Einpresskontakte Bedarf an ausgefeilteren Verbindungsmethoden in Fahrzeugen der nächsten Generation

Anbieter zum Thema

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

RECOM Power GmbH

Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

Der Einsatz von Einpressstiften bei Steuergerät- und Sensormodulen vereinfacht die Montage erheblich und führt zu beschleunigten Produktionsverfahren, die die Rentabilität steigern.

Die Konstruktion von Automobilen wird immer komplexer, denn es werden immer ausgeklügeltere Funktionen integriert, um Komfort, Leistung und Sicherheit zu steigern. Dadurch steigt die Anzahl der Sensoren und bildgebenden Systeme, die in Fahrzeuge eingebaut werden, drastisch an. Dies gilt nicht nur für die Luxusklasse, sondern auch für Mittelklasse- und sogar für Economy-Modelle, die mit zusätzlichen Funktionen ausgestattet werden.

Gleichzeitig verändert sich die Art und Weise, wie Autos konstruiert werden, durch andere Faktoren. Um Gewicht zu sparen und damit die Reichweite von Elektrofahrzeugen zu erhöhen, werden die früher eingebauten mechanischen Systeme nach und nach ersetzt. Stattdessen werden die neuen Fahrzeuggenerationen mit elektronisch gesteuerten X-by-Wire-Systemen ausgestattet.

Bildergalerie

Dabei ist eine vermeidbare Konsequenz zu bedenken, die diese beiden unterschiedlichen Trends verursachen werden: Die Datenmenge, die ein durchschnittliches Fahrzeug somit künftig erzeugt und übermittelt, wird um ein Vielfaches größer sein als die bisheriger, herkömmlicher Autos. Darüber hinaus ist anzumerken, dass dies mit der zunehmenden Autonomie der Fahrzeuge – und dem Übergang zu völlig fahrerlosen Fahrzeugen – noch weiter zunehmen wird.

Die Datenexplosion und ihre Auswirkungen

Die Analysten von McKinsey schätzen, dass ein durchschnittliches Auto bereits heute eine Datenmenge von etwa 25 GB pro Stunde erzeugt. Dies ist jedoch nur der Anfang. Die Zahl der Kameras im Innenraum und an der Außenseite der Fahrzeuge nimmt weiter zu, und die 3D-Bilderfassungstechnologie – wie beispielsweise LiDAR, Time-of-Flight (ToF) und Ultraschall – wird schon in wenigen Jahren zum Alltag gehören.

Wenn Automobilsysteme richtig auf die beispiellosen Datenanforderungen vorbereitet sein sollen, dann müssen auch die unterstützenden Verbindungslösungen entsprechend weiterentwickelt werden. Darüber hinaus wird sich die Art und Weise, wie solche Lösungen konstruiert und auf den Markt gebracht werden, grundlegend ändern.

Implementierung von Verbindungslösungen in Automobilsystemen

Es gibt eine ganze Reihe von Eigenschaften, die Verbindungselemente unbedingt mitbringen müssen, wenn sie sich in anspruchsvollen Automobilumgebungen bewähren und strengen internationale Normen wie die LV214 der EU und die USCAR2 von SAE entsprechen sollen. Erstens müssen sie in der Lage sein, Stößen und Vibrationen standzuhalten. Ferner müssen sie hohen Temperaturen gewachsen sein, was allerdings im Zuge der Umstellung von Verbrennungsmotoren auf Elektroautos weniger problematisch wird.

Außerdem können elektromagnetische Störquellen die Signalintegrität der übertragenen Daten beeinträchtigen, wenn dieses Problem nicht entschärft wird. Um dies zu verhindern, müssen die Module abgeschirmt werden. Das Auftreten von Zinnwhiskern im Laufe der Zeit kann die Zuverlässigkeit von Verbindungen ernsthaft beeinträchtigen, da Kurzschlüsse auftreten können, die zu Systemstörungen führen können.

Und zu guter Letzt müssen Verbindungen für die Automobilindustrie aufgrund des begrenzten Bauraums bei heutigen Fahrzeugkonstruktionen auch noch sehr kompakt sein. Oft werden daher Lösungen mit hoher Dichte benötigt. In einigen Fällen müssen diese Strom- und Datenübertragung kombinieren.

Der Aspekt der Montage

Neben der Leistung und Zuverlässigkeit der eigentlichen Verbindungselemente müssen Tier 1-Unternehmen, die Steuergeräte und Sensormodule herstellen, auch darüber nachdenken, wie sich die Integration der Verbindungslösungen auf die in der Großserie eingesetzten Montageprozesse auswirkt. Wenn der Einbau der Verbindungen den Arbeitsablauf verlangsamt, weil sich die Anzahl der auszuführenden Schritte erhöht, beeinträchtigt dies den Durchsatz. Wenn zum Beispiel die Leiterplatte extra gedreht werden muss, geht Zeit verloren. Sollte der Einbau der Verbindungselemente bei der Montage einen menschlichen Eingriff erfordern, anstatt vollautomatisch zu erfolgen, dann dauert der Prozess noch länger. Hierbei wird zudem noch das Risiko von Fehlern erheblich erhöht.

Aus diesen Gründen wird die Einpresstechnologie für Verbindungslösungen immer attraktiver. Einpresskontakte bieten eine zuverlässige und dennoch einfache Verbindung. Dadurch können die Montageabläufe wesentlich effizienter gestaltet werden. Komplexe, arbeitsintensive und unsaubere Verfahren – wie beispielsweise Löten – können ebenfalls vermieden werden.

Durch den Wegfall des Lötzinns ergibt sich ein weiterer wesentlicher Vorteil. Während Lötzinn völlig starr ist und daher bei Stößen und Vibrationen zu Rissen neigt, zeichnen sich Einpresskontakte durch eine größere Toleranz aus. Folglich bieten Module mit Einpresskontakten eine längere Lebensdauer als Module mit gelöteten Pins.

Die von Interplex entwickelten Einpresskontakte werden heute immer häufiger in Fahrzeugsystemen eingesetzt und sind von zahlreichen Tier-1-Zulieferern zugelassen. Mit Stärken von 0,4 mm bis zu 0,8 mm sind sie im Betrieb dauerhaft zuverlässig und gleichzeitig einfach zu installieren. Zudem sind sie nicht nur mechanisch robust, sondern bieten auch einen starken Halt und branchenführende thermische Eigenschaften.

Durch die patentierte IndiCoat-Beschichtungstechnologie, mit der Einpressverbindungen ausgerüstet werden können, ist Interplex in der Lage, die Schwierigkeiten zu lösen, mit denen andere Anbieter wegen Zinnwhiskern zu kämpfen haben. Die Qualität des Endprodukts wird dadurch über einen längeren Zeitraum hinweg sichergestellt.

Zahlreiche Automobilherstellern möchten die Entwicklung von Steuergeräten und Sensormodulen auslagern. Statt diese Aufgaben intern oder über ihre Tier-1-Zulieferer auszuführen, verlassen sich viele Hersteller heute dafür auf Interplex. Dadurch können diese Unternehmen ihre Entwicklungsressourcen ganz auf diejenigen Bereiche konzentrieren, in denen sie sich am besten abheben können.

Durch die Zusammenarbeit mit Interplex können die Automobilhersteller dieses branchenführende Knowhow in Bereichen wie Präzisionstechnik und Beschichtungstechnologie nutzen. Zu den zahlreichen Modulen, die von Interplex für den Einsatz in Automobilen entwickelt und hergestellt werden, gehören das in Bild 2 gezeigte Radarmodul und das Airbag-Steuergerät in Bild 3.

Entscheidend für die Art und Weise, wie Interplex an Kundenprojekte herangeht, ist die modulare Fertigungsmethodik, die das Unternehmen entwickelt hat. Dabei wird ein großer Teil von festen Elementen einheitlich bei verschiedenen Einheiten eingesetzt. Dennoch gibt es nach wie vor bestimmte Schlüsselstellen, an denen problemlos Anpassungen zum Einsatz kommen können. Das bedeutet, dass der Preis für die Kunden niedriger ist, da nicht für jedes einzelne Modul neue Werkzeuge benötigt werden und die Anschaffung zusätzlicher Investitionsgüter auf ein Minimum beschränkt werden kann. Auch müssen neue Produktionsabläufe nicht mehr von Grund auf neu konzipiert werden, da nunmehr lediglich Änderungen an den bisherigen Modulen vorgenommen werden.

Durch die Harmonisierung der eingesetzten Fertigungstechniken kann eine größere Anzahl von Modulanforderungen der Automobilkunden über eine einzige anpassungsfähige Plattform abgedeckt werden. Auf diese Weise erreichen die Kunden ein überzeugendes Gleichgewicht zwischen Flexibilität und Wirtschaftlichkeit: Sie können die in ihre Fahrzeugmodelle eingebauten Teile unterschiedlich gestalten, aber dennoch die Gesamtkosten niedrig halten – und so ihre Gewinnspannen schützen.

Fazit

Es liegt auf der Hand, dass moderne Automobilhersteller und ihre Tier-1-Partner auf erstklassige Verbindungslösungen zurückgreifen möchten. Denn diese müssen nicht nur die hohe Leistung und langfristige Zuverlässigkeit bieten, die in diesem Sektor schon immer erwartet wurden. Heute müssen sie darüber hinaus auch eine einfache Montage sowie reichlich Spielraum für Anpassungen bieten, damit die Gesamtkosten niedrig gehalten und die Produktionszahlen maximiert werden können.

Durch die jahrzehntelange partnerschaftliche Zusammenarbeit mit Kunden aus der Automobilindustrie verfügt das technische Team von Interplex über einen umfassenden Einblick in die Anforderungen der neuen Fahrzeuggenerationen, die derzeit in Entwicklung sind, aber auch derjenigen, die sich noch in der Konzeptphase befinden. Der Einsatz von Einpressstiften bei Steuergerät- und Sensormodulen vereinfacht die Montage erheblich und führt zu beschleunigten Produktionsverfahren, die die Rentabilität steigern. Darüber hinaus lässt sich durch einen durchdachten, plattformbasierten Ansatz bei der Konstruktion dieser Module genügend Flexibilität realisieren, um den Prozess so kosteneffizient wie möglich zu gestalten.

* Ralph Semmeling ist Product Portfolio Director for Customized Connectors bei Interplex.

(ID:49333292)