Kann LWL die Lösung bei kleinen Biegeradien sein?
Max Herrmann | 23. Februar 2022
Industrie 4.0 hat mittlerweile Einzug in sehr viele Anwendungen gefunden. Daten werden an den verschiedensten Stellen erfasst und müssen zum Leitsystem transportiert werden. Hierbei kommen u.a. unsere chainflex Leitungen zum Einsatz. Wann aber sind Lichtwellenleitungen (LWL) die richtige Lösung? Und können LWL bei kleinen Biegeradien eingesetzt werden? Das möchten wir uns heute genauer ansehen.
Die Herausforderung
In einer Kundenanwendung kamen über Jahre Busleitungen mit Kupferadern zum Einsatz. Die Herausforderung bestand darin, Daten eines Bussystems durch eine Anwendung zu führen, bei der nicht nur ein sehr geringer Biegeradius, sondern gleichzeitig besonders viele Doppelhübe eingeplant werden mussten. Die bisher eingesetzte Busleitung kam hier schnell an ihre Grenzen. Es galt daher herauszufinden, ob die chainflex® LWL Leitungen für die Anwendung besser geeignet sind.
Wie Kupferleitungen an ihre Grenzen stoßen
Kupfer war das erste Gebrauchsmetall des Menschen. Seine Geschichte reicht weit zurück, 4000 v.Chr. wurden bereits Werkzeuge und Waffen in Ägypten hergestellt. Seit 1989 stellt igus Leitungen mit Kupferadern her. Die Leitungen und somit auch die Kupferdrähte sind ständigen Bewegungen und damit hoher Belastung ausgesetzt. Unsere chainflex Leitungen können diesen Anforderungen durch ihren einzigartigen Aufbau und der Auswahl, der besonders auf die Bewegung abgestimmten Materialien standhalten. Dies garantieren wir mit einer Lebensdauergarantie, die auf zahlreiche Test in unseren Testlabor und Jahrzehnte an Erfahrung zurückzuführen ist.
Aber wo liegen dann die Nachteile von Kupferleitungen? In den meisten Fällen mag man vermuten, dass das größte Problem durch die Kupferdrähte der Ader entstehen, welche durch die hohe Biegebeanspruchung brechen. Dies ist jedoch nicht das einzige und größte Problem. Bei Busleitungen nehmen auch elektrische Werte, welche durch das jeweilige Bussystem definiert werden, Einfluss auf die Funktionalität der Leitung. Am einfachsten kann man sich dies durch die Kapazität vorstellen. Die Kapazität ist ein elektrischer Wert, welcher bei einer Busleitung eine sehr große Rolle spielt. Dieser Wert kann sich unteranderem durch eine Materialkonstante aber auch durch Abstände wie zum Beispiel der Abstand von zweier Aderpaare zueinander ändern. Bei einer sehr hohen Biegebeanspruchung, wie wir Sie bei der Kundenanwendung vorfanden, kann es also dazu kommen, dass sich die Abstände der Adern zueinander ändern und sich der Kapazitätswert der Leitung somit ändert. Dies hat zur Folge, dass das definierte Bussignal nicht mehr übertragen werden kann. Daher haben wir nach einer Alternative gesucht, die wir unserem Kunden anbieten können.
Vorteile bei LWL Leitungen
In den meisten Fällen werden sogenannte Lichtwellenleiter eingesetzt, um Daten über eine besonders lange Distanz übertragen zu können. Denken Sie nur einmal an Ihren Internetanschluss. Hier erzielen Sie das beste Ergebnis mit einem Glasfaseranschluss, da die Verluste auf der langen Distanz sehr gering sind. Man spricht hier nun nicht mehr von Adern und Litzen, sondern von sogenannten Fasern. Die Fasern bestehen entweder aus Kunststoff oder Glas und übertragen Daten mittels eines Lichtsignals.
Neben den guten Übertragungseigenschaften hat eine LWL Leitung auch sehr gute Eigenschaften bei permanenten Biegebeanspruchungen z.B. in der Energiekette. Durch die Verwendung von LWL Leitungen lässt sich eine Reduktion des min. Biegeradius von bis zu 40% realisieren. Dazu kommt, dass Daten im Vergleich zu herkömmlichen Kupferleitungen schneller übertragen werden können und nicht von EMV Störungen beeinträchtigt werden. In dem Vergleich zu einer Busleitung mit Kupferadern hat die LWL-Leitung noch einen weiteren Vorteil. Hier ist das Bussignal nicht von elektrischen Eigenschaften der Leitung abhängig. Ganz simpel betrachtet gibt es hier nur zwei Fasern. Über die eine wird das Signal als Lichtimpuls vom Sender zum Empfänger geschickt. Über die zweite Faser geht das Lichtsignal zurück vom Empfänger wieder zum Sender. Der Abstand dieser Fasern zueinander hat keinerlei Einfluss auf das Ergebnis.
Dies haben wir gemeinsam mit unserem Kunden durch Versuche mit unserer Lichtwellenleitung CFLG.LB belegt. Das Ergebnis, die Leitung hält in dieser besonderen Anwendung mehrere Millionen Zyklen und hat somit eine deutlich höhere Lebensdauer als eine Vergleichsleitung mit Kupferadern.
Wie igus Produkte durch individuelle Kundentests verbessert
Wir bei igus® führen mit Ihnen zusammen individuelle, auf Ihre Anwendung zugeschnittene, Kundentests in unserem eigenen chainflex® Testlabor durch. Auf über 3.500 m² stehen eine Reihe von Versuchsaufbauten mit unseren Energieketten in denen tagtäglich Tests laufen. Ob Linear oder Torsion, kurzer oder langer Verfahrweg, kleiner oder großer Biegeradius: Wir bei igus® testen mit Ihnen auch Abseits jeglicher Standards und finden genau für Ihre Anwendung die passende Lösung.
Leitung ist nicht gleich Leitung und Anwendung nicht gleich Anwendung. Wichtig ist immer das Zusammenspiel aller Komponenten. Deshalb ist es wichtig, alle Rahmenbedingungen bei der Auswahl der richtigen Leitung zu berücksichtigen. Wir sind Spezialisten auf diesem Gebiet und möchten unsere Erfahrungen der vergangenen Jahre gerne mit Ihnen teilen.
Testen Sie mit uns!
Haben Sie auch Anwendungen, bei denen die bisherigen Kupferleitungen an ihre Grenzen geraten oder Daten nicht mehr zuverlässig übertragen werden können? Dann vereinbaren sie jetzt einen Termin mit Ihrem igus Ansprechpartner und wir prüfen, ob eine chainflex LWL Leitung die Alternative mit einer deutlich höheren Lebensdauererwartung ist.