Neue verfahrenstechnische Prozesseinheit für Hochtemperatur zur energie- und ressourcenschonenden Herstellung von Mikro-TwistPin Kontakten (HOTPKo)

Problemstellung
In der Luftfahrt kann die Einhaltung zukünftiger, strengerer Emissionswerte und ein reduzierter Verbrauch unter anderem über eine höhere Verbrennungstemperatur der Triebwerke und ein geringeres Gewicht der Flugzeuge erreicht werden. Derzeit erfolgt die elektrische Verkabelung von Flugzeugtriebwerken durch runde Steckverbinder und Kupferkabel mit zusätzlichem Edelstahlmantel, deren Gewicht pro Triebwerk bei bis zu 800 kg liegt. Zur Gewichtseinsparung bei den Kabeln wird die Verwendung von leichteren, hitzebeständigen Flachbandkabeln angestrebt, für die jedoch bislang kein Steckerkonzept vorliegt. Einer höheren Verbrennungstemperatur stehen die maximal möglichen Einsatztemperaturen heutiger Verbinder, die material- und systembedingt bei unter 265°C liegen, entgegen. Bei höheren Temperaturen, wie sie in einem Triebwerk örtlich herrschen, müssen aktuell bereits aufwändige, nicht lösbare Verbindungen geschaffen werden, beispielsweise durch Schweißen oder Verschrauben. Es bedarf also für den Einsatz neuartiger Kabel und für hohe Umgebungstemperaturen eines innovativen Steckverbinders, der absolut zuverlässig, leicht und flexibel in der Handhabung ist.

Projektziele und Vorgehensweise
Im Projekt HOTPKo wird ein Prozess zur Serienfertigung eines neuartigen elektrischen Steckverbinders entwickelt, der Verbindungen in Triebwerken, beispielsweise zu Sensoren, zuverlässig und temperaturbeständig herstellt. Der Aufbau des Kontaktes gleicht einem Drahtbüschel, das verdrillt und dann gestaucht wird. Um den Einsatz bei hohen Temperaturen zu gewährleisten, sollen zu entwickelnde Nickel-Legierungen eingesetzt werden. Dieses Material kann an den Enden nicht verpresst, sondern nur verschweißt werden. Dazu wird ein Verfahren etabliert, welches das Drahtbüschel, mit einem Gesamtdurchmesser von lediglich 0,4 mm, extrem präzise bündelt und an beiden Enden verschweißt. Der Kontakt muss anschließend in einen neu zu entwickelnden keramischen Isolator eingebracht und zuverlässig fixiert werden. Der gesamte Fertigungsprozess ist absolut reproduzierbar zu gestalten. Abschließend wird unter seriennahen Bedingungen die Herstellung kleinster, hochzuverlässiger elektrischer Kontakte für Temperaturen bis 365°C erprobt und optimiert.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Die Ergebnisse von HOTPKo ermöglichen es zukünftig, auch in Hochtemperaturbereichen mit höchstem Sicherheitsanspruch, wie beispielsweise in Flugzeugtriebwerken, elektrische Steckverbinder einzusetzen. Dies ermöglicht, in Kombination mit neuen Flachbandkabeln, eine Gewichtseinsparung von bis zu 80% bei der Verkabelung. Der Kontakt an sich vereint höchste Belastbarkeit und Zuverlässigkeit, womit auf zusätzliche Sicherheitskomponenten verzichtet werden kann. Darüber hinaus werden Montage und Service durch die lösbaren Verbindungen erheblich vereinfacht. Durch die Temperaturbeständigkeit eröffnen sich neben der Luftfahrt zahlreiche weitere Einsatzmöglichkeiten, wie zum Beispiel in der Öl- und Gasindustrie oder bei der Energieerzeugung.

• COMTRONIC GmbH Verbindungstechnik