Gestanzte Erdungsbänder und Potenzialausgleichsverbinder: Warum der Übergangswiderstand die gesamte Konstruktionsaufgabe ist
Erdungsbänder und Potenzialausgleichsverbinder — flache oder geflochtene gestanzte Metallverbindungen, die einen zuverlässigen elektrischen Pfad mit niedrigem Widerstand zwischen zwei Bauteilen oder zwischen einem Bauteil und der Gehäusemasse herstellen — sind konstruktiv einfach, funktional aber anspruchsvoll, denn ihre einzige Aufgabe ist es, Fehlerströme zuverlässig zu führen oder statische Ladung abzuleiten.
Der Übergangswiderstand, nicht die mechanische Festigkeit, ist der wichtigste Konstruktionstreiber
Anders als bei einer tragenden Halterung, bei der die mechanische Belastbarkeit die Hauptvorgabe ist, ist die zentrale Leistungsgröße eines Erdungsbandes der elektrische Widerstand über die fertige Verbindung. Der Konstruktionsschwerpunkt verschiebt sich dadurch auf Oberflächenvorbereitung, Beschichtungswahl und Kontaktfläche an den Anschlussstellen, statt allein auf Materialdicke oder Form im Hinblick auf Festigkeit.
Beschichtung und Oberflächenbeschaffenheit beeinflussen direkt die Langzeitstabilität des Widerstands
Die Kontaktstellen eines Erdungsbandes benötigen eine Beschichtung, die über die Nutzungsdauer des Produkts oxidationsbeständig ist, denn eine sich an der Kontaktgrenzfläche bildende Oxidschicht erhöht den Widerstand mit der Zeit, auch wenn sich die Volumenleitfähigkeit des Bandes nicht verändert hat. Zinn- oder Silberbeschichtungen sind gerade deshalb üblich, weil sie der Art von Oxidbildung widerstehen, die die Leistung des Erdungspfads verschlechtert.
Loch- und Anschlussgestaltung an den Verbindungsstellen ist wichtiger als bei anderen Stanzteilen
Da der gesamte elektrische Pfad über die verschraubte Verbindungsstelle läuft, werden Lochgröße, Kompatibilität der Unterlegscheibe und Kontaktfläche an den Anschlussfahnen bei einem Erdungsband genauer geprüft als bei einer ähnlich einfachen Halterung, bei der das Verbindungselement rein mechanisch wirkt — eine etwas zu kleine Kontaktfläche oder eine Beschichtungsverletzung am Lochrand kann den Verbindungswiderstand messbar erhöhen.
Flexibilitätsanforderungen erfordern mitunter laminierte oder geschlitzte Ausführungen statt eines massiven flachen Bandes
Wo das Band Schwingungen oder Bewegungen zwischen den beiden verbundenen Punkten aufnehmen muss, kann ein massives flaches Stanzteil an einer Biegestelle Ermüdungsrisse entwickeln. Deshalb verwenden manche Erdungsbandausführungen einen laminierten, mehrlagig gestanzten Aufbau oder geflochtene Abschnitte statt eines einzelnen massiven Teils — ein Zielkonflikt zwischen Flexibilität und Einfachheit, der in der DFM-Prüfung besprochen werden sollte.
Häufig gestellte Fragen
Ist die Werkstoffwahl bei einem Erdungsband ebenso wichtig wie die Beschichtung?
Beides ist wichtig, doch für viele Anwendungen haben Beschichtung und Zustand der Kontaktfläche einen größeren Einfluss auf den gemessenen Widerstand als die Wahl des Grundwerkstoffs allein, da der tatsächliche Strompfad an jeder Anschlussstelle über die beschichtete Kontaktfläche verläuft.
Warum verwenden manche Erdungsbänder eine laminierte oder geflochtene Ausführung statt eines massiven flachen Teils?
Ein massives flaches Stanzteil kann Ermüdungsrisse entwickeln, wenn das Band zwischen zwei sich relativ zueinander bewegenden Punkten wiederholt flexen muss. Eine laminierte oder geflochtene Ausführung verteilt diese Biegung auf viele dünne Lagen oder Litzen, statt die Spannung an einer Biegestelle zu konzentrieren.