Gerätegehäuse Wenn es ein bisschen mehr sein darf ...

Autor / Redakteur: Fatih Sahin * / Kristin Rinortner

Die Ansprüche an die Elektronik sind so hoch wie noch nie und auch die „Hülle“ hat die Aufgabe sich zu beweisen. Wer sein Produkt von der breiten Masse abheben möchte, muss aber vor allem beeindrucken.

Firmen zum Thema

Gerätegehäuse: Spätestens wenn die Elektronik entwickelt ist, benötigt man das passende Gehäuse.
Gerätegehäuse: Spätestens wenn die Elektronik entwickelt ist, benötigt man das passende Gehäuse.
(Bild: Fischer)

Elektronik benötigt eine geeignete „Hülle“. Sind die technischen und optischen Anforderungen bekannt, kann die Suche nach einem geeigneten Gehäuse beginnen. Hierzu bieten Kataloge und Internetseiten von Gehäuseherstellern eine große Produktvielfalt an. Wer jedoch die Anforderungen nicht kennt, muss diese zunächst definieren. Hierbei gilt der Spruch „So viel wie nötig, so wenig wie möglich“.

Bildergalerie

Gehäuse werden heutzutage aus unterschiedlichen Werkstoffen gefertigt. Generell wird zwischen Kunststoff- und Metallgehäusen unterschieden. Kunststoffgehäuse bestehen meist aus den amorphen Thermoplasten Polycarbonat (PC) oder Acrylnitrilbutadienstyrol (ABS). Diese Kunststoffe zeichnen sich durch die hohe elektrische Durchschlagfestigkeit und eine geringe Dichte von etwa 1 bis 1,2 g/cm³ aus. Die glasfaserverstärkten Kunststoffe (GFK) sind chemisch widerstandsfähig und auch mechanisch stark belastbar.

Kunststoffgehäuse eigenen sich besonders für Handgeräte, die keinen hohen thermischen Belastungen ausgesetzt werden. Für die elektromagnetische Verträglichkeit werden Kunststoffgehäuse mit elektrisch leitenden Lacken oder thermoplastischen Harzen beschichtet. Diese Beschichtungen sind mit Graphit-, Nickel-, Kupfer- oder Silberpigmenten verfüllt, die mit steigender Schichtstärke eine größere Abschirmung ermöglichen.

Metallgehäuse bestehen meist aus den Werkstoffen Aluminium oder Stahl. Reines Aluminium besitzt eine Dichte von 2,7 g/cm³ und ist damit doppelt so schwer wie PC oder ABS, jedoch deutlich leichter als Stahl. Es zeichnet sich besonders durch die gute Zerspanbarkeit und die hohe Wärmleitfähigkeit von 220 (W/m*K) aus. Für eine dauerhaft schützende und dennoch elektrisch leitende Oberfläche kann durch Passivieren eine Konversionsschicht erzeugt werden. Hinsichtlich der Störfestigkeit ist dies von Vorteil. Aluminium ist ebenfalls eine kostengünstige Alternative zu Kunststoff. Einsatzbereiche sind Gehäuse aus Strangpressprofilen oder Blechbiegeteilen.

Größere Gehäuse wie Schaltschränke werden wegen der hohen Festigkeit aus Stahlblechen konstruiert. Stahl hat eine Dichte von 7,85 g/cm³ und ist somit etwa dreimal mal so schwer wie Aluminium. In der Lebensmittel- und der chemischen Industrie werden gerne Edelstähle, wie V2A oder V4A verwendet. Edelstähle sind hoch korrosionsbeständig, sowohl thermisch als auch mechanisch hoch belastbar. Bedingt durch die hohe Festigkeit lassen sich Edelstähle nur mit höherem Aufwand spanend bearbeiten (Bild links).

Gehäuse bieten Schutz vor Umwelteinflüssen

Wer seine Elektronik mittels eines Gehäuses vor rauen Umgebungsbedingungen wie Staub oder Wasser schützen möchte, sollte sich früh genug mit dem Thema IP-Schutz auseinander setzen. Denn ein nachträglicher Versuch, die Gehäuseschutzklasse zu erhöhen, ist meist nur mit sehr großem Aufwand und Kosten verbunden.

IP bedeutet International Protection und wird in der europäischen Norm „DIN EN 60 529“ definiert. Darin wird der Schutzgrad eines Gehäuses mit einem zweistelligen IP-Code in Schutzklassen unterteilt. Die erste Ziffer steht für den Berührungs- und Fremdkörperschutz. Die zweite Ziffer steht für den Wasserschutz. Ein IP68 klassifiziertes Gehäuse ist demnach staub- und bei dauerhaftem Untertauchen wasserdicht. Eine Übersicht zu den Schutzklassen gibt Tabelle 1.

Elektromagnetische Verträglichkeit

Die Störfestigkeit, meist als elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) bezeichnet, gewinnt bei Gehäusen immer mehr an Bedeutung. Sie ist durch die EMV-Richtlinie und die EMV-Norm klar geregelt. Die Störfestigkeit kennzeichnet den störungsfreien Betrieb von elektrischen Betriebsmitteln im unmittelbaren Umfeld zueinander.

So darf ein elektrisches Gerät in gewissem Umfang keine anderen Geräte in der Funktion stören oder sich selbst von diesen stören lassen. Bedingt durch die hohe Packungsdichte auf Leiterplatten und die hoch getakteten Signale ist eine gute Abschirmung der Elektronik unumgänglich. Durch eine Abschirmung auf der Leiterkarte können elektromagnetische Störungen zum größten Teil abgefangen werden.

Ein Gehäuse kann die Abschirmung der Platine zusätzlich unterstützen. Erforderlich ist dazu eine elektrisch leitende Kontaktierung der Gehäuseteile zueinander. Um Gehäuseteile großflächig miteinander leitend zu kontaktieren können Dichtungen mit elektrisch leitenden Füllstoffen wie Aluminium, Graphit, Kupfer, Nickel oder Silber verwendet werden (Bild 1).

Artikelfiles und Artikellinks

(ID:43170803)