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Design-Kriterien

Wie finde ich das optimale Gehäuse?

28. Mai 2013, 14:18 Uhr | Erich Schenk

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Maße und Ausführungen - was ist zu beachten?

Die Außen- und die Innenmaße eines Gehäuses sind für den Hersteller eines neuen Gerätes von außerordentlicher Bedeutung. Weil häufig zuerst die Platinenmaße der Elektronik feststehen und dazu schließlich ein entsprechendes Gehäuse gesucht wird, »kommt es folglich auf die exakten Maße an, und dabei geht es oft um Millimeter«, versichert Mense. Über Platinen-Befestigungsmöglichkeiten verfügt jedes Gehäuse, wobei der Gehäusehersteller dafür zu sorgen hat, dass sie in ausreichender Menge und an der gewünschten Stelle vorhanden sind. Im Vergleich mit Kunststoffgehäusen bieten Profilgehäuse »den deutlichen Vorteil der Variabilität in der Länge«. Gehäusehersteller wie Bopla haben definierte Standardlängen im Angebot, jedoch können die Profile auf Kundenwunsch hin individuell abgelängt werden.

Um die Gehäuse kundenindividuell zu gestalten, gibt es diverse Möglichkeiten: So lassen sich Gehäuse durch Eingabeeinheiten wie Folientastaturen, Frontfolien oder Displays ergänzen. Hinter der Konstruktion einer Folientastatur steht eine Vielzahl von Technologien wie die Kupfer- oder die Profilinetechnologie. »Zusätzlich bieten Gehäusehersteller in der Regel ein umfangreiches Dienstleistungs- und Serviceangebot«, sagt Mense. Bopla offeriere eine Reihe von Komplettlösungen, angefangen bei der mechanischen Bearbeitung der Gehäuse (Fräsen, Bohren, Senken, Gewindeschneiden) über das Schneiden und Sägen von Alu-Profilen bis hin zum Ultraschallschweißen. Das Standardgehäuse werde so individuell den Kundenwünschen angepasst und dem Kunden so ein Mehrwert geschaffen. Bei den Profilgehäusen Alustyle und Filotec bieten sich besonders Montage-, Säge und Fräsarbeiten sowie das Gewindeschneiden an.

Auch in puncto Design lassen sich Standardgehäuse, die in der Regel farblich weitestgehend neutral (Schwarz oder Grautöne) gehalten werden, modifizieren. So bietet Boplas in zwei Farbtönen erhältliches Alustyle-Gehäuse die Möglichkeit, Designkomponenten zu ergänzen, um die Optik drastisch zu verändern durch Zubehörkomponenten wie farbige Dekordichtungen, Designstreifen oder Aufstellfüße. Wünscht der Gerätehersteller das Gehäuse mit seiner Firmen-Farbe, können die Gehäusesysteme bedruckt oder sogar lackiert werden: »Die Oberflächen der verschiedensten Gehäuse bieten eine kostengünstige Werbefläche für den Hersteller und sein Produkt«, versichert Mense. Oft werde die Möglichkeit der Beschriftung dazu genutzt, um Montage- und Gebrauchsanleitungen sowie Bezeichnungen für die verschiedenen Anzeige- und Bedienungselemente aufzubringen. Je nach Gehäusetype werden diese Beschriftungen im Sieb- oder Tampondruck aufgebracht. Ergänzend hierzu werden auch modernste Lasertechnologien eingesetzt.

Gibt es eine Gehäusefamilie?

Das Vorhandensein von mehreren Größen und Ausführungen einer Gehäusefamilie sei immer dann von Bedeutung, wenn der Hersteller des elektrischen Geräts eine Erweiterung seines Programms beabsichtige und dabei wegen der Bekanntheit im Kundenkreis auf eine einheitliche »Verpackung« dieses Geräts zurückgreifen möchte. Hierfür bieten Gehäusehersteller häufig mehrere Standardgrößen des Gehäuses und/oder Aufbausätze an, mit denen sich das Gehäuse in der Höhe ausbauen lässt. So ist Alustyle in insgesamt drei Profilvarianten, vier Profilquerschnitten und zwei Farbtönen lieferbar. Standardmäßig gibt es je Ausführung vier Längen, individuelle Längen sind jederzeit verfügbar. Im Rahmen des Filotec-Programms gibt es derzeit insgesamt 78 Standardgehäuse, die sich aus vier Baubreiten, zwei bzw. drei Bauhöhen, drei Varianten und verschiedenen Standardlängen zusammensetzen. Sonderlängen sind auch hierbei kurzfristig lieferbar

Muss das Gehäuse abgeschirmt werden?

Die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) kennzeichnet den typischerweise erwünschten Zustand, dass technische Geräte einander nicht wechselseitig mittels ungewollter elektrischer oder elektromagnetischer Effekte störend beeinflussen. Einfache Kunststoffgehäuse haben eine niedrige EMV-Güte, Metallgehäuse weisen drastisch verbesserte EMV-Eigenschaften auf. Auf den ersten Blick kann sich der Gerätehersteller daher direkt für ein Metallgehäuse entscheiden, wenn die elektromagnetische Verträglichkeit von großer Bedeutung ist. Dies ist aber »nicht zwingend notwendig, weil Gehäusehersteller wie Bopla Verfahren anbieten, die EMV-Eigenschaften eines Kunststoffgehäuses zu optimieren und auf ein gutes Niveau zu bringen«, erläuter Mense. In Frage kommen hierfür Kupfer-Chrom-Nickel-Bedampfungen, Aluminium-Bedampfungen oder Lackierungen mit Kupferleitlack.

Schutz des Bauelements vor zu viel Wärme

Die Temperatur eines Bauelements ist für seine Lebensdauer/Zuverlässigkeit von entscheidender Bedeutung, denn dessen Ausfallrate steigt exponentiell mit der Temperatur an. Daher gilt grundsätzlich, die Temperatur elektronischer Baugruppen im Gehäuse - soweit wirtschaftlich vertretbar - so niedrig wie möglich zu halten. Die am Bauteil entstehende Temperatur hängt von der Geometrie des Aufbaus (Oberfläche und Wandstärke des Gehäuses), von den wärmeleitenden Materialien und der Belüftung ab. »Eine große Oberfläche und eine gute Belüftung begünstigen in der Regel die Wärmeabgabe«, betont Mense. Ein Aufbau mit kleiner Oberfläche und schlechter Belüftung führt hingegen zu höheren Temperaturen. Geeignete Mittel, die Bauteiltemperatur niedrig zu halten, sind etwa Kühlkörper, wie es sie für das Filotec-Programm gibt. Bestimmen lässt sich die Erwärmung eines Bauteils bei bekannter Verlustleistung mit dem Wärmewiderstand Rth, der in Kelvin pro Watt angegeben wird. Generell gilt: Je niedriger der Rth-Wert des Gehäuses ist, desto besser wird die Wärme aus dem Bauteil geleitet.

Wie kann das Gehäuse montiert werden?

Ein weiterer, bei der Gehäuseauswahl wichtige Punkt ist das Montageverhalten von Gehäusen: »Eine komplizierte Bauweise erschwert das Zusammenstellen von Elektronik und Gehäuse um ein Vielfaches und treibt so möglicherweise die Lohnkosten des Geräteherstellers in die Höhe«, gibt Mense zu bedenken. Dem könne man entgehen, indem auf Gehäuse mit Rast- oder Schnellverschlüssen zurückgegriffen werde. Zusätzlich bieten renommierte Gehäusehersteller einen Bestückungs- und Montageservice an, bei dem der Hersteller sämtliche Komponenten wie die Platine und die Anschlüsse beistellen und Gehäuse-Experten die Komponenten zu einem fertigen Gerät verbinden - inklusive Prüfung des Endgeräts.