Haben Sie schon mal ein eine Leitung für Industrial Ethernet „seziert“? Darin finden sich unzählige verdrillte Adern, Schirmgeflechte und Folien aus Kunststoff oder Aluminium. Stellen Sie sich jetzt eine Robotik-Applikation vor, wo diese Leitung stetigen Biege- und Torsionskräften ausgesetzt ist. Das Drahtgeflecht kann Risse oder Lücken bekommen, die Alufolie reißen, schnell entstehen bei den hochfrequenten Signaldaten Probleme durch die fehlende Abschirmung.
Oder die verdrillten Adern werden durch Zugbelastungen brüchig, weil der Leitungsaufbau nicht dafür ausgelegt ist. Als großes Problem für Leitungen bei Dauerbewegung erweist sich auch die Ummantelung, die spröde und brüchig werden kann, wenn sie ständiger Reibung in der Energiekette ausgesetzt ist und dann auch noch Staub, Flüssigkeiten oder extreme Temperaturen an der Haltbarkeit nagen…
Natürlich gibt es Normen für die Biege- und Torsionsbelastung von Leitungen, die viele Produkte auch erfüllen. Dennoch liegt genau hier das Problem von normgerechten Testzyklen, die mit den unzähligen Praxisbedingungen oft wenig gemein haben.
Energieketten bewegen sich unterschiedlich schnell, haben diverse Biegeradien, arbeiten bei verschiedensten Temperaturen, sind Staub, Öl, Wasser, Metall- oder Holzspänen und anderen Widrigkeiten ausgesetzt. Wie können sich also Anwender sicher sein, die richtigen Leitungen für ihre Energiekettenanwendung zu verwenden?
Milliarden von Testzyklen
Genau auf diese Problematik fokussierte der Motion Plastics Spezialist Igus von Anfang an. Denn die Lebensdauer einer Leitung in bewegten Anwendungen lässt sich nicht berechnen oder über simple Normtests vorhersagen. Hier helfen nur Dauertests unter realistischen Praxisbedingungen.
„Das war vor 25 Jahren der Startschuss für unser inzwischen 3800 qm großes Testlabor für bewegte Leitungen in Energieketten, in dem wir die Produkte jährlich im Dauerbetrieb mit über 2 Milliarden Zyklen auf über 60 verschiedenen Testständen auf ihre Belastbarkeit prüfen“, verdeutlicht Rainer Rössel, Leiter Geschäftsbereich chainflex-Leitungen bei Igus, den einzig gangbaren Weg, um frühzeitige Ausfälle zuverlässig verhindern zu können.
„Dieser enorme Aufwand ist notwendig, um Kunden garantieren zu können, dass die Energiekette sowie die darin bewegten Leitungen in der individuellen Anwendung zuverlässig funktionieren. Deshalb gibt es auf unsere Produkte auch eine auf dem Markt einzigartige Garantie von 36 Monaten“, ergänzt Rössel.
Weil Igus sowohl Energieketten als auch alle notwendigen Signal- und Datenleitungen selbst entwickelt, können beide Komponenten ideal aufeinander abgestimmt werden. Die Kunststoffe der Leitungen und Energieketten sind ständig miteinander in Kontakt, entsprechend erweist sich die Werkstoffentwicklung inklusive der Werkstoffprüfung über Dauertests als ein entscheidender Faktor für die Haltbarkeit.
„Wenn wir eine neue Leitung entwickeln, dann dauert diese Phase rund zwei bis vier Jahre“, erklärt Rössel. „Wir kombinieren bei den Haltbarkeitstests äußere Faktoren wie Temperatur, Medien und eventueller Strahlung mit praxisgerechten Bewegungsabläufen. Und weil wir die Gleitfähigkeit, Abriebfestigkeit und Schmiereigenschaften unserer Kunststoffe in der Kette und der Mantelwerkstoffe unserer chainflex-Leitungen besser als jeder andere kennen, haben wir in Kombination mit den ausgeklügelten Konstruktionsprinzipien einen einmaligen Qualitätsvorteil gegenüber Anbietern, die nur Ketten oder Leitungen haben.“
Online von Testdatenbank profitieren
Alle jemals ermittelten Messdaten jeder Leitung und Energiekette fließen bei Igus in eine zentrale Testdatenbank ein. Hier kann der Hersteller wertvolle Analysen für jede Kombination bei unzähligen Umgebungsvariablen durchführen. Davon profitieren auch die Kunden selbst: Auf der Igus-Webseite gibt es frei zugängliche Berechnungstools, die vollumfänglich auf die Testdatenbank zurückgreifen.
So kann der Kunde online genau die richtige Leitung für seine Anwendung finden und unkompliziert deren Lebensdauer bestimmen. Unter anderem werden Variablen wie Biegeradius, Einsatztemperatur, Torsionswinkel, Beschleunigung und Verfahrweg eingegeben und die Lebensdauer in Doppelhüben sowie der Preis pro Leitungsmeter werden sofort angezeigt. Durch einen Projektierungsservice können sich Kunden aber auch jederzeit über die bestmögliche Kombination von Energiekette und Leitungen für eine individuelle Anwendung beraten lassen.
Dann war da noch die Verseiltechnik…
Neben einem widerstandsfähigen und für dynamische Dauerbelastung ausgelegten Mantelwerkstoff zeigt natürlich auch das Innenleben einer Leitung für die Lebensdauer verantwortlich. Noch immer setzen viele Leitungen auf die sogenannte Lagenverseilung. Hier werden die Adern in mehreren Lagen um das Zentrum der Leitung verseilt.
Der Hauptnachteil dieses kostengünstigen Fertigungsverfahrens liegt darin, dass die Adern beim Biegen innerhalb des Biegeradius der Energiekette besonderen Streck- und Stauchkräften ausgesetzt sind. Diese Kräfte führen zu den gefürchteten „Korkenziehern“, besonders wenn es sich um lange, gleitende Verfahrwege und vieladrige Leitungen handelt. Brüche von Adern oder Schäden in der Schirmung sind die Folge.
Länger leben mit Bündelverseilung
Igus setzt deshalb bei seinen chainflex-Leitungen in weiten Teilen auf die Bündelverseilung. Hier werden die Adern zunächst in Dreierbündeln und anschließend zu einer Gesamtverseilung verseilt. Diese mehrfache Verseilung stellt sicher, dass die einzelnen Adern innerhalb des Kettenradius nicht überdehnt werden.
Unterstützt wird der Verseilverband durch zwickelfüllend extrudierte Innen- und Außenmäntel, bei denen die Zwischenräume zwischen den Adern völlig mit dem Mantelwerkstoff ausgefüllt werden. So kann sich die Verseilung nicht aufdrehen. Bei Roboterleitungen mit Torsionsbewegungen sorgen spezielle Schirmaufbauten und Außenmaterialien für zusätzliche Haltbarkeit.
Spezielle Kraftausgleichselemente, lockere Verseilelemente, verschiedene Gleitebenen und andere Schirmkonzepte stellen ein Überleben auch nach mehreren Millionen Torsionsbewegungen sicher.
Gerade also bei Leitungen für Energieketten sollte viel Wert auf die Eignung in dynamischen Anwendungen gelegt werden, um Maschinenstillstände durch vorzeitigen Aderbruch oder defekte Schirmungen zu verhindern.
