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(Bild: CTX Thermal Solutions)

Eckdaten

Die sechs wichtigsten Fragen bei der Auswahl von Elektronikgehäusen:

  • Wie groß muss das Gehäuse sein und wie viel Bauraum steht zur Verfügung?
  • Welches Material passt am besten zu den Umgebungsbedingungen und bietet den erforderlichen EMV- und/oder IP-Schutz?
  • Wie viele Gehäuse werden benötigt und welches Herstellungsverfahren eignet sich dafür am besten?
  • Wie muss das Gehäuse für den Einsatz bearbeitet werden und welches Zubehör wird benötigt?
  • Benötigt der Einsatz des Gehäuses ein besonders Design beziehungsweise eine spezielle Oberflächenbehandlung?
  • Muss das Gehäuse neben Schutz auch eine Kühlfunktion erfüllen?

Gehäusegröße: Grundsätzlich gibt der Platzbedarf der Elektronik die Gehäusegröße vor. Wird das Gehäuse in eine größere Einheit wie eine Maschine oder einen Schaltschrank eingebaut, muss der hierfür zur Verfügung stehende Bauraum ebenfalls berücksichtigt werden.

Material: Die Wahl des Gehäusematerials wird von zahlreichen Faktoren beeinflusst. Dazu gehören unter anderem die Umgebungsbedingungen, denen das Gehäuse ausgesetzt ist, und ob die Elektronik einen besonderen EMV-Schutz benötigt. Robuste Aluminiumprofil- oder -druckgussgehäuse eignen sich in der Regel problemlos für den Outdoor-Einsatz. Dichtungen – beispielsweise aus Polyurethan – erhöhen den IP-Schutz zusätzlich. Blechbiegegehäuse aus Edelstahl sind dagegen prädestiniert für den Indoor-Einsatz und hier speziell für Branchen, in denen eine hohe Sauberkeit gewährleistet werden muss – wie zum Beispiel in der Pharma- und Lebensmittelindustrie.

Einzelteil oder Serie: Die Frage nach der Anzahl der benötigten Gehäuse eines Typs bestimmt üblicherweise die Wahl des Produktionsverfahrens. Bei einzelnen Spezialgehäusen kann es wirtschaftlich sein, sie aus dem Vollen zu fräsen. Für größere Serien lohnt sich dagegen die Anfertigung eines Werkzeugs zur Herstellung belastbarer Druckgussgehäuse. Blech- oder Stanzbiegegehäuse sind vergleichsweise kostengünstig in der Produktion. Sie eignen sich sowohl für Einzelgehäuse als auch für kleine oder große Serien.

Bearbeitung und Zubehör: Von der Art der Applikation hängen neben dem zu wählenden Material und der Optik des Gehäuses auch seine Bearbeitung und eventuell erforderliches Zubehör ab. So werden beispielsweise Aluminiumdruckgussgehäuse häufig einer CNC-Präzisionsbearbeitung unterzogen, um an den Anbauflächen die erforderliche Oberflächenpräzision zu erreichen. Ebenso müssen Anzahl und Platzierung von Bohrungen für Kabeldurchführungen oder die Montage von Schaltern und Drehknöpfen berücksichtigt werden sowie Ausfräsungen für Stecker, Kühlschlitze oder Aufnahmen von Tastaturen und Displays.

Soll das Elektronikgehäuse an der Wand befestigt werden, können entsprechende Montagehalterungen vorgesehen werden. Für Tischgehäuse ist gegebenenfalls die Ausstattung mit Stellbügeln erforderlich. Bei mobilen Gehäusen könnte es sinnvoll sein, einen Traggriff vorzusehen.

Oberflächenbehandlung: Wird das Elektronikgehäuse in einem anderen Gerät oder Schrank verbaut, spielt die Optik in der Regel eine untergeordnete Rolle – hier kommt es ausschließlich auf die Funktionalität an. Dies sieht jedoch anders aus, wenn das Gehäuse offen sichtbar installiert wird. Auch bei technischen Produkten kauft heute das Auge mit. Der Anwender sieht zwar in erster Linie die technischen Anforderungen, umso besser ist es jedoch, wenn das Ganze dann auch noch schick verpackt ist. Die Aluminiumprofil- und -druckgussgehäuse können einer speziellen Oberflächenbehandlung unterzogen und wahlweise eloxiert, lackiert, chromatiert oder pulverbeschichtet werden. Auch mit Sand oder Glasperlen gestrahlte Oberflächen sind lieferbar. Die Gehäuse in Stanzbiegetechnik werden aus Aluminium, Edelstahl sowie unbehandeltem oder verzinktem Stahlblech gefertigt. Bei Bedarf können auch sie einer professionellen Oberflächenbehandlung unterzogen sowie wahlweise gestanzt, genibbelt und mit Einpressbolzen oder -buchsen versehen werden. Diese Behandlung gilt auch für die projektspezifisch ausgeführten technischen Aluminiumteile, die auf Wunsch gelasert und/oder abgekantet und mit integrierten Gewindebolzen ausgestattet werden können. Ein abziehbarer Einkomponentenlack schützt die Oberfläche vor Schäden.

Ist Kühlung erforderlich? Viele Metallgehäuse schützen die Elektronik nicht nur, sondern übernehmen gleichzeitig eine kühlende Funktion. In diesem Fall ist bei der Konzeption des Gehäuses neben allen oben genannten Aspekten auch die während des Gerätebetriebs anfallende Verlustleistung zu berücksichtigen. Ist diese gering, kann gegebenenfalls bereits ein Blechbiegegehäuse die entstehende Wärme ableiten. Bei höheren Verlustleistungen empfiehlt sich allerdings ein Aluminiumprofil- oder -druckgussgehäuse, das zur optimalen Entwärmung wahlweise mit integrierten Lüftungsschlitzen, äußeren Kühlrippen und/oder Kupferinlays ausgestattet ist. Eine schwarze Lackierung erhöht zudem den Wärmeabtransport über Strahlung. Muss viel Wärme schnell abgeführt werden, empfiehlt sich die zusätzliche Integration eines Lüfters. Hierbei ist allerdings zu berücksichtigen, dass jedes bewegliche Teil den Wartungsaufwand erhöht.

Lesen Sie auf der nächsten Seite mehr über applikationsspezifische Elektronikgehäuse und Gehäuse mit Zusatznutzen.

Applikationsspezifische Elektronikgehäuse

Elektronikgehäuse, bei deren Konzeption und Fertigung sämtliche der oben genannten Aspekte umfassend berücksichtigt werden, liefert CTX Thermal Solutions. Das führende Handelshaus für optimierte Kühllösungen berät kompetent bei der Konzeption des passenden, bei Bedarf auch kühlenden Gehäuses. Von Vorteil ist dabei die jahrzehntelange Applikationserfahrung des Unternehmens im Bereich der Automobil-, Haushalts- und Unterhaltungselektronik sowie in den Branchen regenerative Energien, Haustechnik, Computer und industrielle Netzteile. Bei der Entwicklung neuer Gehäuselösungen diskutiert CTX mit seinen Kunden stets die oben genannten Aspekte und unterstützt sie bei der Umsetzung. Am Ende stehen dann optimal auf die Anwendung zugeschnittene Elektronikgehäuse wie beispielsweise das kühlende Aluminium-Profilgehäuse für einen kompakten, modular aufgebauten Box-PC (B × H × T: 150 × 58 × 95 mm3).

Gehäuse mit Zusatznutzen

Bei diesem Gehäuse leiten äußere Kühlrippen die entstehende Verlustleistung von 15 W zuverlässig ab – ganz ohne zusätzliche wartungsintensive Komponenten wie Lüfter – und tragen damit zur fehlerfreien Funktion des PCs bei. Auf Wunsch des Kunden stattete CTX das Gehäuse für die Montage der Front-, Rück- und Bodenplatte zusätzlich mit insgesamt zwölf Einpressbohrungen aus. Die Frontplatte für den I/O-Bereich wurde mit Aussparungen für PC-Schnittstellen versehen, anthrazit lackiert und mit den Beschriftungen für die Schnittstellen bedruckt. Die Rückseite erhielt neben der anthrazitfarbenen Lackierung lediglich Bohrungen für die Montage eines Halbleiterlaufwerks und eines Adapters für die Hutschienenmontage. Außerdem verfügt das Gehäuse des Box-PCs über Desktopfüße, es lässt sich jedoch auch an der Wand befestigen.

Hoher IP- und EMV-Schutz

Bei der Entwicklung eines Gehäuses für die Spannungsversorgung industrieller Antriebe stand neben Schutz und Kühlung vor allem die elektromagnetische Abschirmung im Fokus. Da der Kunde jährlich mehrere tausend Gehäuse benötigt, lohnte sich hier die Anfertigung eines speziellen Werkzeugs für die Ausformung von Aluminiumdruckgussgehäusen. Das Gehäusematerial ist leicht, gleichzeitig mechanisch sowie chemisch robust und schirmt Elektronik besonders gut ab. Darüber hinaus zeichnen sich Aluminiumdruckgusslegierungen durch eine gute Wärmeleitfähigkeit von 150 W/mK aus. Diese reicht im Fall der Antriebsnetzteile aus, um die entstehende Verlustleistung auch ohne Oberflächen-vergrößernde Effekte wie Kühlrippen nur mit natürlicher Konvektion abzuführen. Der Gehäusedeckel erhielt eine Polyurethan-Dichtung, die die Elektronik gegen Staub, Berührung und Spritzwasser schützt (IP67). Zudem stattet CTX die Gehäuse nach Zeichnungsvorgabe mit Bohrungen für die diversen Anschlüsse aus. Eine Pulverbeschichtung sorgt für den robusten Look.

CNC-Bearbeitung sorgt für Präzision

Eine besonders spannende Herausforderung war die Realisierung eines optisch ansprechenden Aluminiumdruckgussgehäuses für einen Stellantrieb, das gleichzeitig als Motorflansch fungieren sollte. Speziell diese Flanschfunktion stellte hohe Anforderungen an die Gehäuseoberfläche und die vorzusehenden Bohrungen. Daher wurde das Aluminiumdruckgussgehäuse nach dem Guss einer CNC-Präzisionsbearbeitung unterzogen, um an den Anbauflächen die erforderliche Oberflächenpräzision zu erreichen. Anschließend wurde das Gehäuse aus optischen Gründen pulverbeschichtet. Zudem stattet CTX die Prozessorgehäuse nach Zeichnungsvorgabe mit Bohrungen für die diversen Anschlüsse aus.

Neben Aluminiumdruckgussgehäusen, extrudierten Aluminiumprofilgehäusen und Elektronikgehäusen in Stanzbiegetechnik zählen auch technische Aluminiumteile sowie maßgeschneiderte Frontplatten zum Angebot des Unternehmens. Frontplatten für Gehäuse liefert CTX nach Kundenwunsch inklusive Filmerstellung und Beschriftungen in ein- oder mehrfarbigem Siebdruck oder mit Lasergravur.

Der Kunde bekommt alles aus einer Hand und wird dabei durch ein hochspezialisiertes Team betreut, das sein Know-how im Bereich Elektronikgehäuse und Kühlkörpertechnologie einsetzt und ihn umfassend hinsichtlich einer ganzheitlichen und wirtschaftlichen Lösung berät.

Auf Wunsch übernimmt CTX bis zu ein bis zwei Lieferlose der Elektronikgehäuse für seine Kunden, die dann jeweils die monatlich benötigten Mengen abrufen.

Thomas Windeck

620_CTX_Autor_Thomas_Windeck
Sales Manager, CTX Thermal Solutions, Nettetal

(ah)

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