Die Automobilindustrie durchläuft derzeit einen tiefgreifenden Wandel, dessen Schwerpunkte auf Elektrifizierung, Intelligenz, Vernetzung und Gewichtsreduzierung liegen. Als „Nervensystem“ des gesamten Fahrzeugs haben sich Kabelbäume längst von der reinen Funktion traditioneller Niederspannungsverbindungen gelöst und sind zu zentralen Kernkomponenten geworden, die auf die Hochspannungsübertragung in Fahrzeugen mit alternativen Antrieben, den Datenaustausch für intelligentes Fahren und das integrierte Fahrzeugdesign zugeschnitten sind. Von Niederspannungs-Kabelbäumen in Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor bis hin zu Hochspannungs-Kabelbäumen in Fahrzeugen mit alternativen Antrieben, von dezentraler Verkabelung bis hin zu domänengesteuerter Integration und von einfachen physikalischen Verbindungen bis hin zur intelligenten Datenübertragung – die technologische Weiterentwicklung und industrielle Modernisierung von Kfz-Kabelbäumen sind zu einer wichtigen Stütze für die High-End-Entwicklung der Automobilindustrie geworden. Vor dem Hintergrund der stetig steigenden Marktdurchdringung von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben und der raschen Einführung des intelligenten Fahrens der Stufe L2+ und höher durchläuft die Automobilkabelbaumindustrie derzeit einen umfassenden Wandel. Hochspannung, hohe Geschwindigkeit, Integration und Digitalisierung sind zu den zentralen Entwicklungsrichtungen der Branche geworden, und die Wettbewerbsstruktur der Industriekette wurde entsprechend neu gestaltet. Unternehmen mit Kompetenzen in den Bereichen technologische Forschung und Entwicklung, Großserienfertigung sowie ökologische Zusammenarbeit werden neue Entwicklungschancen nutzen können.
I. Im Zuge der Elektrifizierung: Hochspannung Kabelbäume Werden Sie Teil des „Core Incremental Track“
Die zunehmende Verbreitung von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben hat die Automobil-Kabelbaumindustrie direkt vom „Niederspannungszeitalter“ ins „Hochspannungszeitalter“ geführt. Hochspannungskabelbäume dienen als Verbindungsglied zwischen den drei Kernkomponenten von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben: Antriebsbatterien, Motoren und elektronischen Steuerungssystemen. Zudem sind sie wichtige Bauteile für hochspannungsführende Zusatzkomponenten wie Ladesysteme und Klimaanlagen. Die Marktnachfrage nach ihnen wächst rasant, parallel zum Produktions- und Absatzvolumen von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben. Im Vergleich zu herkömmlichen Niederspannungs-Kabelbäumen müssen Hochspannungs-Kabelbäume die Übertragungsanforderungen für hohe Spannungen (600 V und mehr) und hohe Stromstärken erfüllen. Dies stellt strenge Anforderungen an Temperatur- und Spannungsbeständigkeit, Isolierung und Abschirmung sowie Alterungsbeständigkeit und treibt zudem die umfassende Modernisierung der Technologien und Materialien in der Branche voran.
Derzeit hat sich die 800-V-Hochspannungsplattform zu einer zentralen Entwicklungsrichtung für Hersteller von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben entwickelt. Die Einführung der Hochspannungs-Schnellladetechnologie hat die technologische Weiterentwicklung von Hochspannungskabelbäumen weiter vorangetrieben. Diese müssen sich nicht nur an höhere Spannungspegel und Leistungsdichten anpassen, sondern auch Durchbrüche bei der Gewichtsreduzierung und der Raumausnutzung erzielen. Hochwertige Isoliermaterialien mit hoher Temperatur- und Spannungsbeständigkeit wie Silikonkautschuk und vernetztes Polyethylen sind mittlerweile die gängige Wahl für Hochspannungskabelbäume. Auch die Auslegung der Abschirmschicht wurde von der traditionellen Geflechtabschirmung auf eine zweilagige Abschirmung aus Aluminiumfolie und Geflecht weiterentwickelt, wodurch die Auswirkungen elektromagnetischer Störungen auf das elektronische System des Fahrzeugs wirksam reduziert werden. Gleichzeitig ist der Trend zur integrierten Konstruktion von Hochspannungskabelbäumen deutlich erkennbar. Integrierte Lösungen wie Kabelbäume mit Kühlleitungen und Kabelbäume mit Steckverbindern werden kontinuierlich umgesetzt, was nicht nur den Platzbedarf für die Fahrzeugverkabelung verringert, sondern auch Montageprozesse und Kosten senkt und somit zu einem zentralen Ansatz für Unternehmen wird, um Kosten zu senken und die Effizienz zu steigern. Aus Sicht der Marktentwicklung haben sich Hochspannungskabelbäume zu einem zentralen Wachstumsbereich in der Automobilkabelbaumindustrie entwickelt. Sie machen mehr als 60% der Kosten für Kabelbäume in Fahrzeugen mit alternativen Antrieben aus und sind zu einem unverzichtbaren Wettbewerbsfeld für führende Kabelbaumhersteller geworden.
II. Die Weiterentwicklung von Intelligenz und Konnektivität führt zu neuen Anforderungen an Hochgeschwindigkeits- und Hochfrequenz-Kabelbäume
Wenn Hochspannungskabelbäume die „Energieübertragung“ von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben gewährleisten, dann übernehmen Hochgeschwindigkeits- und Hochfrequenz-Kabelbäume die „Dateninteraktion“ intelligenter Fahrzeuge. Mit der raschen Einführung des intelligenten Fahrens der Stufe L2+ und höher, der Modernisierung der Infotainment-Systeme im Fahrzeug sowie der Entwicklung der 5G-V2X-Technologie zur Fahrzeug-Straßen-Koordination steigen die Anforderungen an die Datenübertragung im Fahrzeug hinsichtlich hoher Geschwindigkeit, hoher Frequenz, geringer Latenz und hoher Zuverlässigkeit kontinuierlich an. Herkömmliche Kabelbäume für niedrige Übertragungsgeschwindigkeiten können diesen Anforderungen nicht mehr gerecht werden, und die Verbreitung von Hochgeschwindigkeits-Kabelbäumen wie Ethernet-Kabelbäumen, FAKRA-Kabelbäumen, HSD-Kabelbäumen und LVDS-Kabelbäumen nimmt rasant zu.
Gleichzeitig vollzieht sich in der elektronischen und elektrischen Architektur von Kraftfahrzeugen ein Wandel von verteilten Systemen hin zu Domänencontrollern und zentralen Rechenplattformen, und dieser Wandel hat unmittelbar zur Neugestaltung des Kabelbaumlayouts geführt: vom bisherigen „mehrknotigen, dezentralen“ Verkabelungsmodell hin zu einem „zentralisierten, modularen“ Modell. Durch die integrierte Auslegung von Kabelbäumen mit ähnlichen Funktionen lassen sich die Anzahl und das Volumen der Fahrzeugkabelbäume erheblich reduzieren und die Verkabelungseffizienz verbessern. So muss beispielsweise der Kabelbaum für den Bereich des intelligenten Fahrens die Übertragungsanforderungen von Sensoren wie Lidar, Kameras und Millimeterwellenradaren integrieren, was von Hochgeschwindigkeits-Kabelbäumen verlangt, dass sie gegen elektromagnetische Strahlung und Vibrationen geschützt sind und sich gleichzeitig an die miniaturisierte und integrierte Anordnung der Sensoren anpassen. Zudem hat die intensive Weiterentwicklung des „Internet of Vehicles“ Autos zu mobilen „intelligenten Endgeräten“ gemacht. Fahrzeuginterne Kabelbäume müssen nicht nur den Datenaustausch innerhalb des Fahrzeugs gewährleisten, sondern auch die Kommunikationskompatibilität mit externen Basisstationen, Ladestationen und anderen Fahrzeugen sicherstellen. Störfestigkeit und hohe Stabilität sind zu zentralen Aspekten bei der Konstruktion von Hochgeschwindigkeits-Kabelbäumen geworden. Die Entwicklung von Hochgeschwindigkeits-Kabelbäumen hat nicht nur die technologische Weiterentwicklung der Kabelbäume selbst vorangetrieben, sondern auch die koordinierte Anpassung der Kabelbäume an fahrzeuginterne Chips, Sensoren und Kommunikationsmodule erleichtert und ist damit zu einer wichtigen Grundlage für die Entwicklung intelligenter Fahrzeuge geworden.
III. Gewichtsreduzierung und Integration als zentrale Strategie zur Kostensenkung und Effizienzsteigerung in der Branche
Die Gewichtsreduzierung bei Fahrzeugen ist für die Automobilindustrie ein wichtiger Weg, um Energie einzusparen, den Verbrauch zu senken und die Reichweite zu verbessern. Diese Anforderung hat sich voll und ganz auf die Automobil-Kabelbaumindustrie übertragen, und Gewichtsreduzierung sowie Integration sind zu den zentralen Strategien für Kabelbaumhersteller geworden, um Kosten zu senken, die Effizienz zu steigern und die Wettbewerbsfähigkeit auf dem Markt zu verbessern – und zwar über den gesamten Prozess hinweg, von der Materialauswahl über das Produktdesign bis hin zur Produktion und Fertigung.
Im Hinblick auf die Gewichtsreduzierung von Materialien hat sich der Ersatz von Kupferdrähten durch Aluminiumdrähte zu einem wichtigen Trend im Mittel- und Niederspannungsbereich entwickelt. Unter der Voraussetzung, dass die elektrische Leitfähigkeit gewährleistet bleibt, sind Aluminiumdrähte etwa 50% leichter als Kupferdrähte und verursachen geringere Rohstoffkosten. Derzeit finden sie breite Anwendung in Mittel- und Niederspannungsbereichen, beispielsweise in Karosserie- und Fahrgestellkabelbäumen von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben. Gleichzeitig schreitet der Einsatz von dünnwandigen Drähten und miniaturisierten Steckverbindern zügig voran. Die Dicke der Isolationsschicht bei dünnwandigen Drähten wird weiter reduziert, wodurch das Volumen der Kabelbäume verringert wird, ohne die Leistung zu beeinträchtigen. Miniaturisierte Steckverbinder passen sich dem integrierten Layout der Fahrzeugelektronik an und verbessern die Raumausnutzung. Im Hinblick auf die Produktintegration haben sich integrierte Baugruppen aus „Kabelbaum + Steckverbinder + Sensor + Funktionsmodul“ als Standard durchgesetzt. So führt beispielsweise die Integration von Kabelbäumen in Türsteuerungsmodule und Sitzverstellmodule nicht nur zu einer Reduzierung der Arbeitsschritte und der Zeit bei der Fahrzeugmontage, sondern senkt auch die Ausfallrate der Kabelbaumverbindungen. Darüber hinaus arbeiten Kabelbaumhersteller eng mit Fahrzeugherstellern zusammen, um eine maßgeschneiderte Kabeloptimierung in Verbindung mit der Konstruktion von Fahrzeugchassis, Karosserie und Batteriepacks durchzuführen. Durch die Verkürzung der Kabellängen und die Optimierung der Verlegungswege werden Volumen und Gewicht der Kabelbaumbaugruppen gleichzeitig reduziert, wodurch den Anforderungen an die Fahrzeuganordnung Rechnung getragen wird, nachdem die Batteriepakete von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben viel Platz einnehmen. Die Kombination aus Gewichtsreduzierung und Integration erfüllt nicht nur die Kernanforderungen der Fahrzeughersteller, sondern treibt auch den Wandel der Automobil-Kabelbaumindustrie von der „Lieferung einzelner Produkte“ hin zur „Bereitstellung maßgeschneiderter Lösungen“ voran.
