Bild 1: Aluminiumkleingehäuse für unterschiedliche Anwendungen und Leiterplattenformate.

Bild 1: Aluminiumkleingehäuse für unterschiedliche Anwendungen und Leiterplattenformate.Fischer Elektronik

In den meisten technischen Anwendungsbereichen der Elektronik, wie zum Beispiel in der Informations- und Telekommunikationstechnik, der Mess- Steuerungs- und Regelungstechnik, der Medizintechnik, sowie im allgemeinen Maschinenbau ist eine steigende Nachfrage an individuell gestalteten Gehäusen zu vermerken. Aufgrund des breiten Einsatzspektrums gehört zu den Haupteigenschaften selbstverständlich der Schutz vor negativen Einflüssen, wie Feuchtigkeit, Schmutz, Staub sowie elektromagnetischen Störungen. Gleichzeitig müssen weitere funktionelle Eigenschaften, wie die einfache Montage, die Langlebigkeit, die Kühlfähigkeit sowie ein modernes und ansprechendes Design, gegeben sein. Somit finden modern designte Gehäuse ihren Weg sowohl in die fertigungstechnischen Bereiche als auch in Bereiche, in denen die Optik oft entscheidend für die Vermarktung und den Verkaufserfolg ist.

Auf einen Blick

Die individuell gestalteten Gehäuse von Fischer Elektronik ermöglichen einen guten Schutz vor äußeren Einflüssen für hochwertige elektronische Bauteile, wobei auch die Optik nicht zu kurz kommt. Sie stellen  eine hervorragende Kombination aus Funktionalität, Design und Modifizierbarkeit dar und sind nahezu jedem Arbeitsumfeld gewachsen, verfügen über eine einfache und anwenderfreundliche Handhabung und sind genau das Richtige für elektronische Bauteile.

Aufbau und Werkstoff

Neben den gängigen Gehäusewerkstoffen wie Kunststoff und Stahl, die selbstverständlich auch ihre Vor- und Nachteile haben, ist ebenfalls ein deutlicher Anstieg an Aluminiumgehäusen in der Industrie zu verzeichnen. Die Vorteile dieses Werkstoffes liegen klar auf der Hand, denn Aluminium ist robust, hat eine hohe Lebensdauer und ist im Vergleich zu anderen Werkstoffen sehr leicht (spezifisches Gewicht von Aluminium beträgt 2,7 kg/dm). Nicht zu vernachlässigen ist auch die gute Verarbeitbarkeit und die Design- und Funktionsvielfalt die dieser Werkstoff bietet. Alle diese positiven Eigenschaften sprechen eindeutig für Aluminium als geeigneten Gehäusewerkstoff. Die aus Aluminiumprofilen bestehenden Seitenwände oder Tubusprofile des Gehäuses sind nach Kundenwunsch individuell wählbar und dank moderner Fertigungsverfahren, wie dem Strangpressen, kostengünstig herstellbar. Dadurch besteht die Möglichkeit, Aluminiumprofile die eine sehr komplexe Geometrie aufweisen, einfach herzustellen, ohne dass es einer späteren aufwändigen Nachbearbeitung der Profile bedarf. 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 (Tubus) für das Aluminiumkleingehäuse AKG (Bild 1).

Bild 2: Verschiedenartige Profile ermöglichen diverse vielfältige funktionelle Eigenschaften.

Bild 2: Verschiedenartige Profile ermöglichen diverse vielfältige funktionelle Eigenschaften.Fischer Elektronik

Dieser Grundkörper wird mittels individuell gestaltbarer Deckelplatten, die zum Beispiel durch ein kostengünstiges Stanz-Nibbelverfahren hergestellt werden können, an den Stirnseiten verschraubt und bildet somit ein geschlossenes und stabiles Gehäuse. Die spanlose und sichere Verschraubung der Gehäusedeckelplatten findet über die in den Profilen integrierten, speziellen Schraubkanäle statt, die in einem weiteren Arbeitsgang gewindet werden. Es lässt sich dank unterschiedlicher Profilgrößen und Profiltypen eine Vielzahl verschiedener Versionen und Funktionalitäten realisieren (Bild 2).

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

Bild 3: Aluminiumkleingehäuse AKG D mit praktischen und funktionellen Eigenschaften.

Bild 3: Aluminiumkleingehäuse AKG D mit praktischen und funktionellen Eigenschaften.Fischer Elektronik

Eine weitere Variante mit außenliegenden Kühlrippen zur besseren Wärmeableitung aus dem Gehäuseinneren an die Umgebung ist ebenfalls in der AKG-Serie vorhanden. Bei einigen Höhenvarianten der Aluminiumkleingehäuse besteht die Möglichkeit der direkten stirnseitigen Montage von genormten D-Sub-Steckverbinder unterschiedlicher Polzahlen, ohne dass es einer standardmäßigen Deckelplatte bedarf. Neben der Funktionalität spielt ein elegantes äußeres Erscheinen der Gehäuse eine erhebliche Rolle. 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, welche dem Gehäuse eine ansprechende Optik verleiht, sondern garantieren auch den rutschfesten und sicheren Einsatz als Tischgehäuse. Zu den weiteren positiven Eigenschaften der verwendeten Kunststoffe zählen auch die UV-Beständigkeit, Widerstandsfähigkeit gegen Reinigungsmittel und mechanischer Einwirkung. Für viele kundenspezifische Anwendungen, zum Beispiel aus Gründen der Corporate Identity, kann die Standardfarbe kobaltblau individuell angepasst werden (Bild 3). Sämtliche Ausführungen der Gehäuseserie AKG stehen standardmäßig in drei unterschiedlichen Längen, sowie in schwarz- und naturfarbig eloxierten Oberflächenausführungen zur Verfügung.

Modern und einfach in der Montage

Bild 4: Gehäuse mit einschiebbarem Deckblech.

Bild 4: Gehäuse mit einschiebbarem Deckblech.Fischer Elektronik

Oftmals ist es problematisch Elektronikkomponenten oder Leiterplatten, die zum Beispiel mit Steckverbindern, Displays oder Schaltern bestückt sind, in ein geschlossenes Gehäuse zu integrieren. Für diesen Anwendungsfall ist eine innovative Gehäuseserie GD vorhanden, die durch ein besonders montagefreundliches Design und diverse funktionelle Eigenschaften gekennzeichnet ist (Bild 4). Die einseitig offenen, U-förmigen Gehäuseprofile verfügen über integrierte Führungsnuten zur Aufnahme von Elektronikkomponenten oder Leiterplatten sowie eines einschiebbaren Deckbleches, welches in seiner Materialstärke variiert werden kann. Durch eine mechanische Bearbeitung der Deckbleche können diverse Bauteile wie LCDs, Steckverbinder und so weiter problemlos angebracht und anschließend gemeinsam in das U-Profil eingeschoben werden. Die Fixierung des Deckbleches erfolgt durch front- und rückseitige Abdeckungen. Die Gehäuseserie GD ist standardmäßig in vier unterschiedlichen Breiten und sechs Längenvarianten, sowie in den Oberflächenausführungen schwarz- oder naturfarbig eloxiert erhältlich. Die spezielle Geometrie des Aluminiumprofils ermöglicht die Aufnahme von Folientastaturen oder Frontfolien. Neben den Standardausführungen können die Gehäuse auf Kundenwunsch mechanisch bearbeitet, oberflächenbehandelt und bedruckt werden.

Effektive Kühlung

Eine der größten Herausforderungen der Elektronik-, Informations- und Telekommunikationsindustrie ist die hohe Abwärme, umgangssprachlich auch oft Verlustwärme genannt, die von nahezu allen elektronischen Bauteilen erzeugt wird.

Bild 5: Effiziente Wärmeableitgehäuse aus stranggepressten Aluminiumprofilen.

Bild 5: Effiziente Wärmeableitgehäuse aus stranggepressten Aluminiumprofilen.Fischer Elektronik

Wenn diese Abwärme ein bestimmtes Maß erreicht, kann es zu schweren und dauerhaften Schäden an der Elektronik führen. Von Fehlern und Störungen bis hin zum Totalausfall eines Systems wäre alles möglich. Dies hätte zum Beispiel in einer großen automatisierten Fertigung folgenschwere Auswirkungen. Da Energie, hier die Wärmeenergie, 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 von einer guten Entwärmung bis hin zu einem ansprechenden Design alle notwendigen positiven Eigenschaften aufweisen (Bild 5). Eine große Rolle spielt hier der Werkstoff aus dem die Gehäuse hergestellt werden. Besonders gut geeignet sind Kupfer- oder Aluminiumprofile, da sie über eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit verfügen. Aufgrund des hohen Kupferpreises auf dem Markt, sowie des hohen spezifischen Eigengewichtes von Kupfer, wird hier jedoch hauptsächlich auf Aluminium zurückgegriffen. Die wärmeableitenden Gehäuse bestehen aus stranggepressten Seitenwandprofilen, die mit einem, ebenfalls stranggepressten, Kühlrippenprofil kombiniert werden. Der Aufbau wird mit einschiebbaren Deckblechen sowie stirnseitig angebrachten Deckelplatten verschlossen. Alternativ zu dieser Aufbauart werden die bereits erwähnten Halbschalenprofile verwendet, welche über außenseitige integrierte Kühlrippen verfügen. Dank dem speziellen, höhenveränderbaren Halbschalensystem, wird eine variable, kundespezifische Gestaltung der Gehäuse ermöglicht. Die sich auf der Leiterplatte befindlichen elektronischen Bauteile können mittels Schraubenbefestigung oder spezieller Haltefedern, in Kombination mit Wärmeleitpaste oder doppelseitig klebender Wärmeleitfolie direkt an der Gehäusewand befestigt werden, die gleichzeitig als Kühlelement dient. Die so entstandenen effizienten Kühlrippengehäuse sind vor allem für Elektronikkomponenten, die eine vergleichsweise hohe Wärmeabgabe aufweisen, konzipiert. Viele unterschiedliche Ausführungen der Wärmeableitgehäuse erlauben die Aufnahme nahezu jedes beliebigen Leiterplattenformates: von 100 mm breiten Standard-Europakarten, Doppeleuropakarten bis hin zu diversen ungenormten Leiter- und Montageplatten.

Flexibilität und Modifizierbarkeit

Da bei der Entwicklung und Produktion von Elektronikartikeln meist ein Gehäuse von der Stange nicht ausreichend ist und ein individuelles Design verlangt wird, müssen die Gehäuse eine gewisse Flexibilität und Modifizierbarkeit aufweisen. Dies beginnt schon bei der mechanischen Nachbearbeitung, wie zum Beispiel der Fräs- und Stanzbearbeitung der einzelnen Gehäusebauteile. Hier wird vor allem Wert auf möglichst hohe Maß-, Form- und Positionsgenauigkeit gelegt. Nur durch den Einsatz von modernsten CNC-Bearbeitungszentren in Kombination mit 3D-CAD/CAM-Systemen lassen sich die hohe Ansprüche realisieren und sehr präzise Durchbrüche und weitere Bearbeitungen jeglicher Art für Anschlüsse, Anzeigen, Frontfolien oder auch Folientastaturen fertigen (Bild 6).

Bild 6: Moderne präzise CNC-Bearbeitungszentren sichern perfekte Qualität und Genauigkeit.

Bild 6: Moderne präzise CNC-Bearbeitungszentren sichern perfekte Qualität und Genauigkeit.Fischer Elektronik

Da viele der Gehäuse täglich im mobilen Einsatz sind und auch beispielsweise in Form von tragbaren Messgeräten täglich in der Hand gehalten werden, spielt die Oberfläche und somit die Haptik des gesamten Gehäuses ein große Rolle. Deswegen können auf Kundenwunsch mechanische Oberflächenbearbeitungsverfahren, wie das Schleifen, das Polieren oder das (Sand-) Strahlen zum Einsatz kommen und auch spezielle Oberflächenstrukturen (Korngröße/Art) ermöglichen. Um das Gehäusedesign abzurunden, werden die Oberflächen in der Regel eloxiert, lackiert oder pulverbeschichtet, wobei der farblichen Gestaltung nahezu keine Grenzen gesetzt sind. Galvanische Überzüge wie Chrom oder Gold stellen hier auch kein Problem dar. Die visuelle Identifizierung der im Gehäuse verbauten Elemente wird durch unterschiedliche Beschriftungsverfahren ermöglicht, die sich auch nach dem Einsatzgebiet richten. Aufgrund des breiten Einsatzspektrums der Gehäuse, die unter anderem eine dauerhafte und gute Lesbarkeit, selbst nach Einwirkung von abrasiven Medien oder Lösungsmitteln verlangen, kommen sowohl 2-Komponenten-Epoxidharzfarben im Siebdruckverfahren als auch YAG-Laser-Beschriftungsverfahren zum Einsatz. Weitere Kennzeichnungsarten wie Tampon-, Digital-Eloxaldruck oder Gravuren mit Farbhinterlegung haben auch ihre Vorteile und werden je nach Einsatzgebiet gewählt. Alle genannten Methoden weisen eine hohe Bearbeitungsqualität auf und vermitteln die notwendigen Informationen zur verbauten Elektronik.