Glasfaserinfrastrukturen im Wandel: Mehr als nur „Highspeed“

In modernen Industrieanwendungen ist die Glasfaser längst nicht mehr allein aufgrund ihrer hohen Datenübertragungsraten gefragt. Vielmehr überzeugt sie durch ihre elektromagnetische Unempfindlichkeit und Zukunftssicherheit in digitalisierten Prozessen. Während Lichtwellenleiter (LWL) früher vornehmlich in Rechenzentren oder klimatisierten Innenbereichen eingesetzt wurden, ermöglichen heute spezialisierte Komponenten auch eine zuverlässige Nutzung unter extremen Bedingungen – sogenannten „Harsh Environments“.

Mit dem fortschreitenden Ausbau von Industrie 4.0, der Integration von 5G-Kommunikationsinfrastruktur und dem Trend zur intelligenten Vernetzung bis in den letzten Winkel industrieller Anlagen steigen die Anforderungen an die physikalische Infrastruktur rasant. Gerade in Branchen wie dem Maschinen- und Anlagenbau, der Petrochemie, dem Energiesektor oder im maritimen Umfeld werden robuste, individuell konfigurierbare Glasfaserlösungen benötigt, die mechanischer Beanspruchung, klimatischen Extremen und chemischer Belastung standhalten.

Projektplanung: Der Schlüssel liegt in der individuellen Auslegung

Die Anforderungen an LWL-Systeme in rauen Umgebungen sind vielschichtig – Standardlösungen stoßen hier schnell an ihre Grenzen. Eine professionelle Projektplanung beginnt daher mit einer umfassenden Bedarfsanalyse, die sowohl die Umgebungsbedingungen als auch die technischen Anforderungen berücksichtigt. Kriterien wie bestehende Verkabelung, Fasertyp, Faseranzahl, Installationssituation, erforderliche Biegeradien sowie mechanische Belastungen erfordern dabei besondere Beachtung.

Während Multimode-Fasern für kurze bis mittlere Strecken mit hohen Datenraten geeignet sind, bieten Singlemode-Fasern den Vorteil verlustarmer Übertragungen über Distanzen von mehreren Kilometern – ein häufiges Kriterium in weitläufigen Industriearealen. Je nach Anwendung müssen zudem unterschiedlich viele Fasern parallel geführt werden – etwa für redundante Systeme, Sensoranbindungen oder kombinierte Daten- und Steuerleitungssysteme. In verwinkelten Installationssituationen – etwa in Fahrzeugen oder Maschinen – sind biegeunempfindliche Fasern nach ITU-T G.657.A1/A2 heute oft die erste Wahl. Zusätzlich beeinflussen Temperaturbereiche, Feuchtigkeit, UV-Belastung, chemische Dämpfe, Druck oder mechanische Belastung die Materialwahl erheblich. Eine enge Abstimmung mit spezialisierten Systemanbietern wie der LWL-Sachsenkabel GmbH ermöglicht es, Lösungen zu entwickeln, die auf das jeweilige Szenario hin maßgeschneidert sind.

Kabelmantelmaterialien im Fokus

Die Auswahl des geeigneten Kabelmantels ist entscheidend für die Langlebigkeit der Glasfaserinfrastruktur. Moderne Kabelkonfektionen setzen hier auf abgestimmte Materialkombinationen, die Schutz, Flexibilität und einfache Handhabbarkeit vereinen. Die folgende Auflistung zeigt typische Materialien und Anwendungen:

• Polyethylen (PE) bietet hohe Resistenz gegenüber Feuchtigkeit, UV-Strahlung und mechanischer Belastung – ideal für dauerhafte Außenanwendungen (z. B. Windkraftanlagen). Auch FRNC (Flame Retardant Non Corrosive)-Mäntel bestehen aus speziellen PE-Mischungen, die halogenfrei, selbstverlöschend sowie chemikalien- und säurebeständig sind – optimal geeignet für Chemieanlagen und Tunnel aber auch für Innenbereiche.
• Polyurethan (PUR) zeichnet sich durch besondere Abrieb- und Schnittfestigkeit aus und ist dabei sehr flexibel – prädestiniert für mobile Einsätze oder industrielle Robotik.
• PVC (Polyvinylchlorid) ist kostengünstig und chemisch beständig, wird häufig für temporäre Installationen genutzt.
• Hybride Mantelarchitekturen bestehen aus Innen- und Außenmantel mit unterschiedlichen Materialeigenschaften, die sich durch moderne Konfektionierungstechniken kombinieren lassen, um anwendungsspezifische Anforderungen optimal zu erfüllen.

Weitere Features wie Nagetierschutz, Druckfestigkeit oder Brandschutz (nach EN 45545 oder IEC 60332-3-24) lassen sich bei Bedarf ebenfalls realisieren.

Der innere Kern: Glas oder Kunststoff?

Neben unterschiedlichen Mantelmaterialien hat auch das Material des Lichtleiters im Inneren Einfluss auf die Robustheit eines Kabels. Anstatt der üblichen Glasfasern können für höhere Robustheit auf kürzeren und mittleren Distanzen auch Lichtwellenleiter aus Materialien wie POF (Plastic Optic Fiber) oder HCS (Hard Clad Silica) zum Einsatz kommen. Besonders POF ist durch seinen Kunststoffkern sehr flexibel, unempfindlich gegen Stöße und zudem kostengünstig. Der Nachteil besteht allerdings in einer niedrigeren Übertragungsleistung gegenüber HCS und Glasfaser sowie die Beschränkung auf kurze Distanzen. HCS besteht aus einem Siliziumdioxidkern mit Kunststoffummantelung. Es eignet sich auch für Übertragungen auf mittleren Distanzen, verfügt über eine höhere Leistung als POF und liegt bei Flexibilität, Belastbarkeit und Kosten zwischen POF und Glasfaser. Auf großen Distanzen und bei sehr hohen Anforderungen an die Übertragungsleistung geht an den mechanisch weniger belastbaren Glasfasern allerdings kein Weg vorbei.    

Steckverbinder-Technologien: Der kritische Übergangspunkt

Steckverbinder sind die neuralgischen Punkte jeder Glasfaserverbindung – besonders in Umgebungen mit Vibration, Schmutz, Feuchtigkeit oder häufigen Steckvorgängen. Hier lassen sich zwei Grundtypen unterscheiden:

1. Kontaktsteckverbinder

Diese Verbindungsart sorgt für einen direkten physikalischen Kontakt zwischen den Faserenden und ermöglicht besonders geringe Dämpfungswerte von <0,2 dB bei Multimode und sogar 0,12 dB bei Singlemode – entscheidend für Anwendungen mit engem Dämpfungsbudget, etwa bei 5G Small Cells oder Hochgeschwindigkeitsnetzwerken. Gängige Kontaktsteckverbinder sind beispielsweise LC und SC mit Kunststoff- oder FC und ST mit Metallgehäuse sowie Fischer Connector FO2, QFOCA oder HAN von Harting. Ihre Vorteile sind hohe Packungsdichte, standardisierte Schnittstellen sowie hohe Übertragungsqualität. Weiterentwicklungen wie der IP68-taugliche LC-Stecker „Waterproof LC“ von Senko Advanced Components ermöglichen sogar Unterwasseranwendungen ohne externes Gehäuse.

Schutzgehäuse: IP-zertifizierte Sicherheit: Sind die Dämpfungsanforderungen so hoch, dass trotz staubiger oder nasser Umgebung der Einsatz von Kontaktsteckverbindern zwingend erforderlich ist, können diese mit zusätzlichen IP-Schutzgehäusen ausgerüstet werden. Je nach Schutzklasse (IP55, IP67, IP68) sind sie gegen Staub, Strahlwasser oder dauerhaftes Untertauchen ausgelegt. Produkte von Herstellern wie Senko Advanced Components oder US Conec erlauben die Integration unterschiedlichster Steckertypen, auch in modularer Bauweise.

2. Expanded-Beam-Steckverbinder (Linsensteckverbinder)                           

Hier erfolgt die Datenübertragung über eine linsen-basierte kontaktlose Verbindung – ideal für stark verschmutzte oder staubige Umgebungen wie Bergbau, Offshore-Installationen, Broadcast sowie militärische und maritime Anwendungen. Die Vorteile von Expanded-Beam-Steckverbindern sind Robustheit gegenüber Verschmutzung, Wartungsfreundlichkeit und einfache Reinigung. Nachteile hingegen sind eine höhere Dämpfung (1,5–2,5 dB), eine größere Bauform sowie höhere Kosten.

Die richtige Wahl hängt immer vom Zusammenspiel aus Dämpfungsanforderung, Wartungsintensität und Umgebungsfaktoren ab. Während die hier genannten Steckverbinder für praktisch jede Glasfaser-Anwendung benötigt werden, gibt es auch Verbindungsarten, die nur bei Spezialanwendungen in der Industrie und im Maschinenbau zum Einsatz kommen. Zu diesen Verbindungen gehören auch die sogenannten Drehübertrager.

Spezialverbindungen für rotierende Komponenten: Drehübertrager

Ein Drehübertrager ist eine Komponente, welche Signale zwischen einem feststehenden und einem rotierenden Teil einer Maschine übertragen kann. Dies ist bei zahlreichen Anwendungen in der Industrie unerlässlich, besonders natürlich bei Robotern oder Kränen. Auf den drehbaren Teilen angebrachte Sensoren und Kameras müssen fortwährend in Echtzeit mit der zentralen Steuerung kommunizieren. Die dazu erforderlichen, hohen Datenraten sind nur über Glasfaserverbindungen realisierbar. Damit dies störungsfrei und mit möglichst geringen Verlusten auch über die 360 Grad rotierenden Bauteile hinweg möglich ist, müssen in die Glasfaserstrecken individuell konfektionierte Drehübertrager eingebracht werden. Sachsenkabel arbeitet in diesem Bereich mit dem Hersteller einer patentierten Drehübertragerlösung zusammen und ist durch seinen hohen Individualisierungsgrad als einziger Anbieter in der Lage, die Glasfaserbestückung dieser Spezialkomponenten gemäß den Anforderungen zu konfektionieren. 

Industrie 4.0 erfordert immer individuellere Verkabelungslösungen

Glasfaser-Technologien haben sich über die Jahre massiv weiterentwickelt und sind schon lange nicht mehr auf Anwendungen in geschützten und sauberen Umgebungen beschränkt. Dadurch konnte auch das raue Industrieumfeld immer mehr von den hohen Übertragungsgeschwindigkeiten dieser Technologie profitieren. Gerade für die Maschinenkommunikation in modernen Industrie 4.0 Produktionsanlagen sind Glasfaserverbindungen heute unverzichtbar. Allerdings sind dazu sehr hohe Individualisierungsgrade und eine breite Palette von verschiedenen Stecker- und Kabeltypen erforderlich, die nur Systemanbieter wie Sachsenkabel aus einer Hand liefern können. 

Die LWL-Sachsenkabel GmbH begleitet Unternehmen über den gesamten Projektverlauf hinweg – von der technischen Beratung über die Fertigung bis zur Installation vor Ort. So entstehen Lösungen, die nicht nur funktional überzeugen, sondern auch ökonomisch und ökologisch nachhaltig sind.