Kfz-Bordnetze Welche Alternativen es zu Kupferleitern im Kfz-Bordnetz gibt und was sie wirklich bringen

Immer mehr elektrische Funktionen im Auto machen das Bordnetz immer komplexer, gleichzeitig soll aber das Gewicht sinken, was die Zulieferer vor eine echte Herausforderung stellt. Eine Lösung sind alternative Leitermaterialien anstelle von Kupfer — aber nicht immer, wie dieser Beitrag zeigt.

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Schulz-Electronic GmbH

Precoplat Präzisions-Leiterplatten-Technik GmbH

CTX Thermal Solutions GmbH

Leoni AG

Die Hersteller von Bordnetzen verbessern seit langem die Architektur ihrer Produkte im Hinblick auf Leitungsverlegung und Dimensionierung. Da diese Optimierungen auf Basis des Leitermaterials Kupfer inzwischen Teil des ständigen Verbesserungsprozesses zur Gewichts- und Kosteneffizienz sind, ist das weitere Potenzial begrenzt. Zur Erschließung neuer Möglichkeiten forcieren die Firmen den Einsatz von alternativen Leitermaterialien. Eine Vielzahl an Stoffen muss sich heute mit dem bewährten Universalleiter Kupfer, der nach Silber die beste Leitfähigkeit aller Metalle besitzt, messen lassen.

An Signalleitungen werden andere Anforderungen gestellt als an Powerleitungen

Ein genereller Ersatz von Kupfer durch ein einziges alternatives Leitermaterial ist in nächster Zeit nicht vorstellbar. Vielmehr müssen der Einsatzzweck und die Rahmenbedingungen der einzelnen Leitungen betrachtet und bewertet werden. So kann in einem ersten Schritt ein Leitungssatz in zwei große Kategorien unterteilt werden: in Signalleitungen und Powerleitungen.

Bei Ersteren steht die Signalübertragung im Vordergrund. Aufgrund der geringen Ströme kann der Leitungswiderstand höher sein, ohne dass es zu einer für die Anwendung kritischen Verlustleistung im Kabel kommt. Die Stromstärke liegt in der Regel unter 0,5 A. Die bislang gängigen Querschnitte für Signalleitungen im Automobil liegen zwischen 0,35 und 0,75 mm2. Dagegen sind Powerleitungen für die Stromversorgung der Verbraucher zuständig. Die Leitfähigkeit spielt dabei eine zentrale Rolle. Die Stromstärke liegt über 0,5 A und die Querschnitte sind von 0,5 bis 95 mm2 breit gestreut.

Bei Signalleitungen sind auch kleinere Querschnitte möglich

Ein wesentlicher Aspekt bei der Betrachtung der Alternativen im Bereich Signalleitungen ist die mechanische Belastbarkeit. So wirken beim Einbau eines Kabelstrangs ganz bestimmte Zugkräfte auf ihn. Um eine Beschädigung zu vermeiden, fordern derzeit die meisten OEMs eine Mindestzugfestigkeit, die einer Leitung von Typ 0,35 entspricht.

Eine Gewichts- und Bauraumreduktion durch Querschnittsreduktion allein ist mit konventionellem, weich geglühtem Kupfer nicht mehr möglich. Es müssen höherfeste Materialien zum Einsatz kommen. Kupferlegierungen bieten mit ihrer erhöhten Zugfestigkeit eine klare Alternative. So sind mit Messing, Bronze oder Kupfer-Magnesium Alternativen vorhanden, die eine Querschnittsreduktion von 0,35 mm² auf bis zu 0,09 mm² zulassen. Neben Legierungen wie Kupfer-Magnesium lassen sich auch so genannte Komposite, wie beispielsweise kaschierte Materialien einsetzen. Ein Vertreter dieser Gruppierung ist der kupferkaschierte Stahldraht (CCS).

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