Safety by Design: Wie sichere Netzteile und Leitungen schon im Designprozess entstehen

In der industriellen Stromversorgung entscheidet der Designprozess maßgeblich über die spätere Betriebssicherheit. Safety by Design bedeutet, mögliche Gefährdungen bereits in der Entwicklungsphase zu erkennen und durch konstruktive Maßnahmen zu eliminieren. Dieser proaktive Ansatz spart Kosten für nachträgliche Anpassungen, erhöht die Zuverlässigkeit und Lebensdauer von Netzteilen und Leitungen und stärkt das Vertrauen der Anwender.

Was bedeutet „Safety by Design“ im Bereich Netzteile und Leitungen?

Safety by Design beschreibt ein Konzept, bei dem Sicherheitsaspekte von Beginn an im Produktdesign verankert werden. Für Netzteile und Leitungen bedeutet dies, dass Bauteile, Layout, Schutzmechanismen und Prüfverfahren so integriert werden, dass Risiken wie Überlast, Überhitzung oder elektrische Gefährdungen vermieden werden. Relevante Normen wie IEC 61508, NFPA‑70E oder IEC 62368‑1 sowie EMV-Aspekte sollten von Beginn an berücksichtigt werden – etwa durch gezielte Layout-Strategien, Masseführung, Filterung, Schirmung und Pre‑Compliance‑Messungen.

Kernprinzipien und Vorteile

  • Gefährdungen eliminieren: Galvanische Trennung, optimierte Leitungsführung, wirksame EMV-Maßnahmen.
  • Risiken reduzieren: Redundante Systeme, doppelte Isolation, elektronische Schutzschaltungen, EMV-Prüfungen.
  • Folgen begrenzen: Sicherungen, Isolierungen, thermische Abschaltungen oder Not-Aus-Konzepte.

Vorteile:

  • Erfüllung gesetzlicher Vorschriften und Normen
  • Geringere Ausfallraten und längere Wartungsintervalle
  • Kostensenkung durch Vermeidung von Nacharbeiten
  • Wettbewerbsvorteil durch höhere Kundenzufriedenheit

Best Practices

  1. Komponentenauswahl: Zertifizierte Bauteile (z. B. VDE, UL) aus qualifizierten Lieferketten.
  2. Redundanz: Mehrere Schutzmechanismen gegen dieselbe Gefährdung.
  3. Vermeidung von Common Cause Failures: Räumliche und funktionale Trennung redundanter Systeme.
  4. PCB‑Layout und EMV: Dimensionierte Leiterbahnen, Wärmeabfuhr, EMV-gerechtes Routing, kontrollierte Masseführung, Entkopplungskondensatoren, definierte Abstände.
  5. Schutzmechanismen: Überspannungs-/Unterspannungsschutz, Temperaturüberwachung, Isolationsmessung, Erdungssysteme.
  6. Teststrategie: Prüfverfahren für Baugruppen und Gesamtsystem inkl. EMV-Pre-Compliance, Burst- und Surge-Prüfungen.

Schritte im Entwicklungsprozess

  • Spezifikationen: Anforderungen an Schutzfunktionen, EMV-Verhalten, Normerfüllung und Prüfmethoden festlegen.
  • Risikoanalysen: Ausfallmodi, Folgen, EMV-Risiken.
  • Design Reviews: Interdisziplinäre Prüfungen mit Checklisten.
  • Prototypenprüfung: Belastungs-, EMV-, Langzeit- und Umweltprüfungen.
  • Dokumentation: Nachweis der Maßnahmen und Prüfergebnisse.
  • Schulung: Verständnis der Sicherheits- und EMV-Anforderungen im Team sichern.

Praxisrelevanz

Hersteller profitieren von hoher Produktakzeptanz, geringeren Reklamationsquoten, stabilen Lieferketten und schnellerer Markteinführung. Betreiber erhalten Systeme, die zuverlässig arbeiten, Wartungsaufwand reduzieren und Stillstände vermeiden. EMV-Optimierung, Risikoanalyse und praxisnahe Testszenarien verstärken diesen Effekt.

Safety by Design ist ein zentraler Bestandteil moderner Entwicklung industrieller Netzteile und Leitungen. Durch die frühzeitige Integration von Sicherheits- und EMV-Aspekten, unterstützt durch Risikoanalysen, Normvergleiche und praxisnahe Beispiele, werden Normen erfüllt, Zuverlässigkeit gesteigert, Ausfallrisiken minimiert und Folgekosten reduziert.