Steckverbinder: Stand der Technik und Trends der nächsten Jahre

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Der ZVEI hat die vierte Auflage seiner Technologie-Roadmap zu elektronischen Bauelementen publiziert. Die Schrift zeigt Trends in allen Bereichen vom Halbleiter bis zur Elektromechanik auf. Eine Übersicht zu Normen, Stoffverboten und Fördermitteln rundet den Inhalt ab. Wir haben uns die Steckverbinder näher angesehen.

Zur productronica 2019 hat der ZVEI die aktualisierte Ausgabe seiner Technologie-Roadmap „Next Generation“ vorgestellt. Umfang 335 Seiten, Format A4. Weiß und gewichtig. Angefangen von den Mega­trends in der heutigen Zeit über regulatorische Einflüsse und ihre Auswirkungen auf die Elektroindustrie, Werkstoffe, Anwendungen, Produktentstehungsprozesse bis zu Geschäftsmodellen und Fördermitteln deckt die Schrift nahezu jedes Feld in der Elektroindustrie und Automatisierung und darüber hinaus ab.

Einzelne Kapitel behandeln dezidiert die verschiedenen Bauelemente und zeigen aktuelle Entwicklungen und Trends auf: Halbleiter, Mikrosystemtechnik, Sensoren und Aktoren, passive Bauelemente, elektromechanische Bauelemente, Leiterplatten, integrierte Schichtschaltungen und elektronische Baugruppen.

„Im Zeitalter von „X-4.0“ und „Internet der Dinge“ mag es schwierig erscheinen, Meilensteine der Technologie chronologisch aufzuzeigen. Eher das Gegenteil ist der Fall – vieles scheint an einem vorüber zu fliegen oder irgendwann einfach da zu sein, ohne Anzeichen einer Entstehung oder einer evolutionären Vorgeschichte. Es ist natürlich auch der Blickwinkel, welcher mitunter wesentlich die Position zu all dem beeinflusst und somit dazu beiträgt, welches Bewusstsein der eine oder andere dazu entwickelt.“

„Klar ist jedoch, dass man sich dem Fortschritt und allem was damit verbunden ist, nicht verschließen soll oder kann. Das gilt insbesondere für die Industrie, ist sie nicht sowohl Antreiber, als auch Nutznießer des Ganzen. Betriebswirtschaftlich betrachtet ist es absolut unabdingbar bei Neuerungen rechtzeitig auf den richtigen Zug aufzuspringen um damit den zukünftigen Erfolg eines Unternehmens oder einer Branche zu sichern. Der Leitsatz „Stillstand ist Rückschritt“ formuliert es hier treffender denn je, denn wer auch nur einen Zyklus verpasst, wird es schwer haben wieder aufzuholen“, heißt es im Vorwort.

Chancen und Risiken, Megatrends und Technologietrends

Genau hier setzt die Technologie-Roadmap an – Schlagworte wie „Früherkennung“, „Megatrends“ und „Technologietrends“ seien es nämlich, die die Rahmenbedingungen stellen, um den bereits erwähnten „Zug“ nicht zu verpassen, so die Autoren. Die Schrift stellt nun das Ergebnis einer über drei Jahre andauernden Arbeit zahlreicher Branchenexperten vor.

Warum macht sich der Verband mit einem derartigen Werk so viel Mühe? Hauptaufgabe und Ausrichtung sei die Früherkennung unternehmerischer Chancen und Risiken unter Einbindung neuer Geschäftsfelder und Märkte gewesen. „Hierfür braucht es nicht nur das richtige Fingerspitzengefühl, sondern vor allem Werkzeuge, welche auf Basis von Fakten Trends herausarbeiten, Handlungsoptionen aufzeigen und Prioritäten definieren lassen.“ Ausgehend von einem „Stand der Technik“ könnten Prognosen über Art, Geschwindigkeit und Richtung möglicher Technologieentwicklungen getätigt werden und somit die Grundlage für die richtigen Weichenstellungen gelegt werden.

Zudem würden elektronische Bauelemente und Baugruppen einen großen und wesentlichen Beitrag zum technischen Fortschritt leisten. Denn es gibt nur noch wenige technische Produkte, die nicht in irgendeiner Weise durch Elektronik gesteuert werden. Eine immer wichtigere Rolle spielt hier auch Software, die als neues Hauptthema mit aufgenommen wurde.

Steckverbinder: Die Trends ganzheitlich betrachtet

Bezogen auf den jeweiligen „Markt“ erläutern die Autoren Anforderungen und Trends und legen auch die direkten Beziehungen z.B. auf den Produktlebenszyklus oder Applikationsfelder dar. Hervorzuheben ist der ganzheitliche Ansatz, angefangen vom Produktentstehungsprozess über die Industrialisierung bis hin zum Phase-Out. Zuletzt werden Forschung, Bildung bzw. die Investitionen der Zukunft diskutiert.

Im Kapitel Steckverbinder werden Normen, Standards und Richtlinien bewertet, aber auch auf Regulierungen der EU und Kompatibilität eingegangen.

Besonders komplex sind die Anforderungen heute bei Steckverbindern im Maschinen- und Anlagenbau sowie in der Prozess- und Fabrikautomatisierung. Extreme Umweltbedingungen, hohe Temperaturen, Vi­brationen seien als Stichworte genannt. Da Werkstücke, Maschinen und Werkzeuge kommunizieren, werden große Mengen an zum Teil zeitkritischen Daten erzeugt. Diese müssen störungsfrei und sicher übertragen werden. Sensorik nimmt zu, das bedeutet Miniaturisierung mit höherer Kontaktdichte und geschirmte Signal- und Datenübertragung auf engem Raum. Modularität und Standardisierung machen die Automation effizient. Hybrid-Schnittstellen übernehmen die Aufgaben mehrerer Einzelschnittstellen.

Im Feld verdrängen Schnellanschlusstechniken die klassischen Verbindungstechniken. In der Leistungselektronik lösen Leiterplatten-Steckverbinder immer häufiger die Klemme ab. Wichtige Kriterien sind erhöhte Sicherheit, sichere Schirmung, robuste Bauform und hohe Schutzarten. Bei Datensteckverbindern ist Industrial Ethernet auf dem Weg, die klassischen Feldbusse abzulösen. Auch im Schaltschrank werden deutlich höhere Schutzklassen und Robustheit der Steckverbinder verlangt. Miniaturisierung ist hier ebenfalls ein Thema.

Mit wachsendem Automatisierungsgrad wird auch die kontaktlose Energieübertragung immer wichtiger. Diese erfolgt vollständig automatisiert und verschleißfrei. Daher ist sie beispielsweise bei Industrierobotern relevant oder bei der Akkuladung von automatischen Transportsystemen.

In Systemen der Windenergie haben Steckverbinder die höchsten Zukunftschancen, die wirksam gegen Umwelteinflüsse geschützt sind und sich durch eine robuste Anschlusstechnik und belastbare Gehäuse auszeichnen.

Wichtig bei Steckverbindern für die Medizintechnik sind Kontaktsicherheit, Robustheit, hohe Steckzyklen, Schirmung, Berührungsschutz, Normenkonformität und die Möglichkeit zur Sterilisation. Auch hier geht der Trend zur Miniaturisierung und intelligentem Stecken. Die Applikationen werden sehr detailliert fortgeführt von Gebäudeautomation über Bahntechnik bis hin zu Ladesteckverbindern.

Guter Branchenüberblick auf dem Steckverbinderkongress

Die Broschüre adressiert neben den Mitgliedsunternehmen des ZVEI und deren Kunden technisch interessierte Personen und die Wissenschaft (Institute, Universitäten, Schulen usw.). Darüber hinaus soll sie dabei helfen, die Branche im verbandlichen Lobbying in der Politik, bei Ministerien oder gegenüber anderen Verbänden vorzustellen. Zudem soll sie Hilfestellungen bei der Beantragung von Förderprogrammen geben.

Als Marketinginstrument zeigt die Roadmap die Vielfalt der elektronischen Bauelemente auf und gibt einen guten Branchenüberblick und Ausblick zu möglichen technologischen Trends.

Auf dem 14. Anwenderkongress Steckverbinder vom 30. Juni bis 1. Juli 2020 stellt Dr. Andreas Lock (Bosch) als Vorsitzender des Arbeitskreises Technologieplattform beim ZVEI und einer der Koordinatoren der Technologie-Roadmap in seiner Keynote die wesentlichen Entwicklungen und Trends für die nächsten Jahre vor. Eine gute Gelegenheit, bei dem einen oder anderen Punkt noch einmal nachzuhaken.

Dieser Beitrag ist im Sonderheft Elektromechanik II der ELEKTRONIKPRAXIS (Download PDF) erschienen.

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