Die Kabelkonfektion von A-Z

Keine Sorge – hier wird niemand mit Kabeln gefesselt. Aber wenn schon beim Wort „Crimpen“ der Kopf raucht, ist man hier goldrichtig: Unser Glossar zerlegt die Welt der Kabelkonfektion von A wie Aderendhülse bis Z wie Zugentlastung in kleine, knackige Happen. Reinklicken, loslassen vom Fachchinesisch und heraus finden, warum Kabel manchmal ein „Y“ machen, O-Ringe die heimlichen Helden sind und Stecker nicht immer freiwillig loslassen. Viel Spaß beim Stöbern!

Aderendhülsen sind meist verzinnte Kupferröhrchen, die an das abisolierte Ende feindrähtiger Leiter gecrimpt werden, um alle Litzen zu einem kompakten Stift zu bündeln. Dadurch wird verhindert, dass Einzeldrähte nach außen stehen und einen Kurzschluss verursachen können. Die farbigen Kunststoffkragen dienen als Einführtrichter und zeigen anhand eines genormten Farb­codes auf einen Blick den passenden Leiterquerschnitt, was die Verdrahtung wesentlich vereinfacht. Normen wie DIN 46228 definieren Abmessungen und Prüfkräfte. Es gibt unisolierte Hülsen für enge Einbauräume, Twin-Hülsen für zwei Leiter und die isolierte Ausführung.

Buchse und Stecker bilden das Herz jeder Kabel­konfektion: Die Buchse nimmt die Pins des Steckers auf und stellt den Kontakt her. Die Kontakte in Buchsen sind häufig isoliert und berührungssicher, da sie der energiegebende Teil sind. Für die Kabelkonfektion bedeutet das: Man wählt Stecker- oder Buchsen-Gehäuse, Kontakte und Montagemethode je nach Funktion, Zugentlastung und Platzbedarf. Benötigt ein Gerät Energie, ist oft ein Stecker daran zu finden, damit das Gegenstück – z. B. eine Anschlussleitung – als Buchse eingesteckt werden kann. So bleibt das System stets sicher und eindeutig kodiert.

Beim Crimpen werden Teile eines Metallkontaktes unter hoher Presskraft mit Litzen eines abisolierten Leiters formschlüssig verbunden. Dadurch entsteht eine Schweißverbindung mit hoher Vibrations- und Zugfestigkeit und ohne die Wärmeeinwirkungen, die beim Löten auftreten. Im Vergleich zum Löten gestattet Crimpen eine schnelle, vollautomatisierbare Serienfertigung und vermeidet hitzebedingte Leiter­schäden; selbst per Handcrimpzange dauert ein Crimp nur Sekunden.

Ein Dielektrikum ist ein nichtleitendes Material, das zwei leitende Teile in einem Kabel voneinander trennt. Es sorgt dafür, dass Signale oder Energie nur über den vorgesehenen Weg fließen. In Koaxial Leitungen liegt das Dielektrikum zwischen Innen- und Außenleiter. Typische Materialien sind Polyethylen (PE) – robust und preiswert, PTFE (Teflon) – verträgt viel Hitze und hat sehr geringe Verluste, und geschäumte Versionen dieser Kunststoffe – enthalten winzige Lufteinschlüsse für noch bessere Hochfrequenzeigenschaften.

Eine Einzellitze ist ein flexibler Leiter, der aus vielen feinen, verseilten Kupferdrähten besteht und gemeinsam von einer Isolierung umhüllt wird. Durch dieses Bündel aus dünnen Drähten lässt sich die Litze wesentlich enger biegen als ein massiver Draht gleicher Stärke; sie übersteht wiederholtes Knicken, Vibrationen und Bewegungen, ohne zu brechen, und verteilt mechanische Belastungen gleichmäßig. Deshalb wird sie überall eingesetzt, wo Kabel zum Beispiel viel bewegt werden – etwa in Maschinen, Fahrzeugen, Lautsprecher- und Mikrofonleitungen oder Schleppketten der Robotik.

Ein Flachbandkabel enthält zahlreiche Einzelleiter, die nicht rund gebündelt, sondern flach und parallel in einem gemeinsamen Kunststoffband verlaufen. Dadurch lassen sich viele Adern platzsparend und mit klar definierter Länge führen. Die typischen Rastermaße von 1,27 mm bis 2,54 mm passen direkt auf diverse Steckverbinder und IDC-Schneidklemmstecker. Damit kann man das ganze Band ohne Abisolieren in einem Pressvorgang mit dem Steckverbinder verbinden. Dank der flachen Form lassen sich Flachbandkabel in engen Geräten, PCs, Steuerungen oder Displays verlegen; gleichzeitig sorgt das breite Band für stabile Lageführung und geringes Gewicht.

Ein Gehäuse für Wire-to-Board-Crimpkontakte ist ein Kunststoffkörper (z. B. von JST, Molex oder TE), ohne Metallkontakte. Die verarbeiteten Crimpkontakte werden in das Gehäuse „eingeklickt“. Dabei wird es durch einen Federmechanismus an der richtigen Position verriegelt und lassen sich bei Bedarf mit einem Werkzeug wieder ausbauen. Das Gehäuse sorgt für die richtige Teilung, legt die Anzahl der Pole fest und enthält Rastnasen oder Führungselemente, damit es korrekt auf das Gegenstück passt. Ebenso ist es für die mechanische Verbindung zuständig, während die eigentliche elektrische Verbindung durch die einzeln gecrimpten Kontakte hergestellt wird.

Ein Hybridkabel vereint in einem gemeinsamen Kabel mehrere Leitungstypen, meist Kupferadern für die Stromversorgung und getrennte Paare für Daten, sodass Energie und Steuersignale über nur eine Leitung geführt werden. Dadurch sinkt der Platzbedarf und der Installationsaufwand wird reduziert, weil statt zwei oder mehr Kabeln nur noch ein Strang verlegt, konfektioniert und zugentlastet werden muss. Bei Servoantrieben etwa transportiert ein Motor-Hybridkabel gleichzeitig die Leistung für den Antrieb und die Drehgeber-Signale zurück zur Steuerung. In WLAN-Access-Points oder IP-Kameras liefert es PoE-ähnlich Strom plus Gigabit-Daten. Die Bühnentechnik nutzt Kombileitungen aus Netzspannung und DMX-Steuerpaaren, um Lichtpulte mit Scheinwerfern zu verbinden. Robotik-Hersteller können so durch Hybridleitungen die Schleppkettengröße reduzieren und Servicezeiten verkürzen. Selbst in der Medizintechnik existieren Varianten, die neben Strom und Daten sogar Gas- oder Flüssigkeitskanäle integrieren, um Endgeräte mit nur einem Stecker anschließen zu können. Insgesamt bieten Hybridkabel eine robuste, EMV-günstige und zukunftssichere All-in-One-Verbindung.

Die Isolierung eines Kabels ist die nichtleitende Schicht, die jeden Leiter umgibt, damit keine Kurzschlüsse zu benachbarten Leitern entstehen. Sie besitzt eine hohe Durchschlagsfestigkeit und ist mechanisch, chemisch sowie thermisch widerstandsfähig. Je nach Einsatz kommen unterschiedliche Kunststoffe wie zum Beispiel PVC oder Polyethylen zum Einsatz. Weitere Spezialwerkstoffe wie EPR oder Silikon bieten eine hohe Flexibilität, Kältebeständigkeit oder niedrige Rauch- und Halogenwerte für Tunnel und Fahrzeuge. So entscheidet die Wahl der Isolierung maßgeblich über Sicherheit, Lebensdauer und Übertragungsqualität eines Kabels.

Diese Richtlinie (Requirements for Soldered Electrical and Electronic Assemblies) ist ein weltweit anerkannter IPC-Standard. Sie legt fest, welche Materialien, Arbeitsschritte und Prüfkriterien nötig sind, um zuverlässig Lötverbindungen – auch an Litzen, Crimpkontakten und Leiterplatten – herzustellen und damit dauerhaft sichere Kabel- und Gerätebaugruppen zu erreichen. Das Regelwerk unterscheidet drei Qualitätsklassen (Allgemein-, Industrie- und Hochleistungsprodukte) und beschreibt für jede Klasse zulässige und unzulässige Merkmale von Lötstellen, Drahtenden oder Stecker­anschlüssen. Die J-STD-001 erklärt vor allem das „Wie“: von der Auswahl bleifreier oder bleihaltiger Lote über Reinigungsverfahren bis zu Temperatur- und Zeitprofilen im Lötprozess. Diese Richtlinie ist die zentrale Grundlage, wenn Kabelkonfektionäre, Elektronikfertiger oder Prüflabore eine einheitliche, auditierbare Fertigungsqualität nachweisen wollen.

Ein Knickschutz ist ein elastischer Übergang zwischen Kabelmantel und Stecker- oder Buchsengehäuse, der verhindert, dass das Kabel an dieser empfindlichen Stelle scharf abgeknickt wird. Wird das Kabel bewegt oder belastet, verteilt der Knickschutz die auftretenden Biege- und Zugkräfte auf eine längere Strecke, so dass es das Innere im Kabel nicht beschädigt. Typische Ausführungen sind gerippte Gummitüllen, Spiralfedern oder angespritzte Kunststoffmanschetten; manche Stecker besitzen den Knickschutz bereits als festes Formteil, bei anderen wird er nachträglich übergestreift. Welches Material verwendet wird hängt vom Temperatur- und Chemieeinsatz ab. Ein gut ausgelegter Knickschutz hält den empfohlenen Mindestradius des Kabels ein, erhöht die Lebensdauer des gesamten Anschlusses deutlich und reduziert Ausfälle durch Kontaktlockerung oder Leiterbruch, besonders in bewegten Anwendungen wie Maschinen, Robotik-Schleppketten oder Patchkabeln.

Löten ist eine Verbindungstechnik, bei dem man zwei Bauteile (Drähte oder Lötösen) durch das Aufschmelzen eines Lotmetalls verbindet, das bei wesentlich geringerer Temperatur schmilzt als die Bauteile. Das Lot (oft bleifreie Sn-Cu-Ag-Legierungen) verflüssigt sich bei rund 350 °C, fließt zwischen den Werkstücken und erstarrt zu einer dichten, elektrisch leitenden Brücke. Die so entstandene Verbindung hat einen sehr niedrigen Übergangswiderstand und kommt bevorzugt dort zum Einsatz, wo eine maximale Leitfähigkeit gefordert ist oder nur sehr wenig Bauraum zur Verfügung steht. Allerdings erfordert Löten Geschick: Zu wenig Hitze ergibt „kalte“ matte Stellen mit hohem Widerstand, zu viel Hitze kann das Kupfer ausglühen oder umgebende Bauteile beschädigen.

Der Kabelmantel ist die äußere Schutzhülle eines Kabels; er bewahrt die innenliegenden, bereits isolierten Leiter vor mechanischen Belastungen wie Scheuern, Knicken oder Zug sowie vor Umwelteinflüssen – etwa Feuchtigkeit, Chemikalien, UV-Licht und Temperatur­schwankungen – und erhöht so die Lebensdauer der gesamten Leitung. Typische Mantelwerkstoffe sind PVC, das kostengünstig, schwer entflammbar und für Innenräume gut geeignet ist, jedoch nur mittlere Abrieb- und Ölbeständigkeit bietet, PUR, das in Schleppketten oder Werkzeugleitungen durch hohe Schnitt-, Kerb- und Ölresistenz millionenfache Biegezyklen verkraftet, sowie TPE oder Gummi, die auch bei tiefen Temperaturen flexibel bleiben und aggressiven Medien widerstehen. Der Mantel kann zudem farbig codiert oder bedruckt werden, um Leitungstyp, Querschnitt oder Hersteller sofort erkennbar zu machen.

Ein Netzwerkkabel (meist als Ethernet-Leitung ausgeführt) ist eine verdrillte Kupferleitung, die Computer, Router und andere Geräte physisch verbindet, damit Daten schnell und zuverlässig übertragen werden können. Moderne Varianten bestehen aus vier Aderpaaren, deren Verdrillung Störeinflüsse mindert; je nach Qualitätsstufe – den sogenannten Kategorien Cat5e, Cat6, Cat6a oder höher – erreichen sie bis zu 1 Gbit/s über 100 m beziehungsweise 10 Gbit/s über kürzere Entfernungen. Zusätzlich kann ein Folienschirm oder Geflecht (FTP, STP, S/FTP) die Paare vor elektromagnetischer Einstrahlung schützen, was in Industrieumgebungen oder bei langen Strecken wichtig ist. Beide Kabelenden haben einen RJ45-Stecker, sodass handelsübliche Patchpanels, Dosen und Switch-Ports weltweit zusammen­passen.

Ein O-Ring ist ein kreisförmiger Dichtring, der in diversen Bauteilen für das Kabel und in Steckverbindern eingebracht wird um eine Abdichtung zwischen zwei Bauteilen zu erlangen. Diese Dichtung wird bei der Montage zusammengedrückt und füllt selbst mikroskopische Spalte, sodass weder Wasser, Staub noch korrosive Gase ins Innere gelangen können. Damit werden Schutzarten bis IP67/IP68 erreicht und verlängert die Lebensdauer erheblich. Die Wahl von Werkstoff, Durchmesser und der richtigen Kompression ist entscheidend, denn ein zu weicher oder chemisch ungeeigneter Ring kann quellen, aushärten oder unter Vibrationen undicht werden.

PVC (Polyvinylchlorid) ist das weltweit am häufigsten verwendete Mantel- und Isoliermaterial für Kabel, weil es vielseitig einsetzbar und kostengünstig zu verarbeiten ist. Es verbindet hohe Zug- und Biegefestigkeit mit guter Abrieb-, Öl-, Chemikalien-, Feuchtigkeits- und UV-Beständigkeit, sodass Leitungen auch in rauen Umgebungen langlebig bleiben. Typischerweise verträgt PVC im statischen Einbau Temperaturen von -40 °C bis +70 °C, in flexiblen Anwendungen etwa +5 °C bis +70 °C. Dank seiner Alterungsbeständigkeit erreicht es in der Praxis problemlos Dienstzeiten von 25 bis 30 Jahren. Das Material ist schwer entflammbar, setzt im Brandfall jedoch halogenhaltige Gase frei, weshalb bei Tunnel- oder Bahninstallationen häufig halogenfreie Alternativen eingesetzt werden. Wegen dieser günstigen Mischung aus Robustheit, Brandschutz und Preis findet man PVC-Kabel in Haushalt, Maschinenbau, Gebäudeverkabelung und vielen Standardleitungen.

Der Kabelquerschnitt bezeichnet die Fläche des Leiters, üblicherweise in mm² angegeben, und ist damit ein zentrales Maß für die Dicke eines Drahtes. Ein dicker, massiver Leiter bringt einen kleineren elektrischen Widerstand, macht das Kabel aber steif und schwer zu verlegen. Um auch bei hohen Querschnitten die Flexibilität zu erhalten, ersetzt man den Einzeldraht durch viele feine, miteinander verseilte Drähte: Diese feindrähtigen Litzen behalten nahezu dieselben Widerstandswerte, bieten aber deutlich höhere Flexibilität und eine längere Lebensdauer für die Beigsamkeit, weil die einzelnen Stränge beim Knicken gegeneinander gleiten können. Somit ist der Querschnitt ein Kompromiss zwischen elektrischer Leistungsfähigkeit und mechanischer Handhabung.

RoHS (Restriction of Hazardous Substances) ist eine EU-Richtlinie, die dafür sorgt, dass Elektronikprodukte – einschließlich Kabel – keine umwelt- und gesundheitsgefährdenden Stoffe in bedenklichen Mengen mehr enthalten. Konkret begrenzt RoHS unter anderem den Gehalt von Blei, Cadmium, Quecksilber, Chrom, 4 verschiedene Phthalat-Weichmacher sowie der bromierten Flammschutzmittel PBB und PBDE in den Baugruppen. Ziel ist es, Mensch und Umwelt vor giftigen Rückständen aus Produktion, Nutzung und Recycling zu schützen. Hersteller müssen daher für jedes Material eine Konformitätserklärung vorlegen und nachweisen, dass die Grenzwerte eingehalten werden. Konforme Leitungen tragen oft eine „-RoHS“-Kennzeichnung oder das CE-Zeichen, damit Anwender sie sofort erkennen. Bestimmte Anwendungen – etwa Medizin- und Industrieprodukte – können befristete Ausnahmen erhalten, doch diese werden regelmäßig überprüft und schrittweise eingeschränkt.

Mit einem Steckverbindersystem lassen sich elektrische Leitungen oder Geräte schnell trennen und wieder verbinden lassen und besteht meist aus zwei Teilen: Einem männlichen Teil (Stecker) mit hervorstehenden Kontaktstiften und einem weiblichen Teil (Buchse/Kupplung) mit passenden Kontaktöffnungen, die die Stifte aufnehmen. Durch die konstruktive Geometrie rasten beide Teile form- oder federkraftschlüssig ein; Schraub-, Bajonett- oder Rastnasen verhindern eine Verpolung und unbeabsichtigtes Lösen. Je nach Bauform unterscheidet man z. B. Rund-, Rechteck-, DIN- oder Leiterplattensteckverbinder; alle erfüllen dieselbe Aufgabe, nämlich eine wieder lösbare Kontaktstelle zu bieten. In der Kabelkonfektion werden dazu zuerst die Leiter mit Crimp- oder Lötkontakten versehen und anschließend in ein Kunststoff- oder Metallgehäuse eingerastet, das die Kontakte schützt und für den passenden Rasterabstand sorgt.

Ein Triaxialkabel (kurz „Triax“) gleicht einem Koaxialkabel, besitzt aber zwei Schirmgeflechte statt nur eines: Um den eigentlichen Innenleiter liegt erst eine Isolierung, dann der erste Schirm, darauf eine weitere Isolierung und schließlich ein zweiter, nach außen geerdeter Schirm. Dieser doppelte Aufbau dämpft Störeinflüsse deutlich stärker als bei einem normalen Koaxialkabel und verhindert winzige Leckströme, sodass sich selbst extrem schwache Signale oder hochauflösende Video- und Audiodaten störarm übertragen lassen. Deshalb verwendet die Fernseh- und Veranstaltungsbranche Triax-Leitungen, um Kamera und Regieraum über eine einzige Leitung mit Bild, Ton, Steuersignalen und sogar Versorgungsspannung zu verbinden, ohne dass zusätzliche Kabel nötig sind. In der Messtechnik nutzt man Triax, um Ströme bis in den Femtoampere-Bereich präzise zu erfassen, weil der innere Schirm als „Wächter“ potenzialgleich mitgeführt wird und so jede Einstrahlung von außen abschirmt. Das macht Triax zwar dicker und teurer als Koaxialkabel, bietet dafür aber höchste Signalreinheit und die Möglichkeit, Energie und Daten gleichzeitig über lange Strecken zu leiten.

Eine UL-Zertifizierung bestätigt, dass ein Kabel von Underwriters Laboratories (UL) auf elektrische Sicherheit und Brandverhalten geprüft wurde und die einschlägigen UL-Standards erfüllt. Für Leitungen ist das meist UL 758 „Appliance Wiring Material“, das Konstruktion, Prüfspannungen und Temperaturgrenzen vorgibt. Besteht das Kabel die Tests, erhält es eine UL-Marke samt Style-Nummer oder E-Kennziffer; erst dieses Zeichen auf Mantel oder Spule weist den Käufer eindeutig auf die Zulassung hin. Die Prüfung deckt mehr als 70 Kabelkategorien ab und umfasst Flammtauglichkeit, Spannungs- und Temperaturfestigkeit sowie Materialreinheit – so verringern UL-konforme Leitungen das Risiko von Brand, Stromschlag und Ausfall, was vor allem für den nordamerikanischen Markt oft zwingend vorgeschrieben ist.

Unter Verdrillung versteht man, dass zwei oder mehr Adern spiralförmig umeinander gewickelt werden, statt gerade nebeneinander zu verlaufen. Durch dieses ständige Positions-Tauschen wirken äußere Störfelder auf beiden Leitern nahezu gleich stark ein. Die Störung erscheint daher als gemeinsames Signal, was im Empfängergerät deutlich einfacher kompensiert werden kann. Dieses Prinzip ist die Grundlage aller Twisted-Pair-Netzwerkkabel, vieler Steuer- und Sensorkabel sowie anderer Anwendungen. Die Schlaglänge – der Weg, nach dem sich die Adern einmal um 360 ° gedreht haben – variiert von Paar zu Paar. Unterschiedliche Schlaglängen verhindern, dass gleiche Leiter dauerhaft nebeneinanderliegen, und verbessern so die Störunterdrückung weiter.

Eine Spulenwicklung entsteht, indem man einen dünnen, lackisolierten Kupferdraht viele Male um einen Kern oder eine Spulenvorlage wickelt – ähnlich wie Garn um eine Spule. Jede einzelne Drahtschleife heißt Windung und gemeinsam bilden die Windungen eine Spule, in der sich ihre Magnetfelder addieren und ein starkes Gesamtfeld aufbauen. Je mehr Windungen man aufbringt oder je größer der Kern ist, desto stärker (induktiver) wirkt die Spule. Für kräftige Elektromotoren oder Transformatoren wickelt man häufig viele Lagen sorgfältig übereinander, während einfache Bastelspulen manchmal nur ein paar Lagen benötigen. Das Grundprinzip bleibt immer gleich: Draht wird spiralförmig aufgewickelt, um elektrische Energie in ein Magnetfeld und umgekehrt umzuwandeln.

Ein XLR-Stecker ist ein robuster, verriegelbarer Rundverbinder, der in der professionellen Ton- und Lichttechnik Standard ist. Die gängigste dreipolige Ausführung führt ein symmetrisches Mono-Audiosignal: Pin 1 Masse/Schirm, Pin 2 Signal +, Pin 3 Signal –; so werden Störungen auf langen Leitungen wirkungsvoll gelöscht. Die international genormte Spezifikation IEC 61076-2-103 sorgt dafür, dass Mikrofone, Mischpulte oder Lautsprecher weltweit zueinander passen. Der Metallkörper enthält einen gefederten Verschluss, der ein versehentliches Lösen verhindert. Varianten mit vier oder fünf Polen übertragen etwa DMX-Lichtsteuerdaten oder Versorgungsspannungen für Kameras. Die Bezeichnung „XLR“ leitet sich von der ursprünglichen „Cannon X-Serie“ ab – „L“ steht für den Latch-Verschluss, „R“ für die einst eingesetzte Rubber-Einlage zur Abdichtung.

Ein Y-Kabel ist ein Kabelstrang, der sich am Ende in zwei Leitungen aufteilt und so die charakteristische Form des Buchstabens „Y“ bildet. Über einen gemeinsamen Stecker oder eine gemeinsame Buchse lassen sich dadurch ein Signal oder eine Stromversorgung gleichzeitig auf zwei Zielgeräte verteilen. In der Kabelkonfektion nutzt man Y-Abzweige häufig, um Hybridkabel in zwei getrennte Leitungswege für unterschiedliche Anwendungen aufzuteilen – etwa um Daten- und Energieleitungen kurz vor dem Gerät zu trennen und separat einzuführen. Ebenso lassen sich auf diese Weise ein Signal an zwei Empfänger weitergeben, sodass beide Geräte parallel versorgt werden. Solche Abzweige werden mechanisch durch Halbschalen-Formteile, umspritze Kunststofftüllen oder mithilfe von Klebe-Schrumpfschläuchen („Hose“) ausgeführt.

Eine Zugentlastung klemmt den Kabelmantel fest an Stecker-, Gehäuse- oder Verschraubungsteile, sodass Zug- oder Knickkräfte gar nicht erst bis zu den Crimp- oder Lötstellen vordringen können. Fachgerechte Konfektionen besitzen hinter jeden mechanischen Fixierung immer noch eine kleine Kabellängen-Reserve – auch Service-Loop genannt. Falls die Zugentlastung einmal überbelastet wird, strafft sich zuerst diese Reserve und fängt den Restweg ab, bevor überhaupt Kräfte auf die Crimp- oder Lötstellen wirken. Eine ordentliche Zugentlastung + Reserve verlängert so die Lebensdauer des Kabels, verhindert Ausfälle durch herausgerissene Leiter und erleichtert spätere Reparaturen, weil nach dem Kürzen immer noch genügend Kabel übrig bleibt.