Ohne zusätzliche Sensorik Condition Monitoring für Energie- und Steuerleitungen 

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Während viele industrielle Komponenten im Rahmen der Instandhaltungsstrategie längst kontinuierlich überwacht werden, bleiben Energie- und Steuerleitungen meist noch außen vor. Lapp entwickelt im Rahmen von PdM4Ölflex Lösungen fürs Condition Monitoring stromführender Leitungen und bindet Anwender dabei frühzeitig ein.

Ungeplante Stillstände gehören zu den größten Kostentreibern in der Industrie. Besonders kritisch sind Anwendungen mit permanent bewegten Leitungen, etwa in Energieführungsketten von Werkzeugmaschinen, in Roboterachsen der Automobilfertigung oder in Linearsystemen der Intralogistik. Dort wirken kontinuierlich Biege-, Torsions- und Zugkräfte auf die Verbindungstechnik. Versagt eine Energie- oder Steuerleitung, kann dies den Ausfall kompletter Produktionsabschnitte nach sich ziehen.

Zustandsorientierter Ansatz für Energie- und Steuerleitungen

Bislang dominieren zwei Strategien: der Austausch im Schadensfall oder präventiv nach festen Intervallen, unabhängig vom tatsächlichen Zustand der Leitung. Lapp, Weltmarktführer für integrierte Lösungen im Bereich der Kabel- und Verbindungstechnologie, arbeitet jetzt an einem zustandsorientierten Ansatz auch für Energie- und Steuerleitungen. Unter dem Projektnamen PdM4Ölflex entsteht eine Lösung für die Predictive Maintenance von Leitungen der Marke Ölflex, die einen bedarfsgerechten Austausch ermöglicht.

Die Impulse dafür stammen aus der Entwicklung von Etherline Guard. Das seit 2021 verfügbare System zur Überwachung von Datenleitungen hat gezeigt, dass sich deren Zustand vergleichsweise einfach erfassen lässt. Für Energie- und Steuerleitungen fehlte bislang jedoch eine entsprechende Lösung. „Wir haben früh gemerkt, dass der größere Hebel nicht bei der Datenleitung liegt, sondern bei der Energieleitung“, sagt Tobias Heuft, Research Engineer Advanced Technology bei Lapp und federführend bei dem Entwicklungsprojekt PdM4Ölflex. „Stromführenden Leitungen sind die Lebensadern vieler Anlagen. Hier entstehen die teuren Stillstände, und genau da ist die messtechnische Herausforderung am größten.“

Condition Monitoring ohne zusätzliche Sensorik

Die Zustandsüberwachung bei PdM4Ölflex basiert auf der Zeitbereichsreflektometrie (Time Domain Reflectometry, kurz: TDR). Dabei wird ein kurzer elektrischer Impuls in eine Leitung eingespeist. Trifft dieser auf eine Impedanzänderung – etwa durch mechanischen Verschleiß oder eine beginnende Schädigung – wird ein Teil des Signals reflektiert. Aus Laufzeit und Amplitude der Reflexion lassen sich Ort und Art der Veränderung ableiten. „Die eigentliche Innovation liegt nicht in der TDR-Messung selbst“, erklärt Tobias Heuft. „Die Messung ist seit Jahrzehnten bekannt. Entscheidend ist, dass wir sie so einkoppeln, dass die Leitung unter voller Betriebsspannung weiterarbeitet. Wir brauchen keine zusätzliche Sensorader oder speziell aufgebaute Leitung.“ Die Anwendung der TDR-Messung für Energieleitungen im laufenden Betrieb hat Lapp patentieren lassen. Das Messsignal wird potentialfrei auf eine stromführende Leitung aufgeprägt. Spezielle Filter sorgen dafür, dass das niederfrequente Nutzsignal stabil bleibt, während das hochfrequente Messsignal in die Leitung eingespeist wird. Im Betrieb sendet das System regelmäßig kurze Messimpulse im Mikrosekundenbereich. Die reflektierten Signale werden zeitlich hochauflösend erfasst und digital ausgewertet. Bei Inbetriebnahme speichert das System das Referenzprofil einer intakten Leitung. Im Betrieb vergleicht die Elektronik aktuelle Reflexionsprofile mit diesem Ausgangszustand. Aus der quadrierten Abweichung über die Leitungslänge wird ein Kennwert berechnet: der Kabelstatus. „Wir sehen nicht nur, dass sich etwas verändert, sondern auch, wo es sich verändert“, so Tobias Heuft. „So können wir zwischen einer gleichmäßigen Alterung und einer lokalen Schädigung unterscheiden.“

Wartung nach Zustand statt nach Intervall

Der praktische Mehrwert zeigt sich vor allem in hochdynamischen Anwendungen. Dort können Energieleitungen frühzeitig überwacht werden, bevor ein Leiterbruch oder Isolationsschaden auftritt. Der Austausch kann in geplante Wartungsfenster verlegt werden, um ungeplante Stillstände zu vermeiden. Auch im Umgang mit Leitungspaketen eröffnet der Ansatz neue Möglichkeiten. In vielen Anlagen verlaufen Daten-, Steuer- und Energieleitungen gemeinsam in einem sogenannten Dresspack. Wird eine einzelne Leitung auffällig, wird häufig das gesamte Paket ersetzt. Kombiniert man eine Überwachung von Datenleitungen mit Etherline Guard und Energieleitungen mit PdM4Ölflex, könnten künftig nur die tatsächlich verschlissenen Komponenten getauscht werden. Das wirkt sich auch auf den Ressourceneinsatz aus: Leitungen werden nicht vorsorglich entsorgt, sondern bis zum tatsächlichen Verschleißende genutzt. „Wenn ich den realen Zustand kenne, kann ich eine Leitung länger nutzen und gezielter tauschen“, sagt Heuft. „Das reduziert Materialeinsatz und vermeidet unnötigen Austausch.“

Praxisfeedback steuert die Entwicklung

Das Konzept wurde 2025 erstmals auf der SPS in Nürnberg vorgestellt. Lapp setzt wie bei früheren Innovationen wie Etherline Guard bewusst auf eine frühe Marktsondierung, um Rückmeldungen aus der Industrie direkt in die Weiterentwicklung einfließen zu lassen. „Wir entwickeln kein Produkt im stillen Kämmerlein“, betont Tobias Heuft. „Wir wollen früh verstehen, wie der Markt den Mehrwert einschätzt. Erst dann entscheiden wir über die nächsten Schritte.“ Das Interesse ist derzeit selektiv. Besonders Unternehmen mit bestehenden Condition-Monitoring-Strukturen oder wiederkehrenden Ausfällen zeigen konkrete Nachfrage. „Wir sehen vor allem zwei Gruppen“, beschreibt Heuft. „Zum einen Unternehmen mit akutem Leidensdruck, bei denen Leitungen regelmäßig ausfallen. Zum anderen Betriebe, die bereits Zustandsdaten aus vielen Sensoren erfassen und passive Komponenten wie Leitungen systematisch integrieren wollen.“ Damit adressiert PdM4Ölflex vor allem Anwendungen mit hohem Schadenspotenzial.

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Die Wirtschaftlichkeit entscheidet

Nach erfolgreichen Tests steht nun die Überführung in ein seriennahes System im Fokus. „Die Messphysik funktioniert“, betont Heuft. „Die eigentliche Entwicklungsarbeit besteht jetzt darin, das System zu miniaturisieren und in ein industrietaugliches Gerät zu überführen.“ Eine Besonderheit verzögert den Prozess allerdings: Die im Test eingesetzten Leitungen erweisen sich als äußerst langlebig, sodass reale Verschleißdaten nur langsam entstehen. Am Ende entscheidet die Wirtschaftlichkeit. Energie- und Motorleitungen können in anspruchsvollen Anwendungen erhebliche Kosten verursachen, ungeplante Stillstände wiegen jedoch deutlich schwerer. „Wenn das Projekt PdM4Ölflex nur einen ungeplanten Produktionsausfall verhindert, kann sich ein solches System auf einen Schlag amortisieren“, unterstreicht Tobias Heuft.  

Vivian Bullinger arbeitet in der Abteilung Press Communications bei der U.I. Lapp GmbH.