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Gehäusetechnik Wandelbare Einhausungen für die Elektronik

| Autor / Redakteur: Heinrich Epp * / Kristin Rinortner

Empfindliche elektronische Baugruppen und Komponenten erfordern ein geeignetes Gehäuse, das auch visuell ansprechend ist. Bevorzugt werden wirtschaftliche und benutzerspezifisch anpassbare Lösungen.

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Bild 1: Verschiedenartige Aluminiumkleingehäuse ermöglichen zahlreiche kundenspezifische Lösungen
Bild 1: Verschiedenartige Aluminiumkleingehäuse ermöglichen zahlreiche kundenspezifische Lösungen
(Bild: Fischer )

Für den effizienten Einsatz elektronischer Baugruppen, wie sie heutzutage in nahezu jedem Industriezweig verwendet werden, sei es ein Labor oder ein Telekommunikationsbetrieb, eine Fertigungshalle oder Arztpraxis, bedarf es vielseitiger, funktioneller und individuell gestalteter Gehäuse. Diese sollen die Elektronikkomponenten in erster Linie vor Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit, Schmutz, Staub sowie elektromagnetischen Störungen schützen.

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Neben dieser Hauptanforderung müssen je nach Einsatzbereich des Gehäuses weitere funktionelle Anforderungen erfüllt werden. Dazu zählen zum einen die einfache Montage sowie die Langlebigkeit des Gehäuses, die Kühlfähigkeit und nicht zuletzt ein ansprechendes Design, das dem aktuellen Stand der Technik entspricht.

In vielen Anwendungsfällen wird Aluminium den gängigen Gehäusewerkstoffen, wie zum Beispiel Stahl und Kunststoff, vorgezogen. In Bereichen, in denen der Einsatz von Kunststoffgehäusen aus technischen Gründen ungünstig ist, bringen Aluminiumgehäuse einen erheblichen Gewichtsvorteil gegenüber Gehäusen aus Stahl (das spezifische Gewicht von Aluminium beträgt 2,7 kg/dm, das von Stahl 7,8 kg/dm).

Weitere Vorteile sind die hohe Stabilität und die lange Lebensdauer in Kombination mit guter elektrischer und thermischer Leitfähigkeit. Trotz hoher Robustheit lässt sich der Werkstoff Aluminium leicht verarbeiten und bietet gleichzeitig hervorragende Design- und Gestaltungsmöglichkeiten.

Aluminium als Gehäusewerkstoff

Insofern ist es nicht überraschend, dass ein stetig steigender Trend zu Aluminiumgehäusen in der Industrie zu verzeichnen ist.

Durch moderne Fertigungsverfahren wie dem Strangpressen können die aus Aluminiumprofilen bestehenden Seitenwände oder Tubusprofile des Gehäuses kostengünstig und nach Kundenwunsch individuell angerfertigt werden.

Dadurch besteht die Möglichkeit, Aluminiumprofile, die eine sehr komplexe Geometrie aufweisen, einfach herzustellen, ohne dass es eine spätere aufwendige Nachbearbeitung der Profile notwendig ist. So können zum Beispiel Führungsnuten erzeugt werden, die zur horizontalen oder vertikalen Aufnahme von Leiterplatten, Montageplatten oder elektronischen Einbauelementen im Gehäuse verwendet werden können.

Zwei dieser extrudierten Aluminium-Halbschalen-Profile werden über eine spezielle Nut- und Federgeometrie aufeinander gesetzt und bilden somit den Grundkörper, den so genannten Tubus, für das Aluminiumkleingehäuse AKG (Bild 1). Die durch das kostengünstige Stanznibbel-Verfahren hergestellten Deckelplatten werden stirnseitig mit dem Grundkörper verschraubt und bilden somit ein geschlossenes und stabiles Gehäuse, das eine vielseitige und individuelle Gestaltung ermöglicht.

Die spanlose und sichere Verschraubung der Gehäusedeckelplatten findet über in den Profilen integrierte Schraubkanäle statt, die in einem weiteren Arbeitsgang gewindet werden. Damit lassen sich dank unterschiedlicher Profilgrößen und Profiltypen verschiedene Versionen und Funktionalitäten realisieren.

Die bereits erwähnten 1,8 mm breiten integrierten innenliegenden Führungsnuten, die in einem vorgegebenen Raster von 4 mm angeordnet sind, ermöglichen den Einschub von 100-mm-Europakarten, Doppeleuropakarten sowie ungenormten Leiterplatten. Durch universelle Tragschienenbefestigungen aus Aluminium oder Kunststoff, die an den Deckelplatten oder Gehäuseprofilen befestigt werden, können AKG Gehäuse an allen 35-mm-Tragschienen gemäß DIN EN 50022 schnell, einfach und sicher montiert werden.

Kleingehäuse für die Wand- und Deckenmontage

Profilausführungen mit zusätzlichen, fest eingebauten Befestigungslaschen geben dem Anwender die Möglichkeit, Aluminiumkleingehäuse unter anderem für eine Wand- oder Deckenmontage einzusetzen. Um die Montage zu erleichtern, werden die Befestigungslaschen mit Aussparungen für die Schrauben ausgestattet, welche in ihrer Größe und Position kundenspezifisch anpassbar sind.

Eine weitere Variante mit außenliegenden Kühlrippen zur besseren Wärmeableitung aus dem Gehäuseinneren an die Umgebung ist ebenfalls vorhanden. Bei einigen Höhenvarianten der Aluminiumkleingehäuse besteht die Möglichkeit der direkten stirnseitigen Montage von genormten D-Sub-Steckverbindern unterschiedlicher Polzahlen, ohne dass eine standardmäßige Deckelplatte notwendig ist.

Kunststoff und Aluminium, das perfekte Zusammenspiel

Nicht nur die Funktionalität und die Modifizierbarkeit spielt eine erhebliche Rolle, auch ein elegantes äußeres Erscheinungsbild wird immer häufiger gefragt. Hierfür gibt es eine weitere Gehäusebaureihe der Aluminiumkleingehäuse.

Die bei den „umlaufenden Dichtungen“ der Gehäusekonstruktion AKG D eingesetzten Weichkomponenten-Kunststoffe (TPE) stellen nicht nur ein Designelement dar, das dem Gehäuse eine ansprechende Optik verleiht, sondern garantieren auch den rutschfesten und sicheren Einsatz als Tischgehäuse. Darüber hinaus sind die Kunststoffe UV beständig, widerstandsfähig gegenüber Reinigungsmitteln und mechanischer Einwirkung.

Neben der Standardfarbe kobaltblau können viele kundenspezifische Farbtöne hergestellt werden (Bild 2). Sämtliche Ausführungen der Gehäuseserie stehen standardmäßig in drei unterschiedlichen Längen sowie in schwarz- und naturfarbig eloxierten Oberflächenausführungen zur Verfügung.

Gehäuse durch Wärmeableitung zuverlässig gekühlt

Die hohe Abwärme, auch Verlustwärme genannt, die von modernen dicht bestückten Leiterplatten erzeugt wird, stellt immer größere Anforderungen an das Kühlkonzept der verwendeten Gehäuse. Denn sollte diese Abwärme ein kritisches Maß erreichen, kann dies zu schweren und dauerhaften Schäden an der Elektronik führen. Von Fehlern und Störungen bis hin zum Totalausfall eines Systems wäre alles möglich.

Dies hätte beispielsweise in einer großen automatisierten Fertigung folgenschwere Auswirkungen. Da Energie, in egal welcher Form weder zerstört noch verloren gehen kann, muss diese so schnell wie möglich aus dem geschlossenen System an die Umwelt abgeleitet werden.

Eine der Möglichkeiten dieses Problem in den Griff zu bekommen, ist der Einsatz von so genannten Wärmeableitgehäusen oder Kühlrippengehäusen, die eine gute Entwärmung und ein ansprechenden Design verbinden (Bild 3).

Bei der Herstellung der Gehäuse spielt die Auswahl des geeigneten Werkstoffes eine wesentliche Rolle. Dank ihrer sehr hohen thermischen Leitfähigkeit bieten sich Kupfer und Aluminium als Gehäusewerkstoff an. Jedoch wird hier aufgrund des hohen Kupferpreises sowie des hohen spezifischen Eigengewichtes von Kupfer hauptsächlich auf Aluminium zurückgegriffen.

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