Anschluss gefunden! 3D-Druck erleichtert den Umgang mit Kabelsätzen

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Die Handhabung, Montage und Verlegung des Kabelsatzes für Fahrzeuge war bisher automatisiert schlecht möglich. Das haben Dresdener Forscher nun geändert ...

Der Kabelsatz, landläufig als Kabelbaum für Autos bezeichnet, besteht aus mehreren Kabeln in unterschiedlichen Längen, Querschnitten und Endkontakten. Für ein Robotersystem wären deshalb sowohl die Konfektionierung als auch der Einbau eines mehrere Kilometer langen Kabelsystems äußerst schwierig zu handhaben. Dafür braucht es zahlreiche Kameras, Sensoren und kleinteilige Bearbeitungsschritte, wie die Forscher vom Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) aus Dresden erklären. Deshalb ist auch heute noch die gesamte Prozesskette von der Zusammenstellung der Kabel bis zum Einbau ins Fahrzeug von viel mühevoller Handarbeit geprägt. Doch mithilfe der Automated Cable Assembly („AuCA“) hat das IWU das Kabelablegen komplett neu gedacht und dabei mit dem 3D-Druck kombiniert.

Kabelsatzmontage in nur einem System

Durch das neue Verfahren müssen die biegeschlaffen Kabel quasi nicht mehr gegriffen werden, sondern können aus einem Endlosreservoir abgelegt werden, wie es weiter heißt. Zusätzlich haben die Forscher einen Werkzeugkopf entwickelt, der die abgelegten Kabel mit Kontakten versieht. Das Konzept für die Kabelverlegung sei automatisiert, komme ohne Bildverarbeitung aus und setze auf ein effizientes Verlegesystem direkt am Endbauteil. Mit dieser Innovation entfallen Kabelvormontage, Kabelbaumkonfektionierung, Transport und Installation. Mehrere Stationen der manuellen Arbeit werden sozusagen auf ein einziges System reduziert, das direkt an die Produktionslinie angeschlossen werden kann. Das „AuCA“ reduziert den Kabelbaum außerdem auf seine Kernteile: einzelne Kabel, notwendige Kontakte und anwendungsspezifische Verklebungen. Diese Philosophie spart als auch noch Gewicht und macht zusätzliche Materialien für den Transportschutz überflüssig. Ähnliche Anwendungsmöglichkeiten wie bei Kabelbäumen im Automobilen ergeben sich im Übrigen in allen Bereichen der Kabelintegration, was vom Schaltschrank bis zur Unterhaltungselektronik reicht. Doch die additive Fertigung kann im Bereich Kabel noch anders punkten ...

FEAM optimiert Datenübertragung und Leuchtmittel

Anstelle von (ummantelten) Kabeln können nämlich auch Glasfaserbahnen drucktechnisch auf verschiedenste Untergründe aufgebracht werden. Beim Fiber Encapsulating Additive Manufacturing (FEAM) wird dabei eine Einzelfaser oder ein Faserbündel durch einen Werkzeugkopf auf das Bauteil aufgedruckt und durch eine Kunststoffummantelung fixiert. So könnten beliebig geformte Glasfaserbahnen direkt auf dem Endbauteil abgelegt werden. Mit FEAM verfolgen die Dresdener das Ziel, die bestehenden Grenzen der Integration von Glasfasern zu erweitern, um günstigere und designflexible Kabelsysteme für industrielle Anwendungen entwickeln zu können. Das IWU arbeitet dabei an Methoden, die eine vollautomatisierte Integration von Glasfaser-Leitungselementen ermöglichen. Auch entwickelt man Werkzeugkopf-Systeme, die schneller, präziser und effizienter arbeiten. Denn Produkte mit Lichtleitern, die direkt auf Bauteile wie spritzgegossene Kunststoffkomponenten appliziert werden könnten, erforderten kürzere Bearbeitungszeiten und sparten Bauteile.

Vergleichbare Vorteile erhalte man, wenn FEAM für die direkte Ablage von Lichtleitern auf Bauteilen zum Einsatz komme. Das IWU hat dafür einen Druckkopf entwickelt, der Ablegegeschwindigkeiten bis 50 Millimetern pro Sekunde bei Faserdurchmessern von 0,2 bis einem Millimeter erreicht – und zwar ohne dass das Mantelmaterial besonderen Anforderungen genügen muss, wie man betont. Zum Beispiel könnten SEFOs (Side-Emmiting-Fiber-Optics) mit einer schützenden transparenten Hülle auf ein Spritzgussteil aufgetragen werden, um ein leistungsstarkes flächiges Leuchtelement zu erzeugen.

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