Herstellungsprozess von elektrischen Drähten und Kabeln

Detaillierte Erklärung des Herstellungsprozesses von elektrischen Drähten und Kabeln

Elektrische Leitungen und Kabel sind aus dem modernen Leben nicht mehr wegzudenken und werden überall eingesetzt, vom Haushalt bis zur Industrie. Aber haben Sie sich schon einmal gefragt, wie sie hergestellt werden? Ihr Herstellungsprozess ist faszinierend und umfasst mehrere präzise Schritte, beginnend mit dem Leiter und Schicht für Schicht bis zum fertigen Endprodukt. Sehen wir uns die einfache und schrittweise Herstellung von Leitungen und Kabeln genauer an.

1. Einleitung

Elektrische Drähte und Kabel werden hergestellt, indem ein Leiter mit verschiedenen Materialien wie Isolierung, Abschirmung und Schutzschichten umwickelt wird. Je komplexer die Anwendung des Kabels, desto mehr Schichten hat es. Jede Schicht hat einen bestimmten Zweck, beispielsweise den Schutz des Leiters, die Gewährleistung der Flexibilität oder die Abschirmung vor äußeren Beschädigungen.

2. Wichtige Fertigungsschritte

Schritt 1: Kupfer- und Aluminiumdrähte ziehen

Der Prozess beginnt mit dicken Kupfer- oder Aluminiumstäben. Diese Stäbe sind zu groß für die Verwendung, daher müssen sie gestreckt und dünner gemacht werden. Dies geschieht mit einer sogenannten Drahtziehmaschine, die die Metallstäbe durch mehrere kleinere Löcher (Matrizen) zieht. Jedes Mal, wenn der Draht durch ein Loch gezogen wird, verringert sich sein Durchmesser, seine Länge nimmt zu und er wird stärker. Dieser Schritt ist entscheidend, da sich dünnere Drähte bei der Kabelherstellung leichter verarbeiten lassen.

Schritt 2: Glühen (Erweichen der Drähte)

Nach dem Ziehen können die Drähte etwas steif und spröde werden, was für die Kabelherstellung ungünstig ist. Um dies zu beheben, werden die Drähte in einem sogenannten Glühprozess erhitzt. Durch diese Wärmebehandlung werden die Drähte weicher, flexibler und lassen sich leichter verdrehen, ohne zu brechen. Ein wichtiger Aspekt dieses Schrittes ist es, sicherzustellen, dass die Drähte beim Erhitzen nicht oxidieren (eine Rostschicht bilden).

Schritt 3: Verseilen des Leiters

Anstatt einen einzelnen dicken Draht zu verwenden, werden mehrere dünne Drähte miteinander verdrillt, um den Leiter zu bilden. Warum? Litzendrähte sind deutlich flexibler und lassen sich bei der Installation leichter biegen. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Drähte zu verdrillen:

• Regelmäßiges Verdrehen:Ein einfaches Drehmuster.
• Unregelmäßige Verdrehung:Beinhaltet Bündelverdrillung, konzentrische Verdrillung oder andere spezielle Methoden für bestimmte Anwendungen.

Manchmal werden die Drähte zu Halbkreisen oder Fächern komprimiert, um Platz zu sparen und die Kabel kleiner zu machen. Dies ist besonders nützlich für Stromkabel, bei denen der Platz begrenzt ist.

Schritt 4: Isolierung hinzufügen

Im nächsten Schritt wird der Leiter mit einer Isolierung, meist aus Kunststoff, umhüllt. Diese Isolierung ist sehr wichtig, da sie Stromverlust verhindert und für Sicherheit sorgt. Der Kunststoff wird geschmolzen und maschinell fest um den Leiter gewickelt.

Die Qualität der Isolierung wird auf drei Dinge überprüft:

1. Exzentrizität:Die Dicke der Isolierung muss rund um den Leiter gleichmäßig sein.
2. Glätte:Die Oberfläche der Isolierung sollte glatt und frei von Unebenheiten, Brandflecken oder Verunreinigungen sein.
3. Dichte:Die Isolierung muss fest sein und darf keine kleinen Löcher, Blasen oder Lücken aufweisen.

Schritt 5: Formen des Kabels (Verkabelung)

Bei mehradrigen Kabeln (Kabeln mit mehr als einem Leiter) werden die isolierten Drähte zu einer runden Form verdrillt. Dies erleichtert die Handhabung des Kabels und sorgt für seine Kompaktheit. In diesem Schritt werden zwei weitere Schritte ausgeführt:

• Füllung:Leere Räume zwischen den Drähten werden mit Materialien gefüllt, um das Kabel rund und stabil zu machen.
• Bindung:Damit sich die Drähte nicht lösen, sind sie fest miteinander verbunden.

Schritt 6: Hinzufügen der inneren Hülle

Zum Schutz der isolierten Drähte wird eine Schicht, der sogenannte Innenmantel, hinzugefügt. Dies kann entweder eine extrudierte Schicht (eine dünne Kunststoffbeschichtung) oder eine Wickelschicht (ein Polstermaterial) sein. Diese Schicht verhindert Schäden bei den nächsten Schritten, insbesondere beim Hinzufügen einer Panzerung.

Schritt 7: Panzerung (Hinzufügen von Schutz)

Für Kabel, die unter der Erde oder in rauen Umgebungen verwendet werden, ist eine Panzerung unerlässlich. Dieser Schritt fügt eine Schicht mechanischen Schutzes hinzu:

• Stahlbandpanzerung:Schützt vor Druck durch schwere Lasten, beispielsweise wenn das Kabel unter der Erde verlegt ist.
• Stahldrahtarmierung:Wird für Kabel verwendet, die sowohl Druck- als auch Zugkräften standhalten müssen, wie sie beispielsweise unter Wasser oder in vertikalen Schächten verlegt werden.

Schritt 8: Äußere Hülle

Der letzte Schritt ist das Aufbringen des Außenmantels, der äußersten Schutzschicht des Kabels. Diese Schicht soll das Kabel vor Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit, Chemikalien und mechanischen Beschädigungen schützen. Sie verleiht dem Kabel zusätzliche Festigkeit und verhindert, dass es Feuer fängt. Der Außenmantel besteht in der Regel aus Kunststoff und wird ähnlich wie die Isolierung mit einer Extrusionsmaschine aufgebracht.

3. Fazit

Die Herstellung elektrischer Leitungen und Kabel mag komplex klingen, doch im Kern geht es um Präzision und Qualitätskontrolle. Jede Schicht dient einem bestimmten Zweck – sie macht das Kabel flexibel und sicher und schützt es vor Beschädigungen. Dieser detaillierte Prozess gewährleistet die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit der Leitungen und Kabel, die wir im Alltag verwenden.

Wenn wir verstehen, wie sie hergestellt werden, können wir die Ingenieurskunst schätzen, die selbst in den einfachsten Produkten steckt, wie etwa in den Leitungen in Ihrem Zuhause oder den Kabeln, die große Industrien mit Strom versorgen.