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Multiphysikalische Betrachtung von Kabeln und Leitungen unter mechanisch-dynamischer Belastung

Von:

Tobias Ehlenz

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Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Erforschung mechanisch beanspruchter Kabel und Leitungen und deren multiphysikalischer Beschreibung. Ihr Einsatz soll zuverlässiger und der Austausch dauerbelasteter Leitungen optimiert werden. An Leitungen in bewegten Anwendungen bestehen hochkomplexe elektrische und mechanische Anforderungen, die derzeit unzureichend erforscht sind. Eine Betriebsdauer lässt sich nicht, wie bei anderen Maschinenelementen üblich, berechnen. Gerade im Hinblick auf Industrie 4.0 und autonomes Fahren könnten außerplanmäßige Maschinenstillstände kritisch werden. Mit beschleunigten Alterungstests versuchen Hersteller und Anwender in einer immer kürzer werdenden Time-To-Market ihre Produkte zu erproben. Sie nutzen die in der Europäischen Norm DIN EN 50396 beschriebene Wechselbiegeprüfung zur Verifizierung ihrer Leitungen. Während der Arbeit hat sich herausgestellt, dass die Vorgaben dieser Norm unzureichend beschrieben sind. Nach Verbesserungen der Prüfbedingungen, vor allem hinsichtlich ihrer Reproduzierbarkeit, wird die Wechselbiegeprüfung als Belastungssituation der multiphysikalischen Lebensdauer-untersuchungen genutzt. Aus den Erkenntnissen der Parameterstudien wurde dem zuständigen Gremium ein Normenvorschlag zur Verbesserung der Prüfnorm DIN EN 50396 eingereicht. Mit der multiphysikalischen Erfassung des Schädigungsverlaufes in den Dauerprüfungen können für bewegte Leitungen relevante Verschleißindikatoren herausgestellt werden. Sie bilden ein neuartiges Phasenmodell der Lebensdauer von mechanisch-dynamisch belasteten Leitungen.