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Wirtschaftliche Lösung für vielfältige Einsatzszenarien : Ausgabe 04/2015, 05.03.2015

Steckverbinder unter Druck

Massgeschneiderte Lösungen können die Total-Cost-of-Ownerership nachhaltig reduzieren. Ein Beispiel dafür ist ein modularer und somit flexibel einsetzbarer M12-Einbausteckverbinder für maritime Anwendungen. Diese Entwicklung war technisch wie betriebswirtschaftlich eine Herausforderung.

Standardprodukte stossen hinsichtlich Funktionalität oder Wirtschaftlichkeit mitunter an Grenzen. In diesem Fall sind Lösungen erforderlich, die optimal auf die jeweiligen Anforderungen zugeschnitten sind. Das ist eine Domäne von Dietrich+Blum. Der Automatisierungsspezialist führt ein Produktsortiment für Anwendungen rund um die Antriebs-, Sensor-, Leiterplatten- und Verbindungstechnologie. Falls erforderlich, lassen sich die Produkte durch Modifikationen oder komplette Neuentwicklungen, die das Unternehmen zusammen mit den Herstellern durchführt, an nahezu jede Anforderung anpassen.

Durch Prozessanalyse beim Kunden die Kosten optimieren

Gemeinsam mit Belden entwickelte das Walliseller Unternehmen einen M12-Einbausteckverbinder, der in maritimen Anwendungen Überdruck und hohen thermischen Belastungen ausgesetzt ist. Dabei waren sowohl technische wie auch be- triebswirtschaftliche Kompetenzen gefordert. Denn Ziel des Kunden war es, den Steckverbinder in einen Drucksensor zu integrieren, um das komplette Produkt kompakter und flexibler zu machen, und so neue Märkte zu erschliessen. Ausserdem sollten die Herstellungskosten gesenkt werden, und zwar ohne Abstriche bei Qualität und Zuverlässigkeit.

Schnell stellte sich heraus, dass der Kunde alle Teile des Produkts – insgesamt zehn – in eigener Regie beschafft beziehungsweise produziert und auch die Endmontage selbst durchführt. Ebenso war klar, dass angesichts der speziellen Anforderungen kein Einbausteckverbinder aus dem Standardsortiment infrage kam, sondern nur eine massgeschneiderte Lösung, die mit jährlichen Stückzahlen im hohen fünfstelligen Bereich produziert werden muss.

Drucksensor mit integriertem Steckverbinder

Von Anfang an standen zwar die technischen Details im Vordergrund, doch die Entwickler behielten auch die Anforderungen des Kunden einschliesslich Zulassungen, Normen und Materialverträglichkeit im Auge. Es stellte sich heraus, dass sich die angestrebte Kostenreduzierung nur über einen modularen Einbausteckverbinder realisieren lässt. Dieser wird je nach Einsatzszenario komplett konfiguriert geliefert und nach dem Plug-and-Play-Prinzip an den Drucksensor angeschlossen.

Spezialanfertigung für hohen Umgebungsdruck

Der Einbausteckverbinder bildet den hinteren Deckel eines Metallzylinders. Im Vorderen Teil liegt der Drucksensor und die daran angeschlossene Leiterplatte, wo die Messdaten verarbeitet werden. Aufgrund der Einsatzbedingungen musste der Steckverbinder so konstruiert werden, dass er sowohl aggressiven Medien wie Salzsprühnebel standhält als auch Temperaturen von –40 bis +125°C. Eine besondere Herausforderung bildete der hohe Umgebungsdruck, der bei den Anwendungen auftritt und einen Spitzenwert von 600 bar erreichen kann.

Dadurch expandiert die Luft im Zylinder, was dazu führen kann, dass der Sensor falsche Werte misst. Um einen Druckausgleich zu gewährleisten, haben die Entwickler den Kontaktträger mit einer Membrane versehen. Deshalb konnte der Einbausteckverbinder jedoch nicht, wie sonst üblich, im Kontaktbereich vergossen werden. Um ihn dennoch gegen äussere Einflüsse abzudichten, konstruierten die Techniker einen O-förmigen Ring, der zusammen mit dem Kontaktträger in das Gehäuse gepresst wird.

Ausserdem musste sichergestellt werden, dass der Einbausteckverbinder nicht versehentlich abgedreht werden kann, was normalerweise mit der Vergussmasse bewerkstelligt wird. In diesem speziellen Fall entwickelten die Konstrukteure einen Einsatz aus einem besonders stabilen Kunststoff, der nicht wie üblich rund, sondern achteckig ausgeführt ist. Damit wird der Kontaktträger mechanisch sicher arretiert.

Viele Produktvarianten dank modularem Aufbau

Aufgrund des modularen Konzepts lässt sich der M12-Einbausteckverbinder, dessen Entwicklungsmuster zehn Monate nach Projektbeginn auf Anhieb freigegeben wurden und zwei Monate später in Serie gingen, flexibel einsetzen. Durch unterschiedliche Belegungen und entsprechende handelsübliche Leiterplatten-Steckverbinder, über welche die Drucksensoren an die Elektronik angeschlossen sind, können nach dem Baukastenprinzip verschiedene Produktvarianten erstellt und anschliessend die Funktionalität auf die jeweiligen Wünsche des Endkunden angepasst werden. Dieser muss sich nicht mehr um die Anschlusstechnik kümmern, wodurch er seine Kosten nachhaltig reduzieren kann. Laut den Projektverantwortlichen zeigt diese Entwicklung beispielhaft auf, wie massgeschneiderte Lösungen zu mehr Wirtschaftlichkeit führen können.

Infoservice


Dietrich+Blum AG
Hertistrasse 31, 8304 Wallisellen
Tel. 084 830 07 00, Fax 084 830 07 01
dbnet@dietrichundblum.ch
www.dietrichundblum.ch



Der Steckverbinder muss bei Temperaturen von –40 bis +125°C aggressiven Medien wie auch Salzsprühnebel standhalten


Drucksensor und Steckverbinder sind in einem Gehäuse integriert

Dietrich+Blum im swissT.net

Sektion 13: Connecting & Switching Device