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Verseilte Einzeladern eines Kabels von Lapp.
Foto: Lapp
Verseilte Einzeladern eines Kabels von Lapp.

Inhaltsverzeichnis

Hintergrundwissen

Wie entsteht ein Kabel?

Jeder kennt Kabel. Ihr Grundaufbau besteht aus drei verdrillten Drähte im Kunststoffmantel. Doch wie werden diese einzelnen Komponenten zu einem fertigen Kabel zusammengefügt?

In der Regel finden sich unter dem Kunststoffmantel drei Drähte: ein grüngelber Erdungs- oder Schutzleiter, ein blauer Neutralleiter und ein stromführender brauner oder schwarzer Draht. Jeder dieser Drähte besteht aus mehreren verdrillten Kupferlitzen, die Energie und Signale übertragen.

130.000 km Kabel und Leitungen werden im Durchschnitt bei Lapp in nur einem Kabelwerk jährlich hergestellt. „Dafür werden zuerst die richtigen Rohstoffe für die zu fertigende Leitung ausgewählt“, erklärt Joachim Schmid, Geschäftsführer der Stuttgarter Kabelwerke. „Mit ihnen rüsten wir dann die Anlage.“

An den Maschinen werden im nächsten Schritt die vorgeschriebenen Parameter eingestellt, je nach geplantem Endergebnis. Die Kabelproduktion ist individuell und verlangt bereits ab dem ersten Schritt Feingefühl und Know-how bei den Maschinen- und Anlagenbediener:innen. Denn Kunststoffe können sehr unterschiedlich auf Hitze, Kälte oder Luftfeuchtigkeit reagieren.

Ebenso wichtig sind die Kupferlitzen. Kupfer eignet sich als hervorragender und beständiger Leiter. Durch seine weiche Beschaffenheit ist das Metall gut zu verarbeiten, widerstandsfähig und dehnbar. Bevor die fertigen Litzentrommeln in Stuttgart eingeliefert werden, müssen zunächst Kupferblöcke über Zugmaschinen bewegt werden.

Mit Diamantzieheisen werden die Blöcke in dünne Drähte geschliffen, die bei Lapp weiterverarbeitet werden können. Beim Verlitzen können dabei verschiedene Litzenklassen definiert werden. Diese bedingen die Flexibilität des Kabels. Lapp verfügt in seiner Produktion in Forbach über einen eigenen Kupferzug. Dadurch können einerseits Kosten in der Herstellung eingespart werden. Zum anderen wird dafür gesorgt, dass auch dieser Fertigungsschritt den hohen Qualitätsstandards der Produkte entspricht.

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Am Anfang steht das Kunststoffgranulat

Der erste Produktionsschritt beginnt an den Aderlinien. Zunächst werden Kunststoff- und Farbgranulate sowie etwaige Zusatzstoffe – unter anderem zum Schutz des Kunststoffes vor späteren Wärmeeinflüssen, in Trichter gefüllt. Der nächste Produktionsschritt führt in den fleischwolfartigen Einschnecken-Extruder, mit einer rotierenden Plastifizierschnecke in dessen Innern. Dieser Schnecke werden zunächst die Granulate aus den Trichtern beigemengt und verdichtet, anschließend geschmolzen und in der dritten zu einer homogenen Masse verarbeitet. Je nachdem, welche Kunststofftypen verwendet werden, können die Temperaturen im Extruder bis 240° C, in manchen Fällen sogar 300 °C betragen.

Die homogenisierte Schmelze wird am Ende der Schnecke im Extruder hin zum Extruderkopf befördert. Dort läuft die Kupferlitze durch das passende Werkzeug und die Schmelze wird um diese herum ausgeformt. Nachdem die Litze ihre isolierende Kunststoffschicht erhält, kühlt sie in einem Wasserbad ab. Die heiße Isolation wird nun bis auf den Kern der Ader heruntergekühlt. Lapp kann dadurch ein Verkleben der Adern beim Aufwickeln auf die Eisenspulen verhindern. Bei Innen- und Außenmantelextrusion ist dieser Vorgang fast identisch.

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Nach der Aderextrusion werden die einzelnen Adern in der Verseilerei zu einem flexiblen Aderbündel verseilt. Dafür werden sie an den Verseilmaschinen der Reihe nach farbig, nummerisch oder alphanummerisch eingesetzt. Sobald das Fachpersonal die Verseilanlage nach dem Rüsten startet, führt diese die einzelnen Adern mit einer Drehbewegung automatisch zusammen, wodurch eine Art Kordel entsteht. In der Fachsprache wird das fertige Produkt als Aderbündel, Verseilung oder Kabelseele bezeichnet. Die Stuttgarter Kabelwerke verfügen für diesen Produktionsschritt seit kurzem über einen neuen Rohrverseiler, mit 50 m Länge der größte und modernste seiner Art. „Diese Anschaffung war notwendig, um unseren Output von mehr als 35.000 Kilometern an Kabeln pro Jahr gemäß unserer Strategie 2027 im Kabelwerk erreichen zu können. Mit ihm steigern wir unsere Kapazität enorm“, so Schmid.

Besonderheit EMV-Kabel

Unter den von Lapp hergestellten Verbindungslösungen finden sich auch Kabel und Leitungen, die unterschiedlichen Bedingungen und Umgebungen standhalten müssen. Servo- oder Steuerleitungen, die vor elektromagnetischen Einflüssen oder vor mechanischen Belastungen geschützt werden sollen, erhalten vor der Außenmantelisolation beispielsweise ein zusätzliches Geflecht. Dieses Geflecht besteht aus verzinntem Kupfer und hat bei Lapp einen Bedeckungsgrad von 80 bis 85 %. Für den Schutz von Datenleitungen vor elektromagnetischen Einflüssen werden spezielle Folien eingesetzt. Damit das Geflecht die Kabelseele nicht verletzt, wird je nach Produkt ein Innenmantel zwischen der Seele und dem Geflecht ergänzt.

Zum Schluss erhält das Kabel seinen schützenden Außenmantel aus Kunststoff, in einem Vorgang, der analog zur Aderisolation abläuft. Eine separate Vliesbewicklung, die unter dem Mantel liegt, verhindert, dass die Kabelseele mit dem Außenmantel zusammenklebt. Nun kann die Leitung bedruckt werden – dafür hat Lapp eine eigens festgelegte Drucklegende. Diese dient diversen rechtlichen und normativen Vorgaben. So gewährleistet sie beispielsweise die Rückverfolgbarkeit der Kabel und nennt diverse Spezifikationen, die für Elektriker:innen relevant sein können.

Prüfung auf Herz und Nieren

Der letzte Schritt im Fertigungsprozess sind Hochspannungsprüfungen in Faraday’schen Käfigen, Ader-gegen-Ader oder Ader-gegen-Schirm. Um die elektrische Isolationsfähigkeit und Spannungsfestigkeit zu testen, werden an der Leitung künstliche Kurzschlüsse mit bis zu 6.000 V simuliert. Wenn die Leitung ihre Robustheit und Zuverlässigkeit bewiesen hat, wird sie in mehreren Stücken auf Vollholz- oder Sperrholztrommeln aufgewickelt und in die Logistiklager und Verteilzentren geliefert.

„Die Produktionsreste werden dann gesondert gelagert“, erklärt Schmid. „Die Kunststoffe kommen in den Kunststoffbehälter und die Kupferlitzen in die Kupferboxen.“ Kunststoffabfall und Restkupferlitzen können in der Kabelherstellung nicht mehr aufgeschmolzen und wiederverwendet werden. Deswegen verkauft Lapp diese Produktionsabfälle, damit sie recycelt und an anderer Stelle eingesetzt werden können. Denn auch in der Kabelproduktion ist ein schonender Umgang mit Ressourcen wichtig.