Kabel und Seile in der technischen Anwendung

Kabel und Seile sind langgestreckte, meist flexible Strukturen, die Lasten übertragen oder elektrische Energie und Signale transportieren. Werkstoffwissenschaftlich sind sie als hierarchisch aufgebaute Verbundsysteme zu verstehen, in denen mechanische, elektrische, thermische und oft auch chemische Anforderungen simultan erfüllt werden müssen.

Elektrische Kabel bestehen typischerweise aus einem metallischen Leiter (Cu, Al, zunehmend auch Al‑Legierungen), umgeben von Isolations- und Mantelwerkstoffen (z. B. PVC, vernetztes PE, Elastomere). Wichtige Kenngrößen sind Leitfähigkeit, Stromtragfähigkeit, Temperaturbeständigkeit, Kriech- und Teilentladungsfestigkeit sowie Alterungsbeständigkeit gegenüber Feuchte, Oxidation und Medien. Bei Automobilkabeln kommen zusätzliche Anforderungen durch erhöhte Temperaturzyklen, Vibration und begrenzten Bauraum hinzu; reduzierte Leiterquerschnitte und halogenfreie Materialien erfordern präzise mechanische und elektrische Auslegung.

Hochspannungskabel nutzen meist mehrschichtige Isolationssysteme mit definierten Raumladungs- und Durchschlagseigenschaften. Die Werkstoffentwicklung fokussiert hier die Beherrschung elektrischer Feldstärken, die Minimierung von Defekten (Geleinschlüsse, Hohlräume) sowie das Alterungsverhalten unter thermisch-elektrischer Belastung.

Mechanisch beanspruchte Seile (z. B. Tragseile) bestehen aus Stahldrähten oder hochfesten Fasern (Aramid, HMPE, CF) in komplexen Verseilstrukturen. Relevante Parameter sind Zugfestigkeit, Ermüdungsbeständigkeit, Relaxations- und Kriechverhalten sowie Korrosionsresistenz. Litzenseile kombinieren viele dünne Einzeldrähte, um Biegeflexibilität, Ermüdungsfestigkeit und bei Wechselstrom den Skineffekt günstig zu beeinflussen.

In Summe stellen Kabel und Seile typische Beispiele multiskaliger Ingenieurstrukturen dar, bei denen die gezielte Auswahl und Mikrostrukturierung der Werkstoffe entscheidend für Performance und Zuverlässigkeit im Einsatz ist.

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