Gehäuse schützen Elektronik vor Umwelteinflüssen und verleihen ihr eine optisch ansprechende Oberfläche. Zwar unterscheiden sich die technischen Anforderungen von Fall zu Fall, doch nicht immer muss ein Gehäuse für eine bestimmte Anwendung neu entworfen werden, was zeit- und kostenintensiv ist.
Um die Anforderungen unterschiedlicher Anwendungen zu erfüllen, umfassen die Produktportfolios der Hersteller zahlreiche Aluminiumgehäuse. Darunter finden sich Schalengehäuse sowie Profilgehäuse, die sich nach kundenspezifischen Vorgaben umgestalten lassen.
Universelle Schalengehäuse lassen sich in Höhe, Breite und Tiefe variieren. Sie bestehen aus Halbschalen, die mithilfe von Einpressmuttern und Schrauben miteinander verbunden werden. In der Unterschale befinden sich fest integrierte Gewindebuchsen, um eine Montage- oder Leiterplatte zu befestigen. Deren Position und Höhe sind ebenso frei wählbar wie die Gehäuseparameter.
Für Anwendungen mit elektronischen Bauelementen, die hohe Verlustleistungen haben oder wo die Entwärmung der eingebauten Elektronikkomponenten durch eine hohe Bestückungsdichte besonders erschwert ist, eignen sich Gehäuse mit integrierten Kühlkörperprofilen, die als Deckblech fungieren (Bild 1). Solche Varianten kombinieren variable Gehäuseparameter mit guten Wärmeableiteigenschaften. Fischer Elektronik beispielsweise offeriert hierzu ein breites Sortiment von Kühlkörperprofilen mit verschiedenen Breiten, Höhen, Kühlrippengestaltung und mit unterschiedlichen Wärmeableitwerten.
Bei Profilgehäusen bilden Aluminiumstrangpressprofile den Hauptgehäusekörper. Es kann sich dabei um geschlossene Tubusprofile oder einseitig offene Halbschalenprofile handeln. Die Breite und Höhe der Gehäuse werden durch die eingesetzten Profile bestimmt. Die Länge ist variabel. Konturelemente wie Führungsnuten, um Montage- oder Leiterplatten aufzunehmen, werden schon beim Strangpressen mit eingebracht. Den Abschluss der Gehäuse bilden front- und rückseitige Deckelplatten.
Benötigen Kunden nicht nur eine variable Gehäuselänge, sondern auch eine kundenspezifische Breite, so bieten sich Gehäuse an, deren Seitenwände aus Profilen bestehen und mittels Deck- und Bodenblech kombiniert werden. Die front- und rückseitigen Deckelplatten sowie die Deck- und Bodenbleche lassen sich vergleichsweise einfach in verschiedenen Abmessungen fertigen (Bild 2).
Ob sich ein Anwender für ein Tubus- oder ein Halbschalenprofil als Gehäusekörper entscheidet, hängt von den Anforderungen an das Gehäuse ab. Müssen Anwender häufiger auf die im Gehäuse platzierte Elektronik zugreifen, zum Beispiel für regelmäßige Wartungsarbeiten, so bietet sich ein Gehäusetyp bestehend aus zwei Halbschalen an, während sich bei Geräten, die einen hohen IP-Schutz benötigen, ein Tubusprofil besser eignet.
Haben Kunden im Standardsortiment ein passendes Gehäuse gefunden, so benötigen sie dies häufig mit speziellen Bearbeitungen (zum Beispiel Ausbrüche für Stecker oder Schalter). Gehäuse aus Aluminium lassen sich mittels verschiedener Fertigungsverfahren einfach mechanisch modifizieren. Gleiches gilt für die Oberflächenstruktur und die Farbe.
In einer oxidierenden Umgebung bildet Aluminium auf natürliche Weise eine dünne, elektrisch nicht leitende Oxidschicht, die das darunterliegende Leichtmetall vor Korrosion schützt. Um diese Widerstandsfähigkeit der Oberfläche weiter zu steigern sowie die Farbe zu verändern, werden Produkte aus Aluminium eloxiert.
Eloxieren ist eine elektrochemische Oberflächenveredlung, die die natürliche Oxidschicht dicker macht. Das so entstandene farblose Eloxal (elektrolytische Oxidation von Aluminium) isoliert elektrisch, erhöht die Verschleißfestigkeit des Aluminiums und verleiht zudem ein gleichmäßiges Erscheinungsbild.
Neben dem klassischen farblosen Eloxieren lässt sich die Oxidschicht mit speziellen Eloxalfarben einfärben. Aluminiumgehäuse werden standardmäßig meist in den Oberflächenausführungen naturfarben eloxiert (ME) und schwarz eloxiert (SA) angeboten, jedoch sind andere Farben für eine individuelle Gestaltung eines Gehäuses auf Anfrage erhältlich. Typische Eloxalfarben sind Rot, Blau, Grün und Gold (Bild 3).
Für eine feine, matte und hochdekorative Oberflächengüte in Dekorqualität ist auf Kundenwunsch eine Oberflächenbehandlung der Gehäuseelemente durch Sand- oder Glasperlenstrahlen als Vorbereitung für eine Eloxierung möglich, was sich beispielweise für Produkte im Audio-Bereich anbietet.
Zusammengefasst ist eloxiertes Aluminium nicht nur verschleißfest und vor Korrosion geschützt, es eignet sich zudem hervorragend für eine dekorative Anwendung. In einem Umfeld mit starken elektromagnetischen Störungen ist das elektrisch nicht leitende Eloxal allerdings hinderlich.
Für eine EMV-Abschirmung müssen alle Gehäusekomponenten miteinander elektrisch leitend verbunden sein, unterstützt durch eine elektrisch leitende Passivierung (TP, transparent passiviert) der Gehäuseoberflächen. Diese Passivierung verhindert, dass die elektrisch nicht leitende Schicht aus Aluminiumoxid entsteht. Vorteil ist dabei, dass sie statt Chrom(VI)-haltigen Stoffen Titanfluoride enthält und damit den RoHS-Richtlinien entspricht.
Da TP sehr berührungsempfindlich ist, muss die Oberfläche noch zusätzlich mit einer robusten Beschichtung versehen werden. Lackierungen und Pulverbeschichtungen besitzen neben einer guten Schutzwirkung gegen Korrosion auch eine hervorragende Festigkeit gegen mechanischen Verschleiß. Zudem bieten Lackierungen und Pulverbeschichtungen individuelle Gestaltungsmöglichkeiten hinsichtlich der Farbe.
Aufgrund der elektrischen Isolationseigenschaften werden Gehäuse erst passiviert und anschließend im zusammengebauten Zustand lackiert bzw. pulverbeschichtet. Somit bleiben die Kontaktflächen elektrisch leitend.
Bei Gehäuse sind meist individuelle Frästaschen für technische Applikationen, Nuten oder Durchbrüchen für Stecker und Displays (z. B. für Ein- und Ausgänge, Stell- und Regelelemente) gefragt, da sie in den neutralen Standardgehäusen noch nicht vorhanden sind. Mittels moderner CNC-Bearbeitungszentren und Automaten, die höchste Bearbeitungsgüte in Industrie- oder Dekorqualität gewährleisten, lassen sich Standardgehäusen umfangreich bearbeiten und nach kundenspezifischen Vorgaben individuell anpassen.
Kundenspezifische Konturen lassen sich in die Aluminiumprofile und Aluminiumbleche der Gehäuse fräsen. Diese Bearbeitungsmethode zeichnet sich durch eine hohe Toleranzgenauigkeit, eine saubere Kantenglätte und planebene Fräsflächen mit besonderer Güte in Hinsicht auf Ebenheit und Rauheit aus (Bild 4).
Nicht immer sind glatte Schnittkanten zwingend erforderlich. Ausbrüche in Deckelplatten, Deck- und Bodenblechen lassen sich auch mit dem kostengünstigeren Stanzen oder Nibbeln herstellen. Dabei handelt es sich um Trennverfahren zum Ausschneiden und Bearbeiten von Blechen. In der metallverarbeitenden Industrie werden dazu CNC-gesteuerte Stanz-Nibbel-Maschinen eingesetzt, die sich durch eine hohe Produktivität und niedrigen Kosten auszeichnen.
Um Konturen herzustellen, wird eine Blechtafel zwischen einem scharfkantigen Stempel und einer Matrize (Schneidwerkzeuge) gelegt. Der Stempel drückt das Blech mit großer Kraft und Geschwindigkeit in die Matrize und schneidet so die gewünschte Kontur aus. So ist die Herstellung von Außen- und Innenkonturen für Deckelplatten, Deck- und Bodenbleche möglich. Während beim Fräsen die Ecken von Innenkonturen durch die Rotationsbewegung des Fräsers zwangsweise Radien enthalten, lassen sich beim Stanzen und Nibbeln Ausstanzungen ohne Radien fertigen.
Genormte Konturen (z. B. für Steckverbinder) werden meist mit einem Stempel, der speziell für diese Kontur angefertigt wurde, mit einem Hub ausgestanzt. Bei der Herstellung längerer Ausschnitte oder Konturen, für die kein angefertigter Stempel vorliegt, führt das Stanzwerkzeug mehrere Hub-Bewegungen aus. Man spricht dann vom Nibbeln.
Zur optischen Kennzeichnung der eingebrachten Fräsungen und Ausstanzungen sowie für Firmen- oder Produktlogos stehen verschiedene Beschriftungsverfahren zur Verfügung, beispielsweise der digitale UV-Druck, Siebdruck, Tampondruck, Untereloxaldruck sowie Laserbeschriftung (Bild 5).
Neben grundlegenden Kriterien wie der Gehäusegröße und den Umgebungsbedingungen, denen das Gerät später ausgesetzt ist, spielen die Implementierung der Elektronik und ein individuelles Design eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung eines elektronischen Gerätes. Fischer Elektronik bietet nicht nur ein breites Produktsortiment von verschiedenen Gehäusetypen und -größen an, sie unterstützt und berät Kunden auch bei der Wahl und Gestaltung bezüglich kundenspezifischer Bearbeitungen und einer individuellen Farbgebung eines Gehäuses.
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