Gehäuse und Schränke Wann passt welche Qualität in der Gehäusefertigung?

Autor / Redakteur: Jürgen Harpain * / Kristin Rinortner

Qualität liegt im Auge des Betrachters: Auch bei industriellen Produkten wird die Bearbeitungsqualität zunehmend wichtiger. Deshalb sind neben dem Industriestandard immer häufiger Fertigungen in Sicht- und Dekorqualität gefragt.

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Qualitätsprodukte: Besondere Bearbeitungsverfahren und Produktionsabläufe ermöglichen die Herstellung hochdekorativer Aluminiumprodukte nach kundenspezifischen Vorgaben.
Qualitätsprodukte: Besondere Bearbeitungsverfahren und Produktionsabläufe ermöglichen die Herstellung hochdekorativer Aluminiumprodukte nach kundenspezifischen Vorgaben.
(Bild: Fischer Elektronik)

Das äußere Erscheinungsbild von Konsumgütern ist oftmals kaufentscheidend. Das, was sich bei Consumer-Produkten bereits etabliert hat, wird zunehmend für industrielle Produkte gefragt und gefordert. Daher finden auch elektromechanische Komponenten mit einer sehr hohen Bearbeitungsqualität bereits in vielen technischen Gebrauchsgütern ihre Anwendung.

Hersteller elektromechanischer Komponenten für das Wärmemanagement, die Gehäuse- und Steckverbindertechnik wie Fischer Elektronik stellen nach kundenspezifischen Vorgaben und Zeichnungen verschiedene Kühlkörper- und Gehäuselösungen mittels CNC gesteuerter Maschinen her.

Das Tagesgeschäft bildet allerdings die Fertigung dieser Komponenten nach einem allgemeinen Industriestandard. Bei den meistens technischen Applikationen ist eine Bearbeitung der Standard- oder Sonderprodukte nach dem genannten Industriestandard völlig ausreichend.

Gängige Qualität: Der Industriestandard

Industriestandard bedeutet, dass durch die mechanische Bearbeitung Bearbeitungsspuren, beispielsweise Fräsverläufe oder Nibbelkanten, sichtbar sind. Sie spielen jedoch in der Gesamtbetrachtung eine untergeordnete Rolle. Zunehmend ändern sich die Kunden- bzw. Qualitätsansprüche und auch die industriellen Produkte sollen vermehrt ein ansprechendes Erscheinungsbild haben.

Als Beispiel sei ein schwarz eloxierter Strangkühlkörper genannt. Dieser benötigt zur Oberflächenbeschichtung Kontaktstellen, sogenannte Klammerstellen, die nach der Beschichtung blank bleiben und somit für den Anwender sichtbar sind. Die Klammerstellen haben keinen technischen Einfluss auf die Entwärmungsleistung des Kühlkörpers, werden aber kundenseitig vielfach nicht gewünscht.

Verbaut der Kunde diesen Kühlkörper in oder mit einer hochwertigen Elektronik, so könnte ein nicht perfekt aussehender Kühlkörper für den Betrachter assoziieren, dass ebenfalls das Endprodukt von schlechter Qualität ist. Die technischen Erfordernisse müssen gegeben und erfüllt werden, aber auch die Optik ist oft entscheidend für die Vermarktung und den daraus resultierenden Verkaufserfolg eines Produktes.

Wann ist ein Produkt fehlerhaft?

Die Fertigung eines Endproduktes in einer spezifischen Qualität erfordert eine genaue Analyse der technischen Machbarkeit und Umsetzung. Das Wort Qualität und das daraus entstehende Produkt wird in der Fachliteratur auf unterschiedliche Weise beschrieben.

Je nach Ausführung haben aber alle Definitionen im Kern die gleiche Aussage: Qualität ist als Grad der Übereinstimmungen zwischen den Ansprüchen und den Erwartungen an ein Produkt inklusive dessen Eigenschaften zu sehen. Mittels eines genau definierten Soll-Ist-Vergleichs müssen alle Merkmale eines Produktes den Anforderungen entsprechen. Jede Nichterfüllung bzw. Abweichung vom Soll führt zwangsläufig beim Soll-Ist-Vergleich zu einem Fehler und somit zu einem fehlerhaften Produkt.

Um die beschriebenen Abweichungen zu vermeiden – und auch von Kundenreklamationen – hat Fischer Elektronik seine eigenen Qualitätsstandards mit dem Namen „Industrie-, Sicht- und Dekorteile“ definiert und im Unternehmen eingeführt. Bei einem Industrieteil erfolgt die mechanische Bearbeitung, aber auch der innerbetriebliche Transport, nach einem industriellen Standard, d. h. ohne jegliche Ansprüche an die zu erzielende Oberfläche.

Bearbeitungsspuren durch den Einsatz von Fräs-, Dreh- oder Stanzwerkzeugen sowie auch die bereits genannten Kontaktierungsstellen für das farbliche Eloxieren sind zulässig, da diese in der Gesamtbetrachtung eher eine untergeordnete Rolle spielen.

Fertigung von Sicht- und Dekorteilen

Bei einem Sichtteil hingegen müssen vom Kunden auf der dazugehörigen Fertigungszeichnung Sichtflächen angegeben werden. Sichtflächen beschreiben bei dem späteren Einsatz des Produktes für den Anwender sichtbare Bereiche, welche keinerlei Beschädigungen wie Verformungen, Kratzer, Riefen oder Fräs- und Sägespuren, aber auch blanke Kontaktierungspunkte zum Anodisieren, aufweisen dürfen.

Als klassisches Beispiel soll eine Frontplatte dienen. Diese ist von vorne und an den umlaufenden Kanten für den Anwender sichtbar, muss somit tadellos bearbeitet und verarbeitet sein. Auf der Rückseite, welche meistens durch ein folgendes Gehäuse verdeckt wird, spielt dieser Punkt eine nicht so entscheidende Rolle.

Nicht so allerdings bei einer noch höheren Qualitätsstufe, dem Dekorteil. Ein Dekorteil ist ähnlich einem Sichtteil zu bewerten, nur dass die Beschaffenheit des Basismaterials besonders behandelt werden muss um ein dekoratives Aussehen zu erreichen.

Höchste Qualitätsstufe: Das Dekorteil

Bei einem Dekorteil müssen bzw. dürfen alle Flächen, auch die Rückseite der Frontplatte bei dem zuvor genannten Beispiel, keine Fehlerbilder aufweisen, die das Gesamterscheinungsbild beeinflussen. Dekorteilaufträge in der Produktion werden mittels spezieller Fertigungswerkzeuge und -maschinen, Materiallieferanten sowie Verpackungsmaterialien umgesetzt.

Bild 1: Eine exakte Machbarkeitsanalyse sowie die technische Unterstützung bei der Entwicklung und Konstruktion bieten dem Kunden einen echten Mehrwert.
Bild 1: Eine exakte Machbarkeitsanalyse sowie die technische Unterstützung bei der Entwicklung und Konstruktion bieten dem Kunden einen echten Mehrwert.
(Bild: Fischer Elektronik)

Der Produktionsstart von Sicht- und Dekorteilen erfordert im Vorfeld ein ausführliches Kundengespräch, um alle möglichen Anforderungen festzuhalten und umzusetzen. Oftmals driften die fertigungstechnisch machbaren Qualitäten zwischen den Anforderungen des Kunden und den Möglichkeiten des Lieferanten auseinander. Machbarkeiten und Fertigungsmöglichkeiten müssen in Zusammenarbeit mit dem Auftraggeber detailliert besprochen werden.

Neben dem Fachgespräch mit dem Anwender müssen sämtliche Anforderungen, beispielsweise die unvermeidbaren Toleranzen, die Oberflächenansprüche, die Oberflächenbearbeitungen, das interne Handling während der Produktion und auch die verwendeten Verpackungsmaterialien, in den Arbeitspapieren mit dazugehöriger Fertigungszeichnung aufgeführt sein.

Projektgespräche mit Mitarbeitern und Kunden

Darüber hinaus ist es notwendig, in einem Projektmeeting sämtliche am Produktionsprozess beteiligten Mitarbeiter über die Kundenanforderungen inklusive deren Besonderheiten zu informieren.

Bild 2: 
Sicht- und Dekorteile mit einer hochwertigen Bearbeitungsqualität sind besonders häufig im Bereich der „High End“-Produkte gefragt und gefordert.
Bild 2: 
Sicht- und Dekorteile mit einer hochwertigen Bearbeitungsqualität sind besonders häufig im Bereich der „High End“-Produkte gefragt und gefordert.
(Bild: Fischer Elektronik)

Um die geforderte Kundenqualität zu erzielen, muss auch das richtige Grundmaterial ausgewählt werden. Wünscht der Kunde zum Beispiel eine dekorative Frontplatte aus Aluminium, besteht viel Spielraum, da Aluminium nicht gleich Aluminium ist. Besonders hochreine Legierungen erfordern gleichfalls spezielle Werkstofflieferanten.

Schlechte, unreine bzw. minderwertige Aluminiumlegierungen sind im Vorfeld kaum zu erkennen und machen sich häufig leider erst nach der mechanischen Bearbeitung bemerkbar, wenn das Endprodukt zur Oberflächenbehandlung weitergereicht wird.

Insbesondere nach dem Anodisieren von Aluminiumprodukten werden Verunreinigungen in der Legierung durch eine starke Fleckenbildung sichtbar, die für die Oberflächenqualität bei Dekorteilen nicht zu gebrauchen sind. Somit ist es zwingend erforderlich, die verwendeten Qualitäten der Grundwerkstoffe beim Lieferanten in Form von Materialzeugnissen zu erfragen oder ggf. durch Beizproben zu überprüfen.

Materiallieferanten mit ins Boot holen

Des Weiteren ist es ratsam, auch den Materiallieferanten mit ins Boot zu holen und diesen darüber zu informieren, dass die verwendeten Grundwerkstoffe in hochwertigen, dekorativen Produkten ihre Anwendung finden. Darüber hinaus muss seitens des Lieferanten gewährleistet werden, dass es durch eine fachgerechte Umverpackung während des Transports zu keinen Beschädigungen kommt.

Bei stranggepressten Aluminiumerzeugnissen, beispielsweise bei Kühlkörpern oder Materialzuschnitten aus Aluminium, sind oftmals fertigungsbedingte Strukturen wie Pressriefen oder -streifen auf der Endoberfläche sichtbar. Diese sind gleichfalls, wie zum Beispiel durch einen Fräser verursachten Strukturen, nicht vermeidbar und müssen durch eine nachträgliche Oberflächenbearbeitung kaschiert bzw. entfernt werden.

Arten der Oberflächenbearbeitung

Hierzu bieten sich verschiedene Oberflächenbearbeitungen an. Das Schleifen erzeugt, je nach Korngröße des Schleifbandes, eine feine bis grobe Oberflächenstruktur, welche zur Homogenisierung des Schleifbildes in einem weiteren Arbeitsgang gescotscht werden kann.

Gerade bei geschliffenen Oberflächen ist es ratsam, das Oberflächenfinish im Vorfeld mit dem Kunden festzulegen, noch besser dieses mit Hilfe von Referenzmustern zu spezifizieren. Sollte ein Schleifverfahren aufgrund der Oberflächenstruktur nicht gewünscht oder passend zum Endprodukt sein, so kann eine weitere Vorbehandlung durch verschiedene Strahlverfahren mit unterschiedlichen Strahlmedien erfolgen.

Mit Strahlmitteln wie Sand, Stahl, Glas und Kunststoff veredelte Oberflächen ergeben eine visuell „raue“ Struktur, das vorher genannte Schleifen und Polieren eine „feinere“ Struktur. Die Korngröße der verwendeten Strahl- und Schleifmittel ergeben die Haptik bzw. die Beschaffenheit der Endoberfläche. Beide Verfahren eignen sich hervorragend als Vorbehandlung für das Eloxieren, aber auch für glänzende Oberflächenüberzüge wie Nickel-, Chrom- und Goldschichten.

Möglichkeiten der finalen Oberflächenbearbeitung

Die bereits angesprochenen Fertigungsstrukturen im Grundwerkstoff Aluminium werden oftmals durch eine angepasste Oberflächenbearbeitung mit anschließenden Endfinish, beispielsweise mittels anodischer Oxidation entfernt und veredelt. Eloxalschichten bieten dem Anwender sowohl eine korrosionsbeständige, dauerhafte, kratz- und verschleißfeste als auch glatte Oberflächenbeschichtung mit hohem Glanzgrad. Zusätzlich kann sie in verschiedenen Farben nach kundenspezifischen Vorgaben eingefärbt werden.

Eloxierte Oberflächen und deren taktile Wahrnehmung sind für viele technische Applikationen gewünscht und ausreichend. Neben eloxierten Oberflächen sind die abdeckenden Verfahren eine weitere Möglichkeit der Veredelung. Beschichtungen mit Zwei-Komponenten-Lacken, wie Nextel oder Pulver, führen zu einer fest haftenden, optisch und haptisch hochwertigen Oberfläche.

Hauptmerkmale sind neben vielfältigen Farbvarianten eine unempfindliche, kratz-, schlag- und abriebfeste Beschichtung mit einem ausgezeichneten Schutz gegen Korrosion und Chemikalien sowie guter elektrischer Isolation.

So gelingt hohe Qualität und ansprechendes Design

Umfangreiche mechanische Bearbeitungsmöglichkeiten sowie Veredelungen der Oberfläche durch unterschiedliche Verfahren sind heute aus dem Portfolio eines Kühlkörper- und Gehäuseherstellers nicht mehr wegzudenken. Die Design-Findung in enger Zusammenarbeit mit dem Kunden ist essentiell und erfordert umfangreiche mechanische Anpassungsmöglichkeiten.

Bild 3: 
Kundenspezifische Kühlkörperlösungen werden wärmetechnisch simuliert und optimal auf die verbaute Elektronik angepasst sowie nach Kundenvorgaben bearbeitet.
Bild 3: 
Kundenspezifische Kühlkörperlösungen werden wärmetechnisch simuliert und optimal auf die verbaute Elektronik angepasst sowie nach Kundenvorgaben bearbeitet.
(Bild: Fischer Elektronik)

Fertigungstechnisch optimal hergestellte Fräsbearbeitungen oder Durchbrüche jeglicher Art für Anschlüsse, Anzeige- und Bedienelemente liefern die Schnittstelle zur eingebauten Elektronik. Mittels modernster CNC-Bearbeitungszentren und -Automaten lassen sich die wichtigen Kriterien einer optimalen Bearbeitungsqualität in Verbindung mit einer präzisen Passgenauigkeit zur Position der innenliegenden Elektronik erreichen.

Neben der mechanischen Bearbeitung gibt es unterschiedliche Beschriftungsverfahren. Besondere Einsatzgebiete und auch Sicht- und Dekorteile erfordern eine dauerhafte und gute Lesbarkeit, selbst nach Einwirken von Lösungs- und Reinigungsmitteln. Unterschiedliche Beschriftungsverfahren mittels YAG-Laser oder Siebdruckverfahren erschließen eine hochwertige Qualität und die notwendige Information zur verbauten Elektronik.

* Jürgen Harpain arbeitet als Entwicklungsleiter bei Fischer Elektronik in Lüdenscheid.

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