Leitungen für den Einsatz in Energieketten. Ob die Leitungen den hohen Ansprüchen des Unternehmens genügen, wird ständig im hauseigenen Prüflabor getestet.

Bei Kabeln und Leitungen existiert heute eine hohe Bandbreite an Normen. Dabei unterscheidet man zwischen allgemeingültigen sowie speziellen für bestimmte Anforderungen entwickelten Bestimmungen. Vielen Normen beziehen sich nur auf einige wenige häufig auftretende Anwendungen und Anforderungen. Schließlich ist der Aufwand einer allgemeingültigen Norm für alle nur erdenklichen Anwendungen 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 keine gültigen, geeigneten internationale Prüfanforderungen und Aufbauvorschriften gibt.

Selbstentwickelte Normen für Spezialeinsätze
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, allerdings war keine Norm und kein damit verbundener Test wirklich für die Prüfung von Leitungen für den Einsatz in Energieketten geeignet. Aus diesem Grund entwickelte Igus im Laufe der Jahrzehnte hauseigene Normen, die sich mit dem Test und der Bewertung von Aufbauten beschäftigen. Im eigenen Labor entwickelten die Mitarbeiter die unterschiedlichsten Tests. Dabei nutzt das Kölner Unternehmen für die Qualifizierung selbstverständlich auch die allgemeingültigen Normen, die aus anderen Bereichen entliehen werden. So werden im laufenden Produktionsprozess diejenigen Normen herangezogen, die beispielsweise das Thema Spannungsprüfung behandeln oder die Spezifikation der Leiterwiderstände für die zu verwenden Leiterwerkstoffe. Darüber hinaus hat Igus allerdings eigene speziell auf den Einsatz in Energieketten zielende Normen entwickelt. Dabei wird zwischen Qualifizierungs- und Überwachungsnormen unterschieden.

Normen für die Qualifizierung und Überwachung
Die Unterschiede bei beiden Normgruppen sind erheblich – insbesondere in Hinblick auf Zeit und Aufwand. So enthalten die Qualifizierungsnormen unterschiedliche Bereiche, unter anderem bei den Werkstoffqualifizierungsnormen: Hier werden unter realen Bedingungen neue entwickelte Mantelwerkstoffe geprüft. In den Energieketten-Tests werden die allgemeingültigen Untersuchungen, wie die Alterung nach Arrhenius oder allgemeingültigen Normen zur Prüfung der Medienbeständigkeit nach IEC durchgeführt. Darüber hinaus werden Untersuchungen in Bezug auf Abrieb mit Kettenwerkstoffen oder auch das Verhalten in der Bewegung im Zusammenspiel mit Medien und Temperatur geprüft. Um aussagekräftige Ergebnisse zu erhalten, sind Versuche nur in sich bewegenden Ketten sinnvoll. Die dazu notwendigen Versuche sind umfangreich und nehmen auch viel Raum ein. So ist alleine die Klimauntersuchung, indem das Temperaturverhalten von Außenmantelwerkstoffen geprüft wird, bei Igus in einem 40 Zoll großen Seecontainer untergebracht. Dabei werden die Leitungen auf einer 8 m langen Achse in der Energiekette ständig verfahren und durchlaufen je nach Werkstoff und Versuchsziel mehrere Millionen Zyklen bei Temperaturen von –40 °C bis 60 °C (Bild 1).

Berücksichtigung praxisrelevanter Faktoren
Gerade an diesem Beispiel zeigt sich, dass Werkstoffe, die die Prüfungen im Klimaschrank bestanden haben, im Igus-Temperaturtest für Energieketten die Anforderungen nicht immer erfüllen. Aber auch das Verhalten der Alterung in Bezug auf Isolationswerkstoffe und hohen Temperaturen wird beim Kölner Leitungsspezialisten zusätzlich zu den allgemeingültigen Normen gesondert bewertet. So lassen die gängigen Normen bei der Bewertung der Alterung unter Temperatureinfluss den Faktor Stress durch kontinuierliche Bewegung gänzlich außer Acht (Bild 2). Um diese Limitierungen in den Bewertungen zu überwinden, bewertet Igus bei Qualifizierungsversuchen von neuen Werkstoffen das Verhalten der Grenzleitertemperatur in Bezug zur Bewegung der dann noch möglichen Prüfspannung ausgiebig. Dabei werden die Leiter auf die Grenztemperatur erhitzt und über mehrere Millionen Zyklen unter verringerten Radien getestet und immer wieder erhöhten Hochspannungstests unterzogen. Diese beiden Normtests sind nur zwei Beispiele einer ganzen Reihe von Qualifizierungsnormen von Igus. Zusätzlich führt das Unternehmen eine ständige Fertigungsüberwachung durch. Dabei werden kontinuierlich Leitungen aus der laufenden Produktion nach einem bestimmten Algorithmus entnommen – insgesamt mindestens 20 % der gesamten Fertigung – und anschließend in der Chargenprüfung bewertet. Dazu gehört neben den bewegten Tests in Energieketten eine komplette Aufbauanalyse. Hierdurch lässt sich verhindern, dass Fertigungsfehler schleichend das Biegeverhalten von Leitungen negativ beeinflussen. Dadurch, dass jede Leitung von Igus anhand ihrer Charge eindeutig identifizierbar ist, kann im Zweifel auch eine Lieferung beim Kunden direkt zurückgerufen werden.

Fazit
Diese Beispiele zeigen auf, welche Bedeutung spezielle anwendungsspezifische Tests für den individuellen Einsatz der Leitungen haben. Die allgemeingültigen Normen können nur so weit genutzt werden, wie diese auch die Anforderungen wirklich treffen. Daher ist es für Igus nur folgerichtig ein 1.750 m 2 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 garantieren zu können (Bild 3). (no)

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Autor:
Rainer Rössel leitet den Geschäftsbereich Chainflex bei der Igus GmbH in Köln. rroessel@igus.de