Ein Kabel, drei Funktionen

Wenn Spezialisten ihres Fachs im Co-Engineering eine gemeinsame Lösung entwickeln, dann entstehen bisweilen Produkte, die neue Maßstäbe setzen – wie die so genannte Hybridleitung, die das Deißlinger Unternehmen phg Peter Hengstler GmbH + Co. KG zusammen mit einem führenden Hersteller technischer Geräte konstruiert hat. Besonders knifflig dabei: Das geschlossene System sollte jeweils eine Leitung zum An- und Absaugen gasförmiger Medien beinhalten und musste deshalb eine gasdichte Steckverbindung in Kombination mit einer Datenleitung umfassen. Eine Herausforderung für die Verbindungstechnik, die selbst für die in Sachen Entwicklung und Serienfertigung von kundenspezifischen Kabel- und Steckverbinderlösungen erfahrene phg-Mannschaft nicht alltäglich war. Wo bisher mit zwei separaten Schläuchen und einem Kabel hantiert werden musste, ist jetzt nur noch eine einzige Leitung erforderlich, in die alle Schläuche und Kabel sowie zusätzliche elektronische Funktionen, wie beispielsweise Geräteerkennung, integriert wurden. Das Prozedere für den Anwender wird damit einfacher. Gerät und Instrument werden mit nur einer Hybridleitung verbunden.

Der Begriff Hybrid ist bei der neuen Leitung wörtlich zu nehmen. Er bedeutet „gemischt“ oder „von zweierlei Herkunft“ und bezeichnet in der Technik ein aus unterschiedlichen Arten oder Prozessen zusammengesetztes Ganzes. Im Falle der Hybridleitung sind dies eine elektrische Leitung zum Übertragen der Daten und je eine Gasleitung zum An- und Absaugen gasförmiger Medien.

Per Definition ist ein Steckverbinder lediglich eine mechanische Vorrichtung zum Verbinden von elektrischen Leitern. Nun kann diese Erklärung erweitert werden – und zwar um den Zusatz „auch zum gleichzeitigen Herstellen einer gasdichten Verbindung für den Durchfluss von gasförmigen Medien“. „Darin bestand auch die neue Herausforderung für uns – nämlich auch bei der starken Belastung im täglichen Gebrauch an der Schnittstelle eine dauerhaft gasdichte Steckverbindung zu erzielen“, kommt phg-Geschäftsführer Joachim Hengstler auf den kniffligsten Punkt im umfangreichen Lastenheft des Auftraggebers zu sprechen. Schließlich wird die Verbindung im Regelfall pro Einsatzvorgang einmal zusammengesteckt und wieder auseinander gezogen. Da kommt im Laufe eines Gerätelebens eine Menge an Steckvorgängen zusammen.

„Eine statische Verbindung gasdicht zu konstruieren ist kein Problem. Wirklich spannend wird es erst, wenn es sich dabei um eine Steckverbindung handelt“, erklärt Alfons Honer, Leiter des Unternehmensbereiches Verbindungstechnik. Gelöst wurde dies durch eine Konstruktion, die auf einem zwei- geteilten Herstellungsprozess basiert. Nach dem Verbinden aller Schläuche und Kabel mit dem Kontaktträger wird der gesamte Bereich in einem nachgeschalteten Arbeitsgang umspritzt.

Für das Projekt Hybridleitung mussten in Deißlingen spezielle Produktionsvorrichtungen entwickelt und gebaut werden. Schließlich fungierte der Hersrteller in diesem Fall nicht nur als Ideengeber und Co-Engineering-Partner, sondern zeichnete auch für die gesamte Prozesskette bis zur Logistik verantwortlich: von der Machbarkeitsprüfung über die Prototypenfertigung, den Werkzeug- und Vorrichtungsbau bis hin zur Konfektion, Umspritzung, Montage und der kundenspezifischen Verpackung – bei Bedarf auch unter Reinraumbedingungen. Um Komfort und Sicherheit für den Anwender gleichermaßen zu gewährleisten, sollten die Gasleitungen über einen effektiven Knick-Schutz verfügen, damit unter keinen Umständen Gas aus der Leitung ausströmen kann. Hierfür wurde eine PUR-Ummantelung entwickelt. Um elektrischen Störeinflüssen von außen und Abstrahlungen des Systems einen Riegel vorzuschieben, ist die gesamte Steckverbindung durch ein Geflecht aus Kupferdrähten um 360 Grad abgeschirmt.

Zudem war dem Auftraggeber die Bediensicherheit des neuen Systems wichtig: Eine mögliche Verwechslung von Ansaug- und Absaugleitung sollte zuverlässig ausgeschlossen sein. Deshalb wurde jeder Kontakt so konzipiert, dass der Nutzer die Verbindung zwischen Hybridleitung und Gegen- beziehungsweise Gerätestecker nur in einer einzigen Lage des Steckers herstellen kann.

„Um diese komplexe Anforderungsliste zu erfüllen, war es von Vorteil, dass wir die komplette Prozesskette von Elektronik und Mechanik unter einem Dach haben und damit auf kurzen Wegen einen intensiven Know-how-Transfer zwischen Konstruktion und Fertigung sicher stellen können“, blickt Joachim Hengstler auf das Projekt zurück. Deshalb stellte es für ihn und sein Team auch kein Problem dar, das komplette System mit Gegenstecker in die kundenseitig vorgegebene Einheit sicher zu integrieren.

Hans-Martin Schurer Journalist in Denkingen