DE102015214929A1

DE102015214929A1 - Kabelsatz und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102015214929A1
Application number: DE102015214929.3A
Authority: DE
Inventors: Christine Löhner; Manfred Dehn
Original assignee: Leoni Bordnetz Systeme GmbH
Current assignee: Leoni Bordnetz Systeme GmbH
Priority date: 2015-08-05
Filing date: 2015-08-05
Publication date: 2017-02-09

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kabelsatz (2) mit mehreren Leitungen (6), welche zu einem Leitungsbündel (4) zusammengefasst sind und um welche herum ein gemeinsamer Mantel (8) ausgebildet ist, der aus einem aushärtbaren Mantelmaterial (M) gefertigt ist. Der Kabelsatz (2) ist dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelmaterial (M) durch Beaufschlagung der Leitungen (6) und des Mantelmaterials (M) mit Mikrowellenstrahlung (S) ausgehärtet ist. Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung des Kabelsatzes (2) angegeben. Die Verwendung von Mikrowellenstrahlung (S) ermöglicht eine flexiblere Gestaltung des Mantels (8) sowie eine besonders prozesssichere und somit automatisch durchführbare Herstellung.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kabelsatz mit mehreren Leitungen, welche zu einem Leitungsbündel zusammengefasst sind und um welche herum ein gemeinsamer Mantel ausgebildet ist, der aus einem aushärtbaren Mantelmaterial gefertigt ist. Desweiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kabelsatzes.
Ein entsprechender Kabelsatz ist beispielsweise aus der WO 2012/119618 A1 bekannt.
Unter Kabelsatz wird allgemein ein vorkonfektioniertes Leitungsbündel verstanden, bei dem eine Mehrzahl von Einzelleitungen entsprechend einem vordefinierten Verlauf oder Layout und in definierter Länge miteinander verbunden sind. Kabelsätze weisen üblicherweise eine verzweigte Struktur auf, mit einer Mehrzahl von Verästelungen, Verzweigungen oder Abzweigungen. Die Einzelleitungen weisen jeweils eine begrenzte Länge auf, bei dem Kabelsatz handelt es sich daher insgesamt um ein vorgefertigtes, vorkonfektioniertes Stückgut, das üblicherweise an eine konkrete Einbausituation angepasst ist. An den einzelnen Enden der Einzelleitungen sind oftmals bereits Kontaktelemente wie Stecker oder dergleichen angeschlagen. Derartige Kabelsätze werden insbesondere auch in der Automobilindustrie als Teil eines Fahrzeugbordnetzes verbaut und beispielsweise zur elektrischen Verbindung einer Mehrzahl von Verbrauchern mit einer zentralen Verteiler- oder Steuereinheit eingesetzt.
Die Fertigung eines derartigen Kabelsatzes wird heutzutage zu weiten Teilen noch manuell ausgeführt. Hierzu werden zunächst die für den Kabelsatz erforderlichen Einzelleitungen, d.h. die zunächst separaten Leitungen auf einem sogenannten Montage- oder Kabelbrett entsprechend dem definierten und gewünschten Verlauf verlegt. Dabei werden die Leitungen von Haltern aufgenommen. Anschließend wird das auf diese Weise aus den Einzelleitungen ausgebildete lose Leitungsbündel fixiert, indem eine Bandierung um die Einzelleitungen angebracht wird. Dies erfolgt manuell und beispielsweise mit speziellen selbstklebenden Bändern.
Für die Bandierung bieten sich unterschiedliche Möglichkeiten an, nämlich eine sogenannte Vollbandierung, bei der das Leitungsbündel vollkommen mit der Bandierung umgeben ist oder auch eine sogenannte Sparbandierung, bei der das Leitungsbündel nur an Teilbereichen von der Bandierung umgeben ist. Die Bandierung weist daher je nach Einsatzort des Kabelsatzes unterschiedliche Funktionen auf. Die Hauptfunktion besteht in der Verbindung der Einzelleitungen. Daneben dient die Bandierung oftmals auch zur Befestigung von Halterungselementen oder zusätzlichen Funktionselementen. Weiterhin dient die Bandierung als mechanischer Schutz, beispielsweise als Klapperschutz.
Bei Bedarf wird das Leitungsbündel zumindest in Teilbereichen mit einem geschäumten Körper umgeben, um beispielsweise einen sogenannten formstabilen Kabelsatz auszubilden, bei dem die Abzweigungen und Verästelungen in ihrer Geometrie fixiert sind. Für derartige geschäumte Kabelsätze wird das Leitungsbündel üblicherweise in eine Werkzeugform, eine sogenannte Schäumform eingelegt, in die anschließend ein aufschäumbares Material, beispielsweise ein PU-Material eingebracht wird.
Da es sich bei diesen Kabelsätzen nicht um Meterware, also nicht um Endlosware handelt und die Kabelsätze sich zudem durch eine Vielzahl von Verzweigungen und Verästelungen auszeichnen, ist das Anbringen einer solchen Bandierung bisher nicht automatisiert. Ein Kabelsatz weist typischerweise nämlich nur sehr kurze verzweigungsfreie, geradlinige Abschnitte auf, deren Länge üblicherweise lediglich im Bereich von bis zu einigen 10 cm liegt.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Kabelsatz anzugeben, welcher möglichst einfach und insbesondere auch automatisch zu fertigen sein soll. Weiterhin soll ein Herstellungsverfahren für einen solchen Kabelsatz angegeben werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Kabelsatz mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1. Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 15. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Varianten sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit dem Kabelsatz sinngemäß auch für das Verfahren und umgekehrt.
Der Kabelsatz weist mehrere Leitungen auf, welche zu einem Leitungsbündel zusammengefasst sind und um welche herum ein gemeinsamer Mantel ausgebildet ist, der aus einem aushärtbaren Mantelmaterial gefertigt ist, wobei das Mantelmaterial durch Beaufschlagung der Leitungen und des Mantelmaterials mit Mikrowellenstrahlung ausgehärtet ist.
Zur Herstellung des Kabelsatzes werden mehrere Leitungen als Leitungsbündel zusammen gehaltert, um insbesondere einen konkreten Verlauf der einzelnen Leitungen vorzugeben. Anschließend wird um diese Leitungen herum ein gemeinsamer Mantel ausgebildet, indem auf die Leitungen ein aushärtbares Mantelmaterial aufgetragen wird, das anschließend ausgehärtet wird, indem die Leitungen und das Mantelmaterial mit Mikrowellenstrahlung beaufschlagt werden.
Die Verwendung von Mikrowellenstrahlung bietet fertigungstechnisch insbesondere die Vorteile, dass diese das bestrahlte Material besonders stark durchdringen und dadurch vorteilhaft auch hinterschnittige Geometrien realisierbar sind sowie weiterhin insbesondere auch Fertigungstoleranzen bei den Abmessungen der Leitungen und des Kabelsatzes insgesamt nur einen unwesentlichen Einfluss auf die Aushärtung haben.
Ein weiterer Vorteil bei der Aushärtung mittels Mikrowellenstrahlung besteht insbesondere darin, dass diese den Kabelsatz und auch eine zu dessen Halterung verwendete Haltevorrichtung vollständig durchdringen können und somit eine vollständige und besonders gleichmäßige Aushärtung des Mantelmaterials gewährleisten. Das Herstellungsverfahren ist somit besonders prozesssicher und daher auch zur automatischen Durchführung geeignet, wodurch der Kabelsatz entsprechend effizienter und kostengünstiger herstellbar ist. Dabei ist Mikrowellenstrahlung gegenüber z.B. Röntgenstrahlung deutlich einfacher und ungefährlicher zu handhaben. Außerdem ist bei Verwendung von Mikrowellenstrahlung gegenüber einer Aushärtung mittels Licht, z.B. UV-Strahlung die Flexibilität beim Design des Kabelsatzes, insbesondere hinsichtlich der Materialwahl deutlich vergrößert.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil ergibt sich insbesondere dadurch, dass die Leitungen jeweils einen üblicherweise metallischen Leiter aufweisen, welcher Mikrowellenstrahlung dann entsprechend gut absorbiert und sich bei der Bestrahlung erwärmt. Daher wird das Mantelmaterial in einer bevorzugten Ausgestaltung ausgehärtet, indem mittels der Mikrowellenstrahlung die Leitungen erwärmt werden. Durch die Erwärmung des Leitungsbündels mittels der Leiter und die sozusagen indirekte Erwärmung des Mantelmaterials kommt es dann auf die Absorptionseigenschaften des Mantelmaterials bezüglich Mikrowellenstrahlung vorteilhaft nicht mehr an, sodass hier grundsätzlich eine besonders große Anzahl von Materialien zur Auswahl steht.
Allgemein wird unter Mikrowellenstrahlung insbesondere elektromagnetische Strahlung mit einer Frequenz im Bereich von etwa 1 bis 300 GHz verstanden. Die Mikrowellenstrahlung wird zumindest teilweise von der durchstrahlten Anordnung absorbiert, welches dann zu einer entsprechenden Erwärmung des Kabelsatzes und einer Aushärtung des Mantelmaterials führt. Da der Kabelsatz üblicherweise aus verschiedenen Materialien besteht, ist es dabei zweckmäßig, die Frequenz der Mikrowellenstrahlung zeitabhängig zu variieren, um eine möglichst homogene Absorption und Erwärmung zu realisieren.
Die Beaufschlagung mit Mikrowellen erfolgt in einer ersten Variante in einem Mikrowellenofen, in welchen das Leitungsbündel mit darauf aufgebrachtem Mantelmaterial eingelegt wird. Der Kabelsatz wird dann im Ganzen mit Mikrowellenstrahlung beaufschlagt. In einer zweiten Variante ist eine ortsselektive Beaufschlagung durch Mikrowellenstrahlung insbesondere dadurch realisiert, dass diese mittels einer Antenne ortsselektiv bereitgestellt wird, indem die Antenne lediglich in einen vorgegebenen und begrenzten Raumbereich abstrahlt. Anstelle eines den Kabelsatz umgebenden Mikrowellenofens wird demnach eine Antenne verwendet, welche vorzugsweise beliebig an das Bauteil heranführbar ist, beispielsweise in Form eines an einen Roboterarm befestigten Werkzeugs. In dieser Ausgestaltung ist dann vorteilhaft auch eine Bauraumbegrenzung aufgehoben, sodass Kabelsätze beliebiger Größe und Form herstellbar sind. Vorzugsweise wird daher die Mikrowellenstrahlung durch eine entsprechende Antenne bereitgestellt, die entlang des auszuhärtenden Mantelmaterials verfahren wird. Insbesondere eignet sich diese Variante auch zur kontinuierlichen Bearbeitung oder in einer Fließbandfertigung von Serienprodukten.
Das Leitungsbündel weist vorzugsweise zumindest eine Verzweigung auf und der Mantel ist im Bereich der Verzweigung ausgebildet, d.h. entsprechend verzweigt ausgebildet. Dadurch ergibt sich ein besonders flexibles Design des Kabelsatzes. Der Mantel deckt hierbei die Verzweigung ab. Eine solche Ummantelung einer Verzweigung oder Abzweigung des Leitungsbündels ist bereits bei einer manuellen Bandierung aufwendig und insbesondere in einem automatischen Verfahren nicht in wirtschaftlicher Weise realisierbar. Durch einfaches Aufbringen des Mantelmaterials und anschließendes Aushärten, lassen sich jedoch auch Verzweigungen problemlos Ummanteln.
In einer Variante weist der Kabelsatz dagegen keine Verzweigung auf.
Das Auftragen des Mantelmaterials erfolgt vorzugsweise durch Vergießen des Leitungsbündels, d.h. wenigstens eines Abschnitts davon, mit dem Mantelmaterial, welches entsprechend eine hierzu geeignete Viskosität aufweist. Dadurch sind dann in einer bevorzugten Ausgestaltung des Kabelsatzes die Leitungen massiv vergossen und das Mantelmaterial ist auch zwischen den Leitungen angeordnet. Auf diese Weise ist ein besonders robuster und stabiler Kabelsatz ausgebildet. Dieser weist zudem eine besonders hohe Steifigkeit auf. Dies wird bei der Herstellung insbesondere dadurch erreicht, dass beim Vergießen des Leitungsbündels das Mantelmaterial teilweise oder vollständig in die von den einzelnen Leitungen gebildeten Zwischenräume eindringt und diese ausfüllt. Auf diese Weise ist dann auch für das gesamte Leitungsbündel ein besonders guter Schutz gegen eindringende Feuchtigkeit ausgebildet. Zugleich werden die einzelnen Leitungen auch relativ zueinander in einer definierten Lage gehalten.
Zusätzlich oder alternativ ist in einer geeigneten Ausgestaltung das Mantelmaterial als Netzstruktur, als Sprühauftrag oder gewendelt auf das Leitungsbündel aufgebracht. Besonders in Fällen, in denen keine vollständige Ummantelung des Leitungsbündels gewünscht ist, lässt sich dadurch Material bei der Ausbildung des Mantels einsparen. Eine Wendel- oder Netzstruktur oder ein hinreichend dünner Sprühauftrag gewährleisten zudem eine hohe Flexibilität des Kabels. Geeignete Verfahren zum Auftragen des Mantelmaterials sind insbesondere Raupenauftrag, Pinseln, Tauchen, Abstreifen, und Sprühen.
In einer Variante werden bei einem Kabelsatz sowohl flexible Abschnitte mittels Netz- oder Wendelstruktur oder mittels Sprühauftrag ausgebildet als auch an anderer Stelle durch massiven Verguss oder dicken Sprühauftrag entsprechend steife Abschnitte.
Insbesondere zur Halterung und Zusammenfassung der einzelnen Leitungen vor dem Aufbringen des Mantelmaterials ist am Leitungsbündel abschnittsweise eine Anzahl von Fixierungen, insbesondere Bandierungen angebracht. Damit lässt sich auf einfache Weise der gewünschte Verlauf der Leitungen vorgeben und fixieren. Zudem stellen die Fixierungen insbesondere beim Vergießen auch Dichtungen dar, die ein ungewolltes Eindringen des Mantelmaterials in nicht zu vergießende Bereiche verhindern. Alternativ oder zusätzlich dichten die Fixierungen auch das Leitungsbündel abschnittsweise gegen ein Eindringen von Mantelmaterial ab und ermöglichen auf diese Weise die Ausbildung von flexiblen Abschnitten des Kabelsatzes, nämlich dort, wo die Fixierung angebracht ist. In einer zweckmäßigen Variante weist die Fixierung zusätzliche Funktionselemente, beispielsweise Halteelemente zum vereinfachten Einbau des Kabelsatzes auf. Dabei verbleibt die Fixierung grundsätzlich zunächst am Kabelsatz. Alternativ wird die Fixierung jedoch nach dem Aushärten des Mantelmaterials wieder entfernt, um insbesondere den auf diese Weise verdeckten Abschnitt wieder freizulegen und beispielsweise für eine Weiterverarbeitung oder auch Konfektionierung zugänglich zu machen. Die Fixierung wirkt dann hierbei insbesondere nach Art einer Maskierung, welche eine Ummantelung auf dem maskierten Abschnitt verhindert.
In einer geeigneten Weiterbildung sind am Leitungsbündel zwei Fixierungen angebracht, zwischen denen sich der Mantel entlang des Leitungsbündels erstreckt. Die Fixierungen sind dann an Enden des Mantels angeordnet. Das Anbringen von zwei Fixierungen zur Begrenzung des Mantels ist besonders beim Vergießen von Vorteil, um mittels der Fixierungen eine Abdichtung zu realisieren und ein Austreten von Mantelmaterial zu verhindern.
In einer geeigneten Ausgestaltung ist das Mantelmaterial mikrowellenaktiv. Unter einem mikrowellenaktiven Material wird dabei insbesondere ein solches Material verstanden, welches Mikrowellenstrahlung besonders gut absorbiert und auf diese Weise besonders effizient erwärmbar ist. Besonders geeignete mikrowellenaktive Materialien sind beispielsweise EP, d.h. Epoxidharz, PU, d.h. Polyurethan oder auch Materialien, welchen ein mikrowellenaktives Additiv beigemischt ist. Ein mikrowellenaktives Mantelmaterial wird dann beim Aushärten durch Absorption von Mikrowellenstrahlung direkt erwärmt. In dieser Ausgestaltung erfolgt dann die Erwärmung und Aushärtung des Mantelmaterials auf zweifache Weise, und zwar zum Einen direkt durch Absorption von Mikrowellenstrahlung durch das Mantelmaterial und zum Anderen indirekt durch Absorption von Mikrowellenstrahlung durch die Leiter der Leitungen. Insgesamt erfolgt somit das Aushärten besonders effizient und besonders schnell.
Alternativ ist das Mantelmaterial mikrowelleninaktiv, d.h. mikrowellentransparent und absorbiert dann Mikrowellenstrahlung gar nicht oder lediglich kaum. Das Aushärten erfolgt dann im Wesentlichen indirekt über die Erwärmung der Leitungen. In dieser Ausgestaltung ist es beispielsweise möglich, als Mantelmaterial das gleiche oder ein ähnliches Material zu wählen, wie auch für die Leitungsmäntel verwendet wird, um bei der Erwärmung und Aushärtung einen besonders guten Stoffschluss zwischen Leitungen und Mantel zu realisieren und dadurch den Kabelsatz besonders steif und robust zu gestalten. Geeignete mikrowellentransparente Materialien sind beispielsweise PP, d.h. Polypropylen und PVC, d.h. Polyvinylchlorid.
Grundsätzlich ist auch eine Variante geeignet, bei der das Material sowohl mikrowellenaktiv als auch mikrowelleninaktiv ist, d.h. lediglich jeweils abschnittsweise mikrowellenaktiv und mikrowelleninaktiv ist. Dadurch werden dann entlang des Kabelsatzes entsprechend unterschiedliche Abschnitte ausgebildet, die dann die jeweils oben genannten Vorteile aufweisen. Der Mantel ist dann an unterschiedlichen Stellen des Kabelsatzes beispielsweise auch aus unterschiedlichem Mantelmaterial gefertigt. In einer Variante wird ein grundsätzlich mikrowelleninaktives Material verwendet und diesem dann zumindest lokal ein Additiv zugemischt, um bestimmte Abschnitte des aufgebrachten Mantelmaterials mikrowellenaktiv zu auszubilden.
In einer geeigneten Ausgestaltung ist das Mantelmaterial opak für elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 100 bis 1000 nm, d.h. generell für Licht und insbesondere für sichtbares Licht und UV-Strahlung. Dies ermöglicht eine Ausgestaltung, bei welcher das Innere des Kabelsatzes, insbesondere die einzelnen Leitungen von außen nicht sichtbar sind. Bei einer Aushärtung mittels UV-Strahlung ist eine solche Variante üblicherweise nicht möglich, da entsprechend opake Materialien nicht vollständig ausgehärtet werden können, sondern lediglich oberflächlich. Die Verwendung von Mikrowellenstrahlung und insbesondere die indirekte Erwärmung des Mantelmaterials über die Leitungen ermöglicht jedoch die Verwendung entsprechend gefärbter, insbesondere dunkel gefärbter Materialien zur Ausbildung des Mantels und erhöht somit die Designflexibilität des Kabelsatzes.
Vorzugsweise weist der Mantel eine Dicke von zumindest 1 mm auf, wodurch der Kabelsatz besonders robust ist. Solche Dicken sind mittels herkömmlicher Verfahren, insbesondere mittels UV-Bestrahlung nicht herstellbar, da die UV-Strahlung nicht weit genug in das Mantelmaterial eindringen kann. Bei der Verwendung von Mikrowellenstrahlung sind jedoch prinzipiell beliebige Dicken möglich. Unter Dicke wird dann insbesondere verstanden, dass das ausgehärtete Mantelmaterial einen außenliegenden, typischerweise ringförmigen, Außenbereich aufweist, in welchem keine Leitungen angeordnet sind.
In einer geeigneten Variante ist der Mantel aufgeschäumt und dadurch besonders leicht bei einer im Vergleich zu einem ungeschäumten Material größeren Dicke. Das Aufschäumen des Mantels erfolgt vorzugsweise vor dem Aushärten, beispielsweise vor oder während dem Aufbringen des Mantelmaterials auf das Leitungsbündel. Dazu wird das Mantelmaterial entweder chemisch, beispielsweise durch Zugabe eines Schäumungsmittels oder physikalisch, beispielsweise durch Gaszufuhr aufgeschäumt.
Prinzipiell ist es möglich nahezu beliebige Leitungen zu einem Leitungsbündel zusammenzufassen. In einer geeigneten Ausgestaltung weisen die Leitungen jeweils einen Leiterquerschnitt im Bereich von 0,35 bis 2,5 mm² auf. Dabei werden in einer Variante insbesondere Leitungen mit unterschiedlichen Leiterquerschnitten verwendet. Alternativ oder zusätzlich werden auch Leitungen mit geringerem oder größerem Leiterquerschnitt verwendet. In einer Variante ist eine Anzahl an Leitungen als Lichtwellenleiter ausgebildet. Allgemein dienen die Leitungen im Leitungsbündel insbesondere der Strom- und/oder Signalübertragung.
Die Leitungen weisen jeweils einen Leitungsmantel auf, der vorzugsweise aus PVC oder PP gefertigt ist. Diese Materialien sind besonders robust hinsichtlich einer Erwärmung und somit für das Herstellungsverfahren besonders gut geeignet. Grundsätzlich sind aber auch alle herkömmlichen Kabelmantelmaterialien verwendbar.
Der Kabelsatz umfasst beispielsweise etwa 2 bis 200 Leitungen. Alternativ oder zusätzlich umfasst der Kabelsatz miteinander verdrillte Leitungen.
Der Mantel des Kabelsatzes ist vorzugsweise aus PU oder EP gefertigt. Diese Materialien eignen sich besonders zum Vergießen und anschließenden Aushärten und somit insgesamt besonders für das Herstellungsverfahren.
Nach dem Ende der Bestrahlung folgt in einer Variante eine Abkühlphase, in welcher der Kabelsatz ohne bestrahlt zu werden eine gewisse Kühlzeit über in der Formkammer verbleibt.
Nach dem Aushärten wird das Mantelmaterial zweckmäßigerweise in einer Ruhephase nachgehärtet. Insbesondere wird dazu wird der Kabelsatz zunächst aus der Formkammer entnommen. Zum Nachhärten ruht der bestrahlte Kabelsatz zunächst einige Zeit, insbesondere mehrere Stunden, beispielsweise 24 h, bevor eine weitere Bearbeitung oder Handhabung erfolgt. Die Dauer der Ruhephase ist generell von den verwendeten Materialien abhängig und ist dann möglicherweise kürzer oder sogar deutlich kürzer.
Insbesondere zum vereinfachten Vergießen werden die Leitungen zur Halterung in eine Formkammer eingelegt und dann vergossen, indem das Mantelmaterial in die Formkammer eingespritzt wird. Die Formkammer, d.h. Gießform ist insbesondere nach Art eines Spritzgusswerkzeugs ausgebildet, in welches zunächst die Leitungen, d.h. das Leitungsbündel vollständig oder lediglich abschnittsweise eingelegt werden bzw. wird. Hierzu sind in der Formkammer insbesondere geeignete Halterungen oder Aufnahmen ausgebildet. In einer vorteilhaften Weiterbildung ist wie oben beschrieben am Leitungsbündel zusätzlich eine Anzahl von Fixierungen angebracht, welche dann zweckmäßigerweise in den Halterungen einsitzen und dort eine entsprechende Abdichtung bilden, um ein Austreten des eingespritzten Mantelmaterials aus der Formkammer heraus zu verhindern. Zum Einspritzen des Mantelmaterial weist die Formkammer dann eine Anzahl von geeigneten Einspritzöffnungen auf, über welche das Mantelmaterial vorzugsweise automatisch in die Formkammer gelangt.
Die Formkammer ist bevorzugterweise aus einem mikrowelleninaktiven Material gefertigt, um möglichst viel Energie der Mikrowellenstrahlung in das Leitungsbündel einzubringen. Alternativ ist allerdings auch eine zumindest bereichsweise mikrowellenaktive Ausgestaltung der Formkammer denkbar, um hierdurch eine zusätzliche indirekte und entsprechend bereichsweise Erwärmung des Mantelmaterials zu realisieren.
Die Formkammer bildet eine Kavität aus, mittels der in einer vorteilhaften Weiterbildung eine Außenkontur des Kabelsatzes vorgegeben wird. Durch entsprechende Gestaltung der Kavität, d.h. einer Innenkontur der Formkammer, wird dann die Außenkontur des Kabelsatzes vorgegeben. Dadurch lassen sich dann vielfältige Zusatzfunktionen des Mantels realisieren. Der Mantel weist dann nach außen hin beispielsweise eine entsprechende Strukturierung auf, beispielsweise zur Verbesserung der Rutschfestigkeit des Kabelsatzes. Zusätzlich oder alternativ werden Halte- oder Fixierelemente zum Einbau des Kabelsatzes als Teile des Mantels ausgebildet, d.h. am Mantel sind dann Halte- oder Fixierelemente einstückig angeformt.
Die Formkammer weist zweckmäßigerweise mehrere reversibel verbindbare Formkammerteile auf, wobei die Leitungen gehaltert werden, indem diese in eines der Formkammerteile eingelegt werden und anschließend die Formkammer mittels der übrigen Formkammerteile geschlossen wird. Durch diese geschlossene Ausführung der Formkammer ist dann eine besonders vollumfängliche Ausbildung des Mantels möglich.
Beim Aushärten des Mantelmaterials wird bevorzugterweise eine Temperatur desselben gemessen und die Mikrowellenstrahlung wird automatisch und abhängig von der Temperatur gesteuert oder geregelt, um auf diese Weise insbesondere eine geeignete Erwärmung zu erzielen. Dadurch wird einerseits eine zu starke Erwärmung und möglicherweise Beschädigung des Kabelsatzes vermieden, andererseits wird auch eine zu geringe Erwärmung und damit eine möglicherweise unvollständige Aushärtung verhindert.
Um insbesondere eine besonders verlässliche Aussage über die Temperatur des Mantelmaterials zu erhalten, wird die Temperatur vorzugsweise an einem Anguss des Mantelmaterials gemessen. Besonders geeignet ist hier eine Messung der Temperatur durch eine Einspritzöffnung der Formkammer hindurch, an welcher der Anguss des Mantelmaterials direkt von außerhalb der Formkammer aus zugänglich ist. Die Messung erfolgt beispielsweise mittels eines Kontaktthermometers oder optisch mittels eines Infrarotthermometers.
Besonders gute Ergebnisse werden bei der Herstellung insbesondere dadurch erzielt, dass die Temperatur in einer bevorzugten Ausgestaltung in einem Bereich von 50 bis 200 °C liegt, besonders bevorzugt im Bereich von 70 bis 130 °C.
Die Verwendung von Mikrowellenstrahlung ermöglicht zudem eine gegenüber der herkömmlichen Herstellung deutlich reduzierte Fertigungszeit. In einer bevorzugten Ausgestaltung werden die Leitungen und das Mantelmaterial zum Aushärten etwa 5 bis 300 s lang mit Mikrowellenstrahlung beaufschlagt. Versuche haben gezeigt, dass dieses Zeitintervall eine hinreichende Aushärtung des Mantelmaterials gewährleistet. Besonders bevorzugt ist eine Bestrahlung über einen Zeitraum von etwa 50 bis 100 s. Im Falle eines geschäumten Mantels wird das Mantelmaterial vorzugsweise etwa 180 bis 240 s lang mit Mikrowellen beaufschlagt.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen jeweils schematisch:
1 einen Kabelsatz,
2 den Kabelsatz im Querschnitt, und
3a bis 3c jeweils einen Schritt eines Verfahrens zur Herstellung des Kabelsatzes.
In den 1 und 2 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Kabelsatzes 2 dargestellt, wobei 1 diesen in einer Draufsicht zeigt und 2 einen Querschnitt des Kabelsatzes 2 entlang der in 1 eingezeichneten Schnittebene. Der Kabelsatz 2 ist in 1 zwar lediglich abschnittsweise dargestellt, weist aber insgesamt eine endliche Länge auf und ist an den hier nicht dargestellten Enden beispielsweise mit Steckern oder anderen Kontaktelementen versehen.
Der Kabelsatz 2 weist ein Leitungsbündel 4 auf, das aus mehreren Leitungen 6 besteht. Diese sind hier jeweils als Adern ausgeführt, mit einem nicht näher gezeigten Leiter, welcher von einem Leitungsmantel umgeben ist. Das Leitungsbündel 4 ist zudem von einem Mantel 8 umgeben, welcher aus einem aushärtbaren Mantelmaterial M gefertigt ist. Aus 1 ist erkennbar, dass der Kabelsatz 2 eine Verzweigung 10 aufweist, an welcher die zunächst gemeinsam geführten Leitungen 6 in zwei Teilstränge aufgespalten sind. In einer nicht gezeigten Variante weist der Kabelsatz 2 keine Verzweigung 10 auf. Auch der Mantel 8 ist an der Verzweigung 10 entsprechend verzweigt. Aus 2 wird zudem deutlich, dass das Mantelmaterial M sämtliche Leitungen 6 vollumfänglich umgibt und auch in Zwischenräumen zwischen den diversen Leitungen 6 vorliegt und somit die Leitungen 6 massiv vergossen sind. Diese sind dabei in einen inneren Bereich des Kabelsatzes 2 angeordnet, sodass der Mantel 8 nach außen hin eine bestimmte Dicke D aufweist, innerhalb welcher keine Leitungen 6 angeordnet sind. Diese Dicke D beträgt vorzugsweise etwa einen Millimeter oder mehr.
In einer nicht gezeigten Variante ist der Mantel 8 nicht als Vollguss ausgeführt und dringt dann nicht in alle Zwischenräume zwischen den Leitungen ein. Zusätzlich oder alternativ ist der Mantel 8 auch nicht vollumfänglich ausgebildet, sondern lediglich auf Teilbereichen des Leitungsbündels 4 und beispielsweise nach Art einer Netz- oder Helixstruktur. Das Mantelmaterial M wird hierzu beispielsweise durch Raupenauftrag, Pinseln, Tauchen, Abstreifen, Sprühen etc. aufgebracht.
Der Kabelsatz 2 weist, wie besonders aus 1 ersichtlich ist, eine Anzahl an Fixierungen 12 auf, die in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel als Bandierungen ausgeführt sind und gleichzeitig als Begrenzung des Mantels 8 dienen. Mit anderen Worten: der Mantel 8 ist lediglich abschnittsweise entlang des Leitungsbündels 4 ausgebildet und zwar zwischen den Fixierungen 12. Weiterhin dienen die Fixierungen 12 zum Zusammenhalten der Leitungen 6 während der Herstellung des Kabelsatzes 2.
In den 3a bis 3c ist jeweils ein Schritt eines beispielhaften Verfahrens zur Herstellung des Kabelsatzes 2 gezeigt. Dabei wird in dem in 3a gezeigten ersten Verfahrensschritt das Leitungsbündel 6 mit den Fixierungen 12 versehen und zur Halterung in ein Formkammerteil 14 einer Formkammer 16 eingelegt. Da endseitig am Kabelsatz 2 kein Mantel 8 ausgebildet werden soll, sind die entsprechenden Enden außerhalb der Formkammer 16 angeordnet und die Fixierungen 12 bilden eine Abgrenzung einer von der Formkammer 16 gebildeten Kavität K, d.h. eines Innenraums der Formkammer 16. Beim Einlegen wird insbesondere auch die Verzweigung 10 durch entsprechende Anordnung der diversen Leitungen 6 vorgegeben und ausgebildet.
In einem zweiten in 3b dargestellten Verfahrensschritt wird dann die Formkammer 16 mit einem weiteren Formkammerteil 14 verschlossen. Die Formkammer 16 umfasst also hier zwei Formkammerteile 14, welche aufeinandergesetzt und beispielsweise miteinander verschraubt werden. In eines der Formkammerteile 14 sind nun eine Anzahl von hier drei Einspritzöffnungen 18 eingebracht, über welche im Folgenden das Mantelmaterial M in die Formkammer 16 hineingespritzt wird. Dabei werden in diesen Einspritzöffnungen 18 insbesondere auch mehrere Angüsse des Mantels 8 ausgebildet. Das Mantelmaterial M ist beispielsweise Epoxidharz oder Polyurethan. Allgemein ist das Mantelmaterial M ein aushärtbares Material, welches zunächst zum Verarbeiten eine entsprechende Viskosität aufweist und durch Aushärten ausgehärtet und somit fest wird.
Das Aushärten erfolgt im in 3c gezeigten dritten Verfahrensschritt, in welchem die Formkammer 16 und das darin liegende Leitungsbündel 4 sowie das Mantelmaterial M mit Mikrowellenstrahlung S beaufschlagt werden. Dabei erfolgt die Bestrahlung von allen Seiten, indem die Formkammer 16 in einen nicht näher dargestellten Mikrowellenofen eingefahren wird. In einer nicht dargestellten Alternative erfolgt dagegen lediglich eine lokale Bestrahlung beispielsweise mittels einer Mikrowellenantenne, welche entlang des Mantelmaterials M geführt wird. Je nach Wahl des Mantelmaterials M erfolgt dessen Aushärtung aufgrund unterschiedlicher Prozesse. In jedem Fall erfolgt zum Einen eine Absorption von Mikrowellenstrahlen S durch die Leiter der Leitungen 6, sodass sich diese erwärmen und entsprechend zu einer Aushärtung des Mantelmaterials M führen. Für den Fall das das Mantelmaterial M ein mikrowellenaktives Material ist, absorbiert dieses auch selbst Mikrowellenstrahlung S und wird somit dann auch direkt erwärmt. Die Formkammer 16 ist üblicherweise mikrowellentransparent, in einer Alternative jedoch ebenfalls mikrowellenaktiv und trägt dann entsprechend auch zur Aushärtung des Mantelmaterials M bei.
Während der Bestrahlung erfolgt eine Regelung der Intensität der Mikrowellenstrahlen S in Abhängigkeit einer Temperatur des Mantelmaterials M, wobei die Temperatur bevorzugterweise an zumindest einem der Angüsse in den Einspritzlöchern 18 der Formkammer 16 gemessen wird. Die Bestrahlung wird dann beispielsweise derart durchgeführt, dass das Mantelmaterial M etwa 150 Sekunden lang bei einer Temperatur von etwa 80° Celsius gehalten wird. Anschließend wird die Bestrahlung eingestellt. Gegebenenfalls folgt eine Abkühlphase mit einer gewissen Kühlzeit. Anschließend wird der Kabelsatz 2 entformt, d.h. insbesondere aus der Formkammer entnommen. Gegebenenfalls erfolgt dann noch ein Nachhärten in einer Ruhephase.
Bezugszeichenliste

2: Kabelsatz
4: Leitungsbündel
6: Leitung
8: Mantel
10: Verzweigung
12: Fixierung
14: Formkammerteil
16: Formkammer
18: Einspritzöffnung
D: Dicke
K: Kavität
M: Mantelmaterial
S: Mikrowellenstrahlung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2012/119618 A1 [0002]

Claims

Kabelsatz (2) mit mehreren Leitungen (6), welche zu einem Leitungsbündel (4) zusammengefasst sind und um welche herum ein gemeinsamer Mantel (8) ausgebildet ist, der aus einem aushärtbaren Mantelmaterial (M) gefertigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelmaterial (M) durch Beaufschlagung der Leitungen (6) und des Mantelmaterials (M) mit Mikrowellenstrahlung (S) ausgehärtet ist.
Kabelsatz (2) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungsbündel (4) zumindest eine Verzweigung (10) aufweist und der Mantel (8) auch im Bereich der Verzweigung (10) ausgebildet ist.
Kabelsatz (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen (6) massiv vergossen sind und das Mantelmaterial (M) auch zwischen den Leitungen (6) angeordnet ist.
Kabelsatz (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelmaterial (M) als Netzstruktur, als Sprühauftrag oder gewendelt auf das Leitungsbündel (4) aufgebracht ist.
Kabelsatz (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Leitungsbündel (4) abschnittsweise eine Anzahl von Fixierungen (12), insbesondere Bandierungen angebracht ist.
Kabelsatz (2) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass am Leitungsbündel (4) zwei Fixierungen (12) angebracht sind, zwischen denen sich der Mantel (8) entlang des Leitungsbündels (4) erstreckt.
Kabelsatz (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelmaterial (M) mikrowelleninaktiv ist.
Kabelsatz (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelmaterial (M) mikrowellenaktiv ist.
Kabelsatz (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelmaterial (M) opak ist für elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 100 bis 1000 nm.
Kabelsatz (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (8) eine Dicke (D) von zumindest 1 mm aufweist.
Kabelsatz (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (8) aufgeschäumt ist.
Kabelsatz (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen (6) jeweils einen Leiterquerschnitt im Bereich von 0,35 bis 2,5 mm² aufweisen.
Kabelsatz (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen (6) jeweils einen Leitungsmantel aufweisen, der aus PVC oder PP gefertigt ist.
Kabelsatz (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (8) aus PU oder EP gefertigt ist.
Verfahren zur Herstellung eines Kabelsatzes (2), bei dem mehrere Leitungen (6) als Leitungsbündel (4) zusammen gehaltert werden und um diese Leitungen (6) herum ein gemeinsamer Mantel (8) ausgebildet wird, indem auf die Leitungen (6) ein aushärtbares Mantelmaterial (M) aufgetragen wird, das anschließend ausgehärtet wird, indem die Leitungen (6) und das Mantelmaterial (M) mit Mikrowellenstrahlung (S) beaufschlagt werden.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelmaterial (M) ausgehärtet wird, indem mittels der Mikrowellenstrahlung (S) die Leitungen (6) erwärmt werden.
Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelmaterial (M) nach dem Aushärten in einer Ruhephase nachgehärtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen (6) zur Halterung in eine Formkammer (16) eingelegt werden und die Leitungen (6) vergossen werden, indem das Mantelmaterial (M) in die Formkammer (16) eingespritzt wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Formkammer (16) eine Kavität (K) ausbildet, mittels der eine Außenkontur des Kabelsatzes (2) vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche,, dadurch gekennzeichnet, dass die Formkammer mehrere reversibel verbindbare Formkammerteile (14) aufweist, wobei die Leitungen (6) gehaltert werden, indem diese in eines der Formkammerteile (14) eingelegt werden und anschließend die Formkammer (16) mittels der übrigen Formkammerteile (14) geschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass beim Aushärten eine Temperatur des Mantelmaterials (M) gemessen wird und die Mikrowellenstrahlung (S) automatisch und abhängig von der Temperatur gesteuert oder geregelt wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur an einem Anguss des Mantelmaterials (M) gemessen wird.
Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur in einem Bereich von 50 bis 200 °C liegt, vorzugsweise im Bereich von 70 bis 130 °C.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen (6) und das Mantelmaterial (M) zum Aushärten etwa 5 bis 300 s lang mit Mikrowellenstrahlung (S) beaufschlagt werden.