Elektrische Steckverbinder in Fahrzeugen sind während des Betriebs kontinuierlichen mechanischen Belastungen ausgesetzt. Durch äußere Vibrationen wird die Bewegung der angeschlossenen Leitungen angeregt, was zu Mikrobewegungen der Kontaktpartner führt. Diese beeinflussen maßgeblich den Verschleiß und somit die langfristige Zuverlässigkeit der Steckverbindungen. Faktoren wie die Steckverbinder-Ausrichtung, die Leitungsführung und die Beruhigung der Leitung spielen eine entscheidende Rolle für die Belastungsintensität.

Ein Laborversuch jeder möglichen Parameterkombination wäre jedoch extrem zeit- und kostenintensiv. Daher wurde eine Simulationsumgebung entwickelt, die die relativen Bewegungen der Kontaktpartner in Steckverbindern unter Vibrationen abbildet. Die Modellvalidierung erfolgt durch gezielte Experimente mit Hochgeschwindigkeitskamera und Laserabstandssensor. Ergänzende Reibverschleiß- und Reibkorrosionsversuche ermöglichen die Abschätzung der Lebensdauer elektrischer Kontakte unter realen Bedingungen.

Die Ergebnisse zeigen, dass verschiedene Arten von Mikrobewegungen im Kontakt zu unterschiedlich starkem Verschleiß führen können und in einigen Fällen Oberflächenermüdung sowie eine anschließende Delamination der Schutzschicht verursachen. Sowohl starker Verschleiß als auch Delamination, kann letztlich zu einem Ausfall von Steckverbindern durch Reibkorrosion führen.

Diese Simulationsumgebung ermöglicht eine virtuelle Bewertung der konstruktiven Auslegung von Steckverbinder-Leitungssystemen im Hinblick auf die oben genannten Parameter. Sie unterstützt die frühzeitige Vermeidung kritischer Bewegungsarten und -amplituden bereits in der Konstruktionsphase. Dadurch kann sie maßgeblich zur Beschleunigung der Entwicklungsprozesse und zur Vermeidung von Fehlkonstruktionen in Steckverbinder-Leitungssystemen beitragen.

Der Vortrag von Prof. Dr.-Ing. Jian Song, Technische Hochschule Ostwestfalen-Lippe, am 28. Januar 2025 im Rahmen des Trendausblicks gibt einen detaillierten Einblick in diese Simulationsmethode und ihre Anwendung für die Bordnetzentwicklung.