Biegeradien im Kabelbaum: die Regel und ihre Ausnahmen

Die Regel: ein Vielfaches des Außendurchmessers

Biegeradien werden nicht in Millimetern angegeben, sondern als Vielfaches des Außendurchmessers der Leitung. Dieser Durchmesser heißt in den Datenblättern D. Steht dort 5 x D, dann darf eine Leitung mit 10 mm Außendurchmesser auf einen Radius von 50 mm gebogen werden, eine mit 20 mm nur auf 100 mm. Gemeint ist in aller Regel der Innenradius der Biegung, also die enge Seite, nicht die Mittellinie. Wer mit der Mittellinie rechnet, liegt um einen halben Durchmesser daneben.

Die zweite Hälfte der Regel wird oft übersehen: Der Wert gilt für das, was tatsächlich gebogen wird. Liegen acht Leitungen gebündelt unter einem Band oder in einem Geflechtschlauch, zählt der Durchmesser des Bündels und nicht der der einzelnen Leitung. Ein Bündel von 18 mm braucht denselben Platz wie eine einzelne Leitung von 18 mm, auch wenn jede Ader für sich weich ist.

Anhaltswerte nennen die Datenblätter der Hersteller, dazu Leitfäden zur Verwendung von Leitungen wie DIN EN 50565-1 für flexible Leitungen bis 450/750 V. Verbindlich ist immer das Datenblatt der konkreten Leitung, nicht die Faustregel.

• D ist der Außendurchmesser der Leitung, nicht der Leiterquerschnitt
• angegeben ist meist der Innenradius der Biegung, nicht die Mittellinie
• bei Bündeln zählt der Bündeldurchmesser
• verbindlich ist das Datenblatt, nicht die Faustregel

Was beim zu engen Biegen passiert

Beim Biegen wird die Außenseite gedehnt und die Innenseite gestaucht. Die Isolierung wird außen dünner, innen wirft sie Falten. Beides ist zunächst unsichtbar und trotzdem schon eine Schwächung: An der gedehnten Stelle sinkt die Wandstärke, und damit sinken Spannungsfestigkeit und Beständigkeit gegen Öl, Reinigungsmittel oder UV-Licht.

Im Leiter verschieben sich die Einzeldrähte gegeneinander. Bei feinen Litzen fällt das kaum ins Gewicht, weil viele dünne Drähte die Bewegung aufnehmen. Bei groben Litzen oder eindrähtigen Leitern bleibt die Verformung im Material stehen. Wird immer wieder an derselben Stelle gebogen, brechen einzelne Drähte. Der tragende Querschnitt sinkt, die Stelle erwärmt sich stärker, und der Ausfall kommt schleichend statt sofort. Welche Litzenaufbauten wie beweglich sind, steht im Beitrag zu Leiterklassen und Litzenaufbau.

Am empfindlichsten sind Schirme. Ein Geflechtschirm öffnet sich an der Außenseite der Biegung, die Maschenweite wächst und die Schirmwirkung sinkt genau an dieser Stelle. Ein Folienschirm knickt oder reißt. Bei Koaxial- und Busleitungen kommt hinzu, dass der Abstand zwischen Leiter und Schirm die Impedanz bestimmt. Wer die Geometrie verformt, verändert die Impedanz, und das zeigt sich später als Reflexion oder als sporadischer Fehler auf dem Bus.

Die Ausnahmen: wann die Faustregel nicht reicht

Die gängigen Werte gelten für eine einmalige Verlegung. Sobald sich etwas bewegt, sobald es kälter wird oder sobald ein Schirm im Spiel ist, gelten andere Zahlen.

• Einmalige Verlegung: die kleinsten zulässigen Werte, bei vielen flexiblen Leitungen im Bereich um 4 x D bis 5 x D.
• Gelegentliche Bewegung, etwa an einer Klappe oder einer Schublade: deutlich mehr, häufig ab 7,5 x D.
• Dauerbewegung und Schleppkette: nur Leitungen, die der Hersteller dafür freigibt, mit eigenem Wert und eigener Angabe zu den Biegezyklen.
• Kälte: Kunststoffe werden steif. Viele Datenblätter nennen für die Verlegung eine Mindesttemperatur, die über der zulässigen Betriebstemperatur liegt.
• Geschirmte, koaxiale und Busleitungen: eigener, größerer Wert, unabhängig davon, wie dünn die Leitung ist.
• Schutzelemente: Wellrohr und Geflechtschlauch haben eigene Biegeradien, die größer sein können als der der Leitung darin.

Der kritische Punkt sitzt am Steckverbinder

Die meisten Schäden entstehen nicht in der Mitte einer Leitung, sondern kurz hinter dem Steckverbinder. Dort endet die Beweglichkeit abrupt: Im Gehäuse oder in der Zugentlastung ist die Leitung fest eingespannt, davor ist sie frei. Jede Zugkraft und jede Bewegung wirkt auf genau diesen Übergang.

Deshalb gehört hinter jeden Steckverbinder ein gerades Stück, bevor die erste Biegung beginnt. Wie lang es sein muss, hängt vom Steckverbinder und von der Leitung ab. Reicht der Platz nicht, sind gewinkelte Ausführungen oder gewinkelte Schrumpfformteile die saubere Lösung, nicht die engere Biegung.

Schrumpfschläuche und Formteile versteifen den Übergang zusätzlich. Die Biegung wandert dann an das Ende des Schlauchs, und dort konzentriert sich die Belastung.

In der Zeichnung festhalten, nicht in der Montage klären

Ein Biegeradius lässt sich am fertigen Kabelbaum nicht nachrüsten. Er ergibt sich aus drei Angaben: wo die Leitung befestigt ist, wie lang das freie Stück dazwischen ist und in welche Richtung der Abgang zeigt. Fehlt eine davon, entscheidet der Einbau, und das Ergebnis hängt vom Tag ab.

Im 3D-Modell lässt sich das früh prüfen. Wird der Kabelbaum in der Einbausituation verlegt, werden zu enge Stellen sichtbar, bevor das erste Muster entsteht. Wie dieser Weg abläuft, beschreibt der Beitrag zur Kabelbaum-Entwicklung mit EPLAN.

• Befestigungspunkte mit Abstand und Ausrichtung angeben, nicht nur ungefähr
• freie Längen zwischen zwei Befestigungen so wählen, dass der Radius ohne Zwang entsteht
• Abgangsrichtung an Verzweigungen und am Steckverbinder festlegen
• an bewegten Stellen Bewegungsart, Hub und Häufigkeit nennen, nicht nur den Weg

Wie wir damit umgehen

Wir konstruieren mit EPLAN und verlegen den Kabelbaum im 3D-Modell der Einbausituation. Die Biegeradien prüfen wir dabei gegen die Datenblätter der eingesetzten Leitungen und nicht gegen eine allgemeine Faustregel. Ergibt sich eine Stelle, die nur mit Zwang passt, melden wir sie zurück, bevor gefertigt wird.

Für die Montage übertragen wir die Geometrie auf ein modulares Nagelbrett. Die Zeichnung dafür plotten wir im Maßstab 1:1 auf unserem eigenen A0-Plotter. Abgänge, Befestigungspunkte und freie Längen liegen damit bei jedem Kabelbaum an derselben Stelle, in der ersten Serie wie in der zehnten.

Wenn Sie nicht sicher sind, ob Ihre Leitungsauswahl zum verfügbaren Bauraum passt, schicken Sie uns Ihre Unterlagen über das Kontaktformular. Wir sehen uns die kritischen Stellen an. Ein Angebot erhalten Sie in der Regel innerhalb von 2 bis 3 Werktagen, wenn die Komponenten Lagerware oder vorhanden sind. Bei komplexen Kabelbäumen dauert es länger.