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Kabel und Leitungen

Wie erfolgt eigentlich die Fertigung eines beständigen und flexiblen Kabels?

Die Herstellung von Stromkabeln folgt einem weitgehend standardisierten Prozess. Im Inneren einer schützenden Kunststoffummantelung befinden sich drei wesentliche Bestandteile: der grün-gelbe Erdungs- oder Schutzleiter, der blaue Neutralleiter und der braune oder schwarze stromführende Leiter. Diese bestehen aus gebündelten Kupferlitzen - feinen, flexiblen Kupferdrähten, die für die Übertragung von Energie und Signalen verantwortlich sind. Aber wie werden diese Kabel eigentlich gefertigt?
 Im Extruder, dessen Temperatur bis zu 300°C betragen kann, 
erhält die Kupferlitze ihre 
isolierende Kunststoffschicht.
Im Extruder, dessen Temperatur bis zu 300°C betragen kann, erhält die Kupferlitze ihre isolierende Kunststoffschicht. Bild: U.I. Lapp GmbH

Lapp ist bekannt als Hersteller integrierter Verbindungslösungen. Das Unternehmen mit Sitz in Stuttgart produziert seit mehr als 60 Jahren unter anderem hochwertige Kabel, Leitungen, Steckverbinder und Schleppketten. Im größten Werk in Forbach, Frankreich, entstehen jährlich etwa 130.000km Kabel. Das Werk in Stuttgart spezialisiert sich auf die Produktion von Anschluss- und Steuerleitungen in großer Produktvielfalt und kleineren Serien. In Italien konzentriert sich Lapp auf Datenleitungen, während in Frankreich Projektgeschäfte und Anwendungen im maritimen Bereich abdeckt werden. Die indischen Werke fertigen vor allem Daten- und Infrastrukturkabel in großen Stückzahlen und mit einer breiten Variantenpalette. In Korea liegt der Schwerpunkt auf strahlenvernetzten Leitungen, während in den USA der Fokus auf Anschluss- und Steuerleitungen gerichtet ist.

Individuelle Produktion

Aber wie genau kommen wir nun zum Endergebnis, einem beständigen und flexiblen Kabel? „Zuerst einmal werden die richtigen Rohstoffe für die zu fertigende Leitung ausgewählt“, erklärt Joachim Schmid, Geschäftsführer der Stuttgarter Kabelwerke. „Mit ihnen rüsten wir dann die Anlage.“ Je nach geplantem Endergebnis werden die vorgeschriebenen Parameter an den Maschinen eingestellt. Die Kabelproduktion ist hochindividuell – Kunststoffe können sehr unterschiedlich auf Hitze, Kälte oder Luftfeuchtigkeit reagieren. Daher sind bereits bei diesem ersten Schritt Feingefühl und Knowhow bei den Maschinen- und Anlagenbedienern essenziell.

Ebenso wichtig sind die Kupferlitzen. Kupfer ist ein hervorragender und beständiger Leiter. Die weiche Beschaffenheit macht es außerdem zu einem gut verarbeitbaren, widerstandsfähigen und dehnbaren Metall. Bevor die fertigen Litzentrommeln in Stuttgart eingeliefert werden, müssen zunächst Kupferblöcke über Zugmaschinen gezogen werden. Mit Diamantzieheisen werden die Blöcke in dünne Drähte geschliffen, die bei Lapp weiterverarbeitet werden können. Beim sogenannten Verlitzen sind dabei verschiedene Litzenklassen definierbar. Diese bedingen die Flexibilität des Kabels. In der Produktion in Forbach verfügt Lapp über einen eigenen Kupferzug. Das spart Kosten bei der Herstellung und sorgt dafür, dass auch dieser Fertigungsschritt den hohen Qualitätsstandards der Produkte entspricht.

Die Kunststoffmischung ist entscheidend

Der erste Produktionsschritt beginnt an den Aderlinien. Zunächst werden Kunststoff- und Farbgranulate sowie etwaige Zusatzstoffe, um den Kunststoff später z.B. vor Wärmeeinflüssen zu schützen, in Trichter gefüllt, danach übernimmt der Einschnecken-Extruder den nächsten Schritt. Im Innern rotiert eine Plastifizierschnecke – man kann sich die Anlage ein wenig wie einen beheizten Fleischwolf vorstellen. Entlang dieser Schnecke werden die Granulate erst aus dem Trichter beigemengt und verdichtet, anschließend geschmolzen und in der dritten zu einer homogenen Masse verarbeitet. Je nachdem, welche Kunststofftypen verwendet werden, kann die Temperatur im Extruder bis zu 240°C, in manchen Fällen sogar 300°C betragen. Die homogenisierte Schmelze wird am Ende der Schnecke hin zum Extruderkopf befördert. Dort läuft die Kupferlitze durch das passende Werkzeug und die Schmelze wird um diese herum ausgeformt. Nachdem die Litze ihre isolierende Kunststoffschicht erhält, kühlt sie in einem Wasserbad ab. Die heiße Isolation wird nun bis auf den Kern der Ader heruntergekühlt. Damit lässt sich ausschließen, dass die Adern beim Aufwickeln auf die Eisenspulen miteinander verkleben. Bei Innen- und Außenmantelextrusion ist dieser Vorgang fast identisch.

Nach der Aderextrusion werden die einzelnen Adern in der Verseilerei zu einem flexiblen Aderbündel verseilt und an den Verseilmaschinen der Reihe nach Farbe oder numerisch oder alphanumerisch eingesetzt. Wenn der Anlagenbediener die Verseilanlage nach dem Rüsten startet, führt sie die einzelnen Adern mit einer Drehbewegung automatisch zusammen, sodass eine Art Kordel entsteht. Das fertige Produkt wird im Fachjargon als Aderbündel, Verseilung oder Kabelseele bezeichnet. Seit kurzem verfügen die Stuttgarter Kabelwerke für diesen Produktionsschritt über einen neuen Rohrverseiler, der mit 50m Länge der größte und auch modernste seiner Art ist. „Diese Anschaffung war notwendig, um unseren Output von mehr als 35.000km an Kabeln pro Jahr gemäß unserer Strategie 2027 im Kabelwerk erreichen zu können. Mit ihm steigern wir unsere Kapazität enorm“, so Schmid.

Portfolio für unterschiedliche Anforderungen

Zu den Verbindungslösungen von Lapp gehören auch Kabel und Leitungen, die unterschiedlichen Bedingungen und Umgebungen genügen müssen. Servo- oder Steuerleitungen, die vor elektromagnetischen Einflüssen oder vor mechanischen Belastungen geschützt werden sollen, erhalten vor der Außenmantelisolation z.B. zusätzlich ein Geflecht. Nach Lapp-Standard hat dieses Geflecht aus verzinntem Kupfer einen Bedeckungsgrad von 80 bis 85 Prozent. Bei Datenleitungen, die nur vor elektromagnetischen Einflüssen geschützt werden sollen, werden spezielle Folien eingesetzt. Damit das Geflecht die Kabelseele nicht verletzt, wird je nach Produkt ein Innenmantel zwischen der Seele und dem Geflecht ergänzt.

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Bild: U.I. Lapp GmbH
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