Kabel und Leitungen Wie entsteht eigentlich ein Kabel?

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U.I. Lapp GmbH

FAULHABER SA

Jeder Draht, der sich unter dem Kunststoffmantel eines Kabels verbirgt, besteht aus mehreren feinen, leitfähigen Kupfersträngen, die sowohl Energie als auch Signale übertragen. Wie genau diese Komponenten zusammenkommen, zeigen wir mit einem Blick hinter die Kulissen der Kabelfertigung von Lapp.

Seit 1959 stellt Lapp Kabel und Leitungen her und vertreibt diese weltweit. Täglich produziert das Unternehmen tausende Kilometer verschiedenster Leitungen: Allein im französischen Forbach, dem grössten Werk von Lapp, entstehen 130.000 Kilometer Kabel pro Jahr. Jedes der 25 Werke in 15 Ländern hat unterschiedliche Schwerpunkte und ist oft angepasst an die lokalen Marktbedürfnisse. Im Stuttgarter Kabelwerk fertigt Lapp etwa vor allem Anschluss- und Steuerleitungen mit geringerem Volumen und grösserer Vielfalt, Ceam in Italien spezialisiert sich auf Datenleitungen, Lapp Muller in Frankreich konzentriert sich auf das Projektgeschäft und die Marine. Die beiden indischen Produktionswerke produzieren überwiegend Datenleitungen und Infrastruktur-Kabel und sind auf grosse Volumen und Vielfalt ausgelegt. Korea fokussiert auf strahlenvernetzte Leitungen. Und in den USA liegt der Fokus wieder auf Anschluss- und Steuerleitungen.

In mehreren Schritten zum fertigen Kabel

Aber wie genau kommen wir nun zum Endergebnis, einem beständigen und flexiblen Kabel? «Zuerst einmal werden die richtigen Rohstoffe für die zu fertigende Leitung ausgewählt», erklärt Joachim Schmid, Geschäftsführer der Stuttgarter Kabelwerke. «Mit ihnen rüsten wir dann die Anlage.» Je nach geplantem Endergebnis werden die vorgeschriebenen Parameter an den Maschinen eingestellt. Die Kabelproduktion ist hochindividuell – Kunststoffe können sehr unterschiedlich auf Hitze, Kälte oder Luftfeuchtigkeit reagieren. Daher sind bereits bei diesem ersten Schritt Feingefühl und Know-how bei den Maschinen- und Anlagenbediener essenziell.

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Ebenso wichtig sind die Kupferlitzen. Kupfer ist ein hervorragender und beständiger Leiter. Die weiche Beschaffenheit macht es ausserdem zu einem gut verarbeitbaren, widerstandsfähigen und dehnbaren Metall. Bevor die fertigen Litzentrommeln in Stuttgart eingeliefert werden, müssen zunächst Kupferblöcke über Zugmaschinen gezogen werden. Mit Diamantzieheisen werden die Blöcke in dünne Drähte geschliffen, die bei Lapp weiterverarbeitet werden können. Beim sogenannten Verlitzen können dabei verschiedene Litzenklassen definiert werden. Diese bedingen die Flexibilität des Kabels. In der Produktion in Forbach verfügt Lapp über einen eigenen Kupferzug. Das spart Kosten bei der Herstellung und sorgt dafür, dass auch dieser Fertigungsschritt den hohen Qualitätsstandards der Produkte entspricht.

Erster Produktionsschritt an der Aderlinie

Der erste Produktionsschritt beginnt an den Aderlinien:

• Zunächst werden Kunststoff- und Farbgranulate sowie etwaige Zusatzstoffe, um den Kunststoff später beispielsweise vor Wärmeeinflüssen zu schützen, in Trichter gefüllt.

• Danach übernimmt der Einschnecken-Extruder den nächsten Schritt. Im Innern des Extruders rotiert eine Plastifizierschnecke – man kann sich die Anlage ein wenig wie einen beheizten Fleischwolf vorstellen. Entlang dieser Schnecke werden die Granulate erst aus dem Trichter beigemengt und verdichtet, anschliessend geschmolzen und in der dritten zu einer homogenen Masse verarbeitet. Je nachdem, welche Kunststofftypen verwendet werden, können die Temperatur im Extruder bis zu 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. Damit kann Lapp ausschliessen, dass die Adern beim Aufwickeln auf die Eisenspulen miteinander verkleben. Bei Innen- und Aussenmantelextrusion ist dieser Vorgang fast identisch.

• Nach der Aderextrusion werden die einzelnen Adern in der Verseilerei zu einem flexiblen Aderbündel verseilt. Die einzelnen Adern werden an den Verseilmaschinen der Reihe nach Farbe oder nummerisch oder alphanummerisch eingesetzt. Wenn der Anlagenbediener die Verseilanlage nach dem Rüsten startet, führt diese die einzelnen Adern mit einer Drehbewegung automatisch zusammen, sodass eine Art Kordel entsteht. Das fertige Produkt wird im Fachjargon als Aderbündel, Verseilung oder Kabelseele bezeichnet.

Seit kurzem verfügen die Stuttgarter Kabelwerke für diesen Produktionsschritt über einen neuen Rohrverseiler, der mit 50 Metern Länge der grösste und auch modernste seiner Art ist. «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», erklärt Joachim Schmid.

Technik kurz erklärt

Die Entwicklung der Maus

Leitungen mit hohen Standards für unterschiedliche Bedingungen

Zu den Verbindungslösungen von Lapp gehören auch Kabel und Leitungen, die unterschiedlichen Bedingungen und Umgebungen genügen müssen. Servo- oder Steuerleitungen, die vor elektromagnetischen Einflüssen oder vor mechanischen Belastungen geschützt werden sollen, erhalten vor der Aussenmantelisolation beispielsweise zusätzlich ein Geflecht. Nach Lapp-Standard hat dieses Geflecht aus verzinntem Kupfer einen Bedeckungsgrad von 80 bis 85 Prozent. Bei Datenleitungen, die nur vor elektromagnetischen Einflüssen geschützt werden sollen, werden spezielle Folien eingesetzt. Damit das Geflecht die Kabelseele nicht verletzt, wird je nach Produkt ein Innenmantel zwischen der Seele und dem Geflecht ergänzt.

Schützender Aussenmantel aus Kunststoff

Zu guter Letzt bekommt das Kabel einen schützenden Aussenmantel aus Kunststoff – dieser Vorgang läuft analog zur Aderisolation ab. 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 relevant sein können.

Letzter Schritt: die Prüfung

Maschinell auf Eisentrommeln gewickelt, gehen die Leitungen abschliessend in den letzten Schritt im Fertigungsprozess. In Faraday’schen Käfigen erfolgen dazu Hochspannungsprüfungen, Ader-gegen-Ader oder Ader-gegen-Schirm. Mit bis zu 6.000 Volt werden dabei künstliche Kurzschlüsse an der Leitung simuliert, um die elektrische Isolationsfähigkeit und Spannungsfestigkeit zu testen. Ist die Prüfung bestanden, wird die Leitung von der Eisentrommel in mehreren Stücken auf Vollholz- oder Sperrholztrommeln umgewickelt und in die Logistiklager und Verteilzentren geliefert.

«Die Produktionsreste werden dann gesondert gelagert», erklärt Joachim Schmid. «Die Kunststoffe kommen in den Kunststoffbehälter und die Kupferlitzen in die Kupferboxen.» Der Kunststoffabfall kann in der Kabelherstellung nicht mehr aufgeschmolzen und wiederverwendet werden – das betrifft auch Restkupferlitzen. Daher verkauft Lapp seine Produktionsabfälle, damit sie recycelt und an anderer Stelle eingesetzt werden können.

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