Harness Shop meistert schwierige Kabelkonfektionierungen

Nov 14, 2023

Eine Bestätigung ist eine großartige Sache für die Person oder Organisation, die bestätigt wird. Aber es kann für den Bejahenden in der richtigen Situation genauso vorteilhaft sein.

Der Kabelbaumhersteller Chief Enterprises LLC (CEL) wird diese Tatsache nachdrücklich bestätigen. In den letzten mehr als 20 Jahren ist das in Elmhurst, Illinois, ansässige Unternehmen erfolgreich geworden, indem es Herstellern, die außergewöhnliche Kabelbäume benötigen, die andere Werkstätten nicht herstellen können oder wollen, immer wieder „Ja“ gesagt hat.

„Wir bleiben bei der Herstellung ungewöhnlicher Kabelbäume, also solcher, die normalerweise nicht in einer typischen Kabelbaumwerkstatt hergestellt werden“, erklärt Kevin Hultquist, COO und Vizepräsident für Technik und Technologie bei CEL. „Viele erfordern den Einsatz nicht standardisierter Prozesse, wie zum Beispiel die Verwendung von Kleber in Steckverbindern, und sind einfach, enthalten nur zwei oder vier Drähte und eine kleine Anzahl von Schaltkreisen oder Steckverbindern. Andere können hinsichtlich der Verfahrenstechnik, spezieller Materialien oder Sortiereigenschaften komplex sein.“ , wie etwa eine bestimmte Beschichtung oder ein farbcodierter Draht.“

Dieser Ansatz bei der Kabelbaummontage hat sich für CEL seit 1999 bewährt, als das Unternehmen als Gefallen für das Unternehmen einige einfache Kabelbäume für Automobilkunden der Robert Bosch GmbH herstellte. Laut Hultquist vertrieb CEL zu dieser Zeit verschiedene Bosch-Automobilkomponenten und montierte für sie Scheibenwischersysteme. Das Unternehmen begann etwa fünf Jahre nach seiner Gründung im Jahr 1991 durch Jim Gabelman und Sohn Andy mit dem Vertrieb der Komponenten als Metallunternehmen, das kundenspezifische Metallspulen, Zuschnitte und Röhrenbeleuchtungen an Unternehmen im Mittleren Westen lieferte, um ihre eigenen Schilder herzustellen.

Heute gibt es das Metallgeschäft nicht mehr und der Teilevertrieb, spezielle Designdienstleistungen sowie die Herstellung und der Verkauf von Stromverteilungsmodulen sind die Haupteinnahmequellen von CEL. Diese Tatsache schmälert jedoch in keiner Weise den Ruf des Unternehmens als bekannter Hersteller hochwertiger Nischenkabelbäume für Hersteller in so unterschiedlichen Branchen wie Landmaschinen, Elektrofahrzeuge und Schneemobile.

Um Hultquist zu hören, begann die Kabelbaumherstellungsabteilung von CEL mit einem einfachen Ja zu einer Anfrage des Geschäftspartners Bosch. Offenbar war der Hersteller von Automobilteilen einfach zu groß, um für einige Kunden kleine Chargen einfacher Kabelbäume kostengünstig herzustellen, und fragte CEL, ob er die Arbeit bewältigen könne.

„Die ersten Kabelbäume, die wir zusammengebaut haben, waren nur etwa 30 cm lang und wurden für Kraftstoffeinspritzsysteme in Kraftfahrzeugen verwendet“, sagt Hultquist. „Jeder Kabelbaum hatte nur zwei Drähte. Aber wir waren froh, Bosch bei dieser Anfrage zu helfen und ein Problem zu lösen und dabei transparent zu bleiben.“

Bosch war von der Gesamtleistung von CEL beeindruckt und begann, ihnen regelmäßig weitere Aufträge zu schicken. Die Beziehung hat sich in den letzten 25 Jahren sowohl im Kabelbaumbau als auch im Vertrieb von Elektrosteckverbindern weiter vertieft. Damit ist CEL nun Boschs einziger Steckverbinder-Distributor für Tier-1- und Tier-2-Automobilzulieferer in Nordamerika.

Da die Kabelbaumsparte stetig wuchs, beschloss CEL, mit anderen Lieferanten Kontakt aufzunehmen, um Vertriebs- und Kabelbaumherstellungspartnerschaften einzugehen. Im Laufe der Zeit wurden diese von Unternehmen wie TE Connectivity (technische Elektrokomponenten), Amphenol Sine (Hochleistungs-Verbindungssysteme), Hongfa (Signal-, Leistungs- und Verriegelungsrelais), VTE Inc. (Anschlussisolatoren und Sammelschienen) und EGIS verwirklicht Mobile Electric (elektrische Energie- und Batterieschutztechnologie).

„All diese Beziehungen bringen uns regelmäßig viel Arbeit bei der Kabelbaummontage ein“, bemerkt Hultquist. „Bei den Projekten handelt es sich um ausgefallene oder nicht standardisierte Kabelbäume, in der Regel in einer Menge von 50 bis weniger als einigen Tausend. Aber genauso wichtig ist, dass die Kabelbäume in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt werden, was unsere Marktreichweite weiter vergrößert.“

Laut Hultquist hat CEL den Einsatz seiner Kabelbäume in fast 20 verschiedenen Branchen im letzten Jahrzehnt oder so verfolgt. Am beliebtesten sind landwirtschaftliche Geräte, Automobile, Elektrofahrzeuge, Schneemobile sowie Geländefahrzeuge (ATV) und Schienenfahrzeuge (UTVs). Andere umfassen Baumaschinen, Busse, Motoren, Feuerwehr- und Einsatzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge sowie Rasen- und Gartengeräte.

„Man geht oft davon aus, dass alle großen Hersteller von Kabelbaumherstellern gleich behandelt werden, aber das ist einfach nicht der Fall“, sagt Hultquist. „Nehmen Sie zum Beispiel John Deere. Das Unternehmen benötigt genauso hochwertige Kabelbäume wie jeder andere Automobilhersteller. Allerdings benötigt es einen etwas anderen Kabelbaum als der Automobilhersteller und seine Jahresproduktion kann 5.000 Einheiten betragen, verglichen mit Millionen bei einem großen Fahrzeughersteller. Viele.“ Die Geschäfte sind nicht daran interessiert, eine begrenzte Anzahl einzigartiger Geschirre herzustellen, aber wir sind immer daran interessiert.

Nicht lange nach dem Eintritt in den Kabelbaummarkt wurde CEL häufig von Herstellern landwirtschaftlicher Geräte und anderer Hersteller gebeten, Kabelbäume herzustellen, die Vibrationen und rauen Wetterbedingungen besser standhalten. Beispielsweise hat Polaris diesen Antrag gestellt, um die Leistung seiner Schneemobile, ATVs und UTVs zu verbessern.

„Wir haben schnell gelernt, dass die Auswirkungen von Vibrationen und rauem Wetter auf Kabelbäume für die Hersteller ein großes Problem darstellen“, erklärt Hultquist. „Die meisten ihrer Kabelbäume verfügen über Steckverbinder, die denen ähneln, die in Automobilen verwendet werden, und traditionell haben die Kabelbaumhersteller einfach jedes Kabel in den Steckverbinder eingerastet. Traditionell haben sich Schneemobil- und Gerätebesitzer jedoch auch daran gewöhnt, den Kabelbaum einfach auszutauschen, wenn noch einer vorhanden war.“ Problem im Zusammenhang mit der angeschlossenen Komponente, wie z. B. einem Kraftstoffinjektor. Unser Designteam suchte nach einer besseren Alternative zu diesem Ansatz des kurzen Gebrauchs und Wegwerfens.“

Laut Hultquist arbeiteten die CEL-Ingenieure eng mit denen von Bosch zusammen, um die Verwendung eines Klebstoffs zur Verbesserung der Stabilität und Haltbarkeit der Kabel-Stecker-Schnittstelle zu untersuchen. Den Ingenieuren gelang es außerdem, mit einem nicht genannten Klebstofflieferanten zusammenzuarbeiten, um eine proprietäre Zweikomponentenformulierung zur Verwendung an der Schnittstelle zu entwickeln.

„Es hat etwa ein Jahr Arbeit gedauert, den richtigen Klebstoff für diesen Zweck zu testen und zu validieren“, sagt Hultquist. „Heutzutage spezifizieren viele Kunden diesen einfachen Prozess in den Kabelbäumen, die wir für sie bauen. Nachdem ein 0,5-Gramm-Klebstoffpunkt automatisch in die Anschlussöffnung aufgetragen wurde, setzt er sich tief in die Verbindung ein. Der Arbeiter drückt den Draht manuell hinein, bis er einrastet an Ort und Stelle. Die Aushärtung dauert nur wenige Sekunden, ohne dass Hitze oder UV-Licht erforderlich sind.“

Neben kundenspezifischen Kabelbäumen stellt CEL regelmäßig Diagnose-, Überbrückungs-, Pigtail-, Plug-and-Play- und Spezialkabelbäume sowie konfektionierte Kabel her. Überbrückungskabel wandeln die Verkabelung der elektronischen Steuereinheit (ECU) in einem Auto in die eines anderen Autos um.

Ein Pigtail-Kabelbaum verfügt an einem Ende über einzelne abisolierte Drähte (Pigtails) und am anderen Ende über einen mit der Ziel-ECU kompatiblen Stecker. Die von CEL hergestellten dienen normalerweise als kleine Kabelleitungen für Bosch-Autoserviceteile.

Plug-and-Play-Kabelbäume von CEL können in vielen Anwendungen eingesetzt werden, unter anderem mit den BRIC-Stromverteilungsmodulen (Atmungsaktives und robustes Verbindungszentrum) des Unternehmens. Jedes Modul besteht aus einer Abdeckung und einem Sockel, die zusammenschnappen und aus schlagfestem Polyphenylenether und Polyamid-Kunststoff bestehen. CEL montiert alle drei Serien der BRIC-Module (Standard, Fusion und Mini) in seinem Werk in Elmhurst.

„Obwohl wir die Module erst seit 2016 produzieren und verkaufen, machen sie mittlerweile den höchsten Prozentsatz unserer Umsatzerlöse aus, insgesamt etwa ein Drittel“, erklärt Hultquist. „Wir haben Hunderte von Kunden, die derzeit ein oder mehrere Module verwenden. Die meisten von ihnen kaufen die Module mit unseren Kabelbäumen, obwohl viele das BRIC allein kaufen und ihre eigenen Kabelbäume bauen.“

Jede Abdeckung wird an einer Station in der Montagehalle individuell laserbeschriftet. Der Arbeiter ruft mithilfe einer Software speziell angeordnete Wörter und Grafiken auf und aktiviert dann ein Telesis EVCDS-Gerät, um die Markierungen mithilfe eines Lasers auf dem Cover anzubringen.

An einer anderen Station fügt ein anderer Arbeiter mit einer Dukane iQ Servo Ultraschallschweißmaschine zwei oder mehr Komponenten zusammen, um die Modulbasis zu bilden. Der Vorgang dauert weniger als 20 Sekunden. Anschließend führt der Arbeiter eine Dichtheitsprüfung der Basis durch.

Der mit dem BRIC-Modul verwendete CEL-Kabelbaum besteht aus 12 bis 48 Drähten mittlerer Dicke, mit kleinen Aderendhülsen an einem Ende und Kupferleitern, die am anderen Ende von einer Maschine von Stapla Ultraschall Corp. ultraschallverschweißt wurden. Die Anschluss- und Schweißprozesse werden an separaten Stationen durchgeführt.

Anschließend wird der Kabelbaum zu einer dritten Station gebracht, wo ein Arbeiter mit einer handbetriebenen hydraulischen Presse einen einlochigen Kabelschuh-Kompressionsverbinder über den geschweißten Kupferabschnitt presst. Außerdem legt sie ein kleines schwarzes Band über die Mitte der Drähte, um sie während des Transports zusammenzuhalten. Nach Erhalt des Kabelbaums installiert der OEM ihn, indem er die Aderendhülsen in Anschlusshohlräume im Modulsockel einsteckt und den Stecker mit einer Sammelschiene oder einem anderen Stromelement verschraubt.

„Unsere Kunden mögen das Modul, weil es die Konfigurierbarkeit der Komponenten ermöglicht und die Komponenten eine kontinuierliche elektrische Last von bis zu 300 Ampere unterstützen“, bemerkt Hultquist. „Darüber hinaus lässt sich die Abdeckung mit einer Hand lösen, sodass die Komponenten leicht zugänglich sind, und alle Module sind kompakt genug für Anwendungen mit begrenztem Platzangebot.“

Die Module verwenden MCP 2.8-Buchsen von TE Connectivity, die bis zu 40 Dauerampere pro Anschluss liefern, wodurch das eingeführte Kabel sicher gehalten wird. Eine IP67-zertifizierte Kompressionsdichtung umrahmt die Abdeckung und hält Wasser, Staub und Schmutz fern, selbst unter härtesten Bedingungen.

Ein weiteres wichtiges Merkmal ist die hydrophobe Belüftung. Laut Hultquist verringert die Entlüftung den Druck in der versiegelten Kammer, indem sie die von den Komponenten erzeugte Wärme herausfiltert und kühle Luft einlässt, die frei von Feuchtigkeit und Schmutz ist.

Als CEL 1991 seine Türen öffnete, betrieb das Unternehmen eine 3.500 Quadratmeter große Einheit in einem Gebäude mit mehreren Mietern in Elmhurst, IL. Das Unternehmen wuchs aus diesem Raum heraus und zog 1996 an seinen zweiten Standort in der Stadt – eine 9.000 Quadratmeter große Anlage mit 1.000 Quadratmetern für die Montage. Bis zum Jahr 2000 hatte CEL die Größe des Gebäudes und der Montagefläche verdoppelt, um seinen Produktionsbedarf zu decken. Im Jahr 2005 zog das Unternehmen in seinen jetzigen Firmensitz um, der eine Fläche von 25.000 Quadratmetern umfasst, davon 3.500 Quadratmeter für Montage und Produktion.

Hier arbeiten 56 Personen, davon die Hälfte im Management- und Bürobereich, die andere Hälfte in der Montage und Produktion. Die Monteure arbeiten wahlweise in zwei Schichten: 7 bis 15 Uhr oder 13 bis 21 Uhr

Laut Hultquist stellt CEL jährlich fast 500.000 Kabelbäume her und verwendet dazu 22 bis 10 AWG-Drähte, die von IEWC mit Sitz in New Berlin, Wisconsin, geliefert werden. Die Kabelbäume sind zwischen einigen Zoll und 15 Fuß lang und enthalten einen bis 15 Anschlüsse.

Seit fünf Jahren betreibt CEL außerdem ein kleines Verkaufs- und Vertriebszentrum in Chihuahua, Mexiko, um den lateinamerikanischen Markt abzudecken. Das Unternehmen beschäftigt 13 Vollzeitmitarbeiter.

„Unsere Gurtzeugproduktion ist im letzten Jahrzehnt erheblich gewachsen, um mindestens 10 Prozent pro Jahr“, räumt Hultquist ein. „Mehr als 50 Unternehmen kaufen derzeit unsere Geschirre, wobei Landmaschinenhersteller sicherlich die größten Kunden sind.“

Im Werk Elmhurst wird eine große Menge Draht mit einer automatisierten Alpha 455-Maschine von Komax gemessen, geschnitten, abisoliert und gecrimpt. Ein Siegelmodul ist an der Maschine angebracht und wird bei Bedarf zum Siegeln von Drähten verwendet.

CEL-Monteure nutzen hier auch zwei weitere Komax-Maschinen. Der Komax BT 752 übernimmt das Abisolieren, Einlegen von Dichtungen und Crimpen; und mit dem Komax 332-Gerät können Mitarbeiter die Abzugskraft jedes verarbeiteten Drahtes messen.

Zur Optimierung der Kabelverarbeitung stehen zwei weitere Maschinen zur Verfügung. Eine davon ist eine halbautomatische Abisolierzange der AMP-Serie von TE Connectivity. Wenn ein Arbeiter den Draht am Drahtanschlag positioniert, abisoliert und crimpt die Maschine den Draht automatisch in einem Zyklus. Außerdem kommt eine Kingsley Modprint-Maschine zum Heißprägen von Drähten zum Einsatz.

„Der Monat Dezember ist für uns normalerweise der langsamste Monat des Jahres, da die Arbeiter bis zu drei Wochen frei nehmen“, sagt Hultquist. „Allerdings konnten wir uns im vergangenen Dezember aufgrund unserer Produktionsanforderungen keine Auszeit nehmen.“

Um die Kosten zu begrenzen und die Qualität der Baugruppen zu verbessern, werden in jeder Produktionsphase Tests durchgeführt. Die Endkontrolle wird von Fachkräften durchgeführt, die auf diese Aufgabe spezialisiert sind.

Alle Prüfvorrichtungen werden von den Ingenieuren selbst gebaut. CEL verwendet außerdem Prüfgeräte von Dynalab und Cirrus, um sicherzustellen, dass jedes Kabel abgeschlossen und in den entsprechenden Stecker eingesteckt wurde.

Die Montageschulung wird intern von Produktionsleitern und leitenden Monteuren durchgeführt, von denen einige über 20 Jahre Erfahrung verfügen. Alle Monteure sind sowohl in einfachen als auch in fortgeschrittenen Aufgaben geschult, z. B. in der Verwendung von Geräten zum korrekten Auftragen von Klebstoff in einen Steckverbinder und dem anschließenden manuellen Einführen des passenden Kabels.

Da beide CEL-Einrichtungen „intern papierlos“ arbeiten und alle Geschäftsdaten in cloudbasierten Programmen speichern, wird die praktische Schulung von einem Tablet begleitet, das Arbeitsanweisungen für alle Montageprozesse enthält. Auch Versand- und Empfangsmitarbeiter nutzen Tablets, um auf die Dokumente zuzugreifen, die sie für den Versand fertiger Baugruppen benötigen.

„Wir haben monatliche, vierteljährliche und jährliche Umsatzziele, wobei die Gesamtsumme des Vormonats, Quartals und Jahres als Maßstab dient, den es zu übertreffen gilt“, erklärt Hultquist. „Der beste Weg, diese Ziele zu erreichen, ist unserer Meinung nach ein erstklassiger Kundenservice, der auf ständiger Kommunikation basiert. Unser Grundsatz ist es, einen Kunden bezüglich seiner Bestellung nie im Unklaren zu lassen. Das bedeutet, dass wir nie länger als 24 Stunden vergehen, ohne ihn zu kontaktieren.“ in irgendeiner Weise über ihren Bestellstatus informieren, sei es ein Telefonanruf, ein Online-Chat, eine E-Mail oder eine SMS.“

Papierlos zu sein ist nur ein Teil des CEL-Programms zur kontinuierlichen Verbesserung (CI). Ein weiterer Aspekt besteht darin, das Enterprise-Ressourcenplanungssystem Oracle NetSuite zu verwenden, um alle Produktverkäufe vollständig zu verfolgen und Bestellungen von der Einreichung bis zur Fertigstellung zu nutzen.

„CI verbessert unser Geschäft immer spürbarer“, sagt Hultquist. „Wir konnten die Markteinführungszeit verkürzen, indem wir ein Modell der künstlichen Intelligenz (KI) verwendeten, das die Nachfrage nach unserer Produktionsanlage vorhersagt, und ein Modell zur Prognose des Arbeitskräftemangels, das es uns ermöglicht, mögliche Arbeitskräfteengpässe in der Zukunft zu erkennen.“

Ebenso wichtig ist, dass CEL ein vorbeugendes Wartungsprogramm für alle seine Geräte in Oracle NetSuite integriert hat. Dieser Ansatz optimiert die Maschinenverfügbarkeit, um die Fristen und Qualitätsanforderungen der Kunden besser einzuhalten.

Laut Hultquist bestand der Qualitätsmaßstab des Unternehmens in den letzten Jahren darin, weniger als 100 fehlerhafte Teile pro Million zu haben. Im Jahr 2021 lag die Quote bei 4,9. Er sagt, ein wichtiger Grund dafür sei, dass alle fehlerhaften Artikel sofort markiert und unter Quarantäne gestellt würden.

„Wir sind ein Great Place to Work-zertifiziertes Unternehmen und seit 2001 nach BSI ISO 9001 zertifiziert“, betont Hultquist. „Beide Erfolge bedeuten uns sehr viel. Der erste ist auf unsere hohe Mitarbeiterzufriedenheit und -bindung zurückzuführen. Die Erfüllung des letztgenannten Standards zeigt, dass unser Managementsystem konsequent Produkte und Dienstleistungen bereitstellt, die den Kunden- und gesetzlichen Anforderungen entsprechen.“

Eine weitere wichtige Zertifizierung ist ISO 14001, der internationale Standard für Umweltmanagementsysteme. CEL verwendet in seinem Lager ausschließlich LED-Beleuchtung und hat Blei aus seinen Teilen und Prozessen entfernt. Außerdem werden Paletten und Mehrwegverpackungen des Kunden nach Möglichkeit wiederverwendet.

Auf der Lieferkettenseite haben mehrere CEL-Manager eine Assent-Compliance-Schulung absolviert, um Schlüsseldaten besser zu verwalten und die Transparenz zu erhöhen. Das Unternehmen verfügt außerdem über mobile Versand- und Empfangsstationen, die es dem Personal ermöglichen, Rohmaterialien schneller zu beschaffen und fertige Produkte an Kunden zu versenden.

„Wir befolgen unsere ISO-Verfahren und verwenden nur zugelassene Material- und Komponentenlieferanten, die unsere Qualitätsstandards erfüllen oder übertreffen“, erklärt Hultquist. „Durch diese engen Beziehungen senken wir die Kosten, indem wir große Mengen kritischer Komponenten für mehrere Kunden kaufen. Um den Abfall weiter zu reduzieren und Geld zu sparen, überprüfen unsere Ingenieure ständig alle Montageprozesse.“

Viele Hersteller wurden in den letzten 20 Monaten durch die COVID-19-Pandemie dezimiert. Dank Kostensenkungen des Unternehmens und einem konstanten Strom an Arbeitsaufträgen konnte CEL jedoch sein gesamtes Produktionspersonal behalten.

„Wir haben die Löhne für unsere Mitarbeiter an vorderster Front erhöht und den Produktionsmitarbeitern während der staatlichen Lockdowns eine Gefahrenzulage gezahlt“, sagt Hultquist. „Wir haben außerdem ein COVID-19-Sicherheitsleitfaden implementiert, indem wir allen Arbeitnehmern zweimal pro Woche PSA, Screening-Protokolle, soziale Distanzierung und eine gründliche Reinigung zur Verfügung gestellt haben.“

Als CEL letztes Jahr 30 Jahre alt wurde, war das Unternehmen finanziell hervorragend aufgestellt – und hatte zwei Ziele vor Augen. Eine davon besteht darin, den Vertrieb über Nord- und Mittelamerika hinaus deutlich auszuweiten. Die andere besteht darin, die Produktionsfläche bis Ende März 2022 auf 7.000 Quadratmeter zu verdoppeln, um die Produktion von BRIC-Modulen und zugehörigen Kabelbäumen deutlich zu steigern.

„OEMs in verschiedenen Branchen haben uns oft als ‚klein genug, um flexibel und dennoch äußerst professionell zu sein‘ beschrieben“, bemerkt Hultquist. „Wir stimmen zu, denn alle unsere Prozesse, Zertifizierungen und Technologien ermöglichen es uns, auf hohem Niveau zu arbeiten und qualitativ hochwertige Baugruppen bereitzustellen. Für Chief ist kein Auftrag zu groß, aber, was noch wichtiger ist, kein Auftrag ist zu klein.“

Jim ist leitender Redakteur von ASSEMBLY und verfügt über mehr als 30 Jahre redaktionelle Erfahrung. Bevor er zu ASSEMBLY kam, war Camillo Herausgeber von PM Engineer, Association for Facilities Engineering Journal und Milling Journal. Jim hat einen Abschluss in Englisch von der DePaul University.