Wann sollte man flexible und wann starre Industriekabel verwenden?

Hochflexible Steuerkabel sind für bestimmte Installationen die beste Lösung. Ohne die richtige Kabelauswahl kann eine Förderanlage plötzlich ausfallen; ein Roboterarm kann mitten im Arbeitszyklus versagen. Es gibt eindeutige Fälle, in denen flexible Kabel die bessere Wahl sind als starre Industriesteuerkabel, und diese Wahl beeinflusst, wie gut sich Ihr Schaltkasten unter realen Betriebsbedingungen bewährt.

Der Unterschied zwischen der Leistung von flexiblen Steuerkabeln und der von massiven Kabeln in dynamischen Anwendungen ist erheblich. Die Wahl der Verkabelung und der Kabel gehört zu den Hauptursachen für Qualitäts- und Zuverlässigkeitsprobleme bei Automatisierungsanlagen. Hochflexible Steuerkabel können millionenfach gebogen werden, ohne Schaden zu nehmen, während massive Kabel durch Vibrationen, wiederholte Bewegungen und enge Biegungen schnell verschleißen können.

Das Wichtigste auf einen Blick

• Bewegung und Vibrationen erfordern flexible Leitungen, insbesondere in dynamischen Anwendungen wie der Robotik, Förderanlagen und Schleppketten.
• Hochflexible Steuerkabel bestehen aus einer feineren Litzenkonstruktion und einer flexiblen Isolierung.
• Massivleiter sind eine gute Wahl für feste, dauerhafte Installationen wie Gebäudeverkabelungen, Leitungsrohre und statische Schalttafeln.
• Unabhängig vom Leitungstyp ist eine ordnungsgemäße Anschlusstechnik unerlässlich.

Grundlagen zu Litzen- und Massivleitern

Wenn Sie sich für ein Kabel entscheiden, ist es wichtig, von Anfang an die richtige Wahl zu treffen. So ersparen Sie sich später viele Probleme wie vorzeitigen Ausfall, Wartungsaufwand und Probleme bei der Einhaltung von Vorschriften. Zwar lassen sich Fehler im Nachhinein beheben, doch ist es kostengünstiger und effizienter, von Anfang an die richtige Entscheidung zu treffen.

Wann sollte man flexible Verkabelung wählen?

Hochflexible Verkabelung ist die Standardwahl für alle Anwendungen, die Bewegung, Vibrationen oder wiederholtes Biegen erfordern. Flexkabel sind die richtige Wahl für maschinenintegrierte Schalttafeln, Robotik und Fördersysteme. 

In dynamischen Anwendungen kommt es bei Massivdraht zu einer „Kaltverfestigung“ und schließlich zu Rissen. Dies beobachten wir häufig an Anschlussstellen und Biegungen, wo sich im Automatisierungsprozess Belastungen und Bewegungen konzentrieren.

Warum tritt Kaltverfestigung auf? Der Vorgang beginnt auf metallurgischer Ebene. Wenn Kupferdraht wiederholt gebogen wird, wird die Kristallstruktur des Metalls gestört. Versetzungen (winzige Defekte im Kristallgitter) häufen sich an, und das Metall wird steifer und spröder. Schließlich kann der Draht mechanische Belastungen nicht mehr durch leichtes Biegen abfedern und bricht stattdessen.

Flexibler Draht besteht aus mehreren Litzen, sodass keine einzelne Komponente die Belastung allein aufnehmen muss. Im industriellen Einsatz kann Massivdraht zeitweise ausfallen. Oft liegt ein teilweiser Riss vor, der unter bestimmten Bedingungen einen Kontakt herstellt, unter anderen jedoch nicht, was die Diagnose sehr erschwert. Bis der Draht vollständig ausfällt (und die Ursache offensichtlich ist), haben sich die Kosten für Arbeitsaufwand und Ausfallzeiten bereits erheblich summiert. 

Außerdem ist es wichtig, bei beengten Platzverhältnissen und dicht gepackten Schalttafeln flexiblen Draht dem massiven Draht vorzuziehen. Flexibles Kabel bewältigt engere Biegungen zuverlässiger, was zu einer besseren Passform und geringerer Langzeitbelastung führt. 

Hochflexibles Steuerkabel ist eine spezielle Kategorie flexibler Kabel und Leitungen, die in Anwendungen mit kontinuierlicher Bewegung, wie beispielsweise Kabelschienen und Schleppketten, zum Einsatz kommt. Diese Kabel zeichnen sich durch eine feinere Verseilung und eine flexible Isolierung aus. Der Begriff „High-Flex“ dient nicht nur Marketingzwecken. Diese Kabel sind so konstruiert, dass sie Tausende oder sogar Millionen von Biegezyklen standhalten. Im Vergleich zu Standard-Litzenkabeln. 

High-Flex-Steuerkabel sind zudem so ausgelegt, dass sie engere Mindestbiegeradien bewältigen können, ohne dass die Isolierung beschädigt wird oder es zu Materialermüdung kommt. Bei kompakten Kabelkanalinstallationen kann dies zu einem deutlichen Unterschied führen, wenn das Kabel denselben Bogen durchläuft.

Auch die Mantelmaterialien für hochflexible Kabel spielen eine wichtige Rolle. PVC-Mäntel sind die gängigste und kostengünstigste Option. Allerdings kann PVC bei kälteren Temperaturen steif werden und sich durch ständige Biegung schneller abnutzen. Für diese Anwendungen sind Polyurethan-Mäntel (PUR) die bessere Wahl. Sie sind abriebfest, über einen weiten Temperaturbereich flexibel und eignen sich für Umgebungen, in denen Kühlmittel, Öl oder Industrieflüssigkeiten vorkommen können. 

Hochflexible Kabel sind die erste Wahl für Maschinen, die mit einer Kabelführung oder einer Schleppkette ausgestattet sind. Diese Kabel kommen beispielsweise in der Automobilindustrie zum Einsatz, wo Roboterschweiß- und Handhabungsanlagen unter Umständen kontinuierlich Bewegungen mit hoher Taktzahl ausführen müssen. Auch Verpackungs- und Palettieranlagen setzen auf hochflexible Kabel, um konstante, sich wiederholende Bewegungen zu ermöglichen. 

Hochflexible Kabel lassen sich zudem bei der Installation und Montage in der Regel leichter handhaben und verarbeiten. Der Draht ist im Kabelkanal biegsamer, wodurch das Risiko einer Beschädigung der Isolierung während des Installationsvorgangs verringert wird. Die Wahl eines anderen Kabels als eines hochflexiblen Kabels in einer dynamischen Anwendung birgt ein Zuverlässigkeitsrisiko, das sich meist genau im ungünstigsten Moment bemerkbar macht. 

Wann Massivdraht geeignet ist

Massivdraht bietet bei bestimmten Anwendungen Vorteile. Er ist oft die Standardwahl für feste, dauerhafte Installationen. Er eignet sich gut für Situationen, in denen der Draht sich nicht bewegt oder keinen Vibrationen ausgesetzt ist:

• Gebäudeverkabelung
• Leitungskanäle
• Verteilerkästen

Massivdraht behält nach dem Biegen seine Form bei. In festen Konfigurationen kann dies die Verlegung vereinfachen und den Verzicht auf zusätzlichen Stützdraht ermöglichen. Diese Eigenschaft macht Massivdraht im richtigen Kontext zu einer sinnvollen Option. Beispielsweise vereinfacht Massivdraht bei einer festen Schalttafelinstallation den Aufbau. Er bleibt dort, wo man ihn verlegt, und lässt sich sauber durch den Kabelkanal führen. Er erfordert nicht dieselbe Sorgfalt bei der Anschlussbearbeitung wie Litzendraht. Für Schalttafelbauer, die in statischen Anwendungen mit hohen Stückzahlen arbeiten, kann diese Einfachheit zu erheblichen Zeiteinsparungen bei der Montage führen.

In einigen Schwachstrom-Signalanwendungen bietet Massivdraht zudem eine zuverlässigere Anschlussverbindung bei bestimmten Steckverbindermodellen, die Massivdraht gleichmäßiger festhalten als feinsträngigen Draht.

Massivdraht ist zudem kostensparend. Er ist günstiger als Litzendraht und deutlich günstiger als die meisten wirklich hochflexiblen Kabelvarianten. Bei Anwendungen, bei denen sich der Draht nicht bewegen, vibrieren oder mechanischen Belastungen standhalten muss, ist es sinnvoll, keinen Aufpreis für unnötige Flexibilität zu zahlen.

Bei der Entscheidung für Massivdraht lautet das Stichwort „statisch“. Wenn der Draht während des normalen Betriebs vollständig statisch bleibt, ist Massivdraht in der Regel die richtige Wahl. Es ist jedoch wichtig, Ihre Entscheidung zu prüfen. Bei Konstruktionen, die zunächst statisch sind und sich dann zu etwas Dynamischerem entwickeln, müssen Sie die Verkabelungsspezifikationen entsprechend überdenken.

Zuverlässigkeit von Kabelanschlüssen

Anschlussstellen gehören zu den häufigsten Fehlerquellen bei Litzenkabeln. Sowohl die Auswahl der richtigen Kabel als auch die richtigen Verlegungstechniken sind von entscheidender Bedeutung. 

Litzenleiter fächern sich auf oder saugen Lötzinn auf, was zu unzuverlässigen Verbindungen führen kann, wenn dies nicht ordnungsgemäß gehandhabt wird. In der Regel werden hierfür Aderendhülsen verwendet – Metallhülsen, meist aus Kupfer oder verzinnt, die vor dem Anschluss auf die Enden der Litzen gecrimpt werden. In industriellen Schalttafeln schaffen Aderendhülsen einen festen, gleichmäßigen Anschlusspunkt, der in Schraub- und Federklemmenblöcken zuverlässig funktioniert. Ohne Aderendhülse fächern sich die Enden des Litzenkabels auf, und einzelne Litzen können die Klemme verfehlen, was zu einer ungleichmäßigen Verbindung führt.

Die Auswahl der Aderendhülsen sollte auf den Leitungsquerschnitt abgestimmt sein. Überdimensionierte Aderendhülsen lassen sich nicht ordnungsgemäß crimpen, während zu kleine Aderendhülsen die Leiter beschädigen können. Für die meisten Schalttafelverkabelungen sind isolierte Aderendhülsen die Standardwahl. Diese verfügen über eine Farbcodierung, die dem Leitungsquerschnitt entspricht und so die Montage erleichtert sowie für Isolierung sorgt.

Unisolierte Aderendhülsen kommen häufig zum Einsatz, wenn der Platz begrenzt ist oder die Form eines Steckverbinders einen flacheren Anschluss erfordert. Für Schalttafelbauer ist der richtige Umgang mit Aderendhülsen selbstverständlich, doch vor Ort werden Aderendhülsen oft weggelassen oder in der falschen Größe gewählt, was dazu führt, dass sie eine häufige Ursache für zeitweise auftretende Verbindungsprobleme sind.

Massivdraht lässt sich direkter anschließen, doch die Anschlussstellen sind nach wie vor anfällig. Insbesondere bei Schalttafeln, die häufig gewartet werden müssen, können an den Anschlussstellen bei Wartungsarbeiten leicht Kerben entstehen oder Brüche auftreten.

Vibrationsfestigkeit von Drähten

Jede Bewegung kann sich auf den Draht auswirken. Massivdraht ist nicht dafür ausgelegt, Vibrationen und Bewegungen standzuhalten. Auf lange Sicht kommt es zu Materialermüdung, was zu winzigen Rissen und Brüchen führt, die oft unbemerkt bleiben, bis es zu einem Systemausfall kommt.

Litzendraht hingegen besteht aus mehreren Filamenten (oder Litzen), die die Vibrationsbelastung verteilen und vor Materialermüdung schützen. Litzendraht hält Umgebungen mit starken Vibrationen und dynamischen Belastungen stand.

Selbst die bestgefertigten Verbindungen aus Massivdraht lockern sich bei anhaltenden Vibrationen. Vibrationen führen zu Widerstand, zusätzlicher Wärmeentwicklung und schließlich zum Ausfall; daher ist es unerlässlich, hier die richtige Wahl zu treffen. 

In Umgebungen mit starken Vibrationen lautet die Standardlösung fast immer Litzendraht mit ordnungsgemäß gecrimpten Aderendhülsen. Diese Wahl trägt dazu bei, dass die Drähte unter vielen verschiedenen Umständen die Verbindungsintegrität aufrechterhalten. Massivdraht kann in vibrierenden und beweglichen Umgebungen nicht mit der Zuverlässigkeit von Litzendraht mithalten.

Überlegungen zur langfristigen Haltbarkeit von Kabeln

Was ist also die richtige Wahl für eine möglichst lange Lebensdauer? Litzenkabel oder Massivleiter?

Ein Massivleiter, der sich in einem Kabelkanal oder -rohr befindet, kann über Monate hinweg zeitweise Störungen verursachen, bevor er als Ursache des Problems erkannt wird. Oft sind diese Probleme kostspielig, störend und schwer zu diagnostizieren.

Hochflexible Kabel sind in Bewegungsanwendungen von vornherein die bessere Wahl. Der Kostenunterschied zwischen flexiblen und massiven Leitern ist vernachlässigbar, insbesondere im Vergleich zu den Kosten eines Ausfalls im Feld.

Herkömmliche Litzenkabel halten ständiger Bewegung oder hochzyklischer Biegung möglicherweise nicht stand. Hochflexible Kabel sind die Wahl mit geringerem Risiko und niedrigeren Lebenszykluskosten.

Es ist zudem wichtig, Umweltfaktoren wie Temperaturschwankungen oder den Kontakt mit Chemikalien wie Öl und Kühlmittel zu berücksichtigen. Diese Anforderungen sollten Ihre Wahl des Leiters und der Isolierung beeinflussen, ebenso wie die Frage nach der Wahl zwischen flexiblem und massivem Draht. 

Der Leitertyp ist nur ein Teil der Gleichung, wenn es um die zuverlässige Leistung von Kabeln geht. Es ist ebenfalls unerlässlich, dass Sie Kabel von einem sachkundigen Lieferanten beziehen, der sicherstellen kann, dass Sie das richtige Produkt für Ihre spezielle Anwendung erhalten.

Nicht alle flexiblen Steuerkabel werden nach denselben Standards hergestellt. Lieferanten müssen mit den UL-Normen vertraut sein. In Maschinen integrierte Installationen verringern das Risiko einer falschen Anwendung.

Wir bei IEWC helfen Ihnen bei der Auswahl des richtigen Leitertyps, Querschnitts, der Isolierung und der Biegefestigkeit für Ihre individuellen Anforderungen. Wir sorgen dafür, dass Sie den richtigen Kabel für Ihre industrielle Anwendung erhalten, egal ob für eine stationäre Schalttafel oder ein System mit hohen Bewegungszyklen. Kontaktieren Sie uns noch heute, um ein Angebot anzufordern.