Gehäuse für Industrie-Applikationen Beschichtung gewährleistet Elektromagnetische Verträglichkeit

Gehäuse erfüllen EMV-Tauglichkeit nur bedingt.
Gehäuse erfüllen EMV-Tauglichkeit nur bedingt.

Robuster, sicherer, leichter – Gehäuse erfüllen die Anforderungen der Industrie hinsichtlich EMV-Tauglichkeit nur bedingt. Der Distributor Schukat kooperiert deshalb mit dem Hersteller Streitbürger Gehäusetechnik, der mit seinem patentierten EMV-Abschirmverfahren sehr gute Kennwerte ermöglicht.

Abgeschirmte Gehäuse aus Kunststoff kommen in unterschiedlichsten industriellen Anwendungsbereichen zum Einsatz, so zum Beispiel in der Sensortechnik oder im militärischen Bereich. Hier spielt das Schaffen von abhörsicheren Räumen eine wichtige Rolle. Um Störungen durch elektromagnetische Wellen, z. B. von einem Monitor oder Computer, zu unterbinden, werden abstrahlarme oder abstrahlgeschützte Geräte eingesetzt.

Diese Schutzmaßnahme zur Abstrahlsicherheit empfiehlt auch das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik BSI im IT-Grundschutz-Katalog M 4.89. In der Automobilindustrie sowie der Luft- und Raumfahrttechnik wächst der Absatzmarkt für leichte Gehäuse mit guter Abschirmwirkung ebenfalls; sie sollen die Störquellen innerhalb eines Fahr- oder Flugzeugs beseitigen und zugleich Gewicht einsparen.

Lösungen mit hohem EMV-Schutz besaßen bisher aber auch entscheidende Nachteile: Entweder litten sie unter dem Gewicht, z.B. bei Verwendung eines Metallgehäuses, oder sie wiesen eine zu geringe Abschirmung auf. Dazu kamen kleine Losgrößen, hoher personeller Aufwand sowie fehlende Reproduzierbarkeit aufgrund der Beschichtung im Handbetrieb. Für dieses Problem hat die Streitbürger Gehäusetechnik (STB-GH-TEC) eine Lösung gefunden: Das neu entwickelte und patentierte EMV-Abschirmverfahren vereint die Vorteile eines Kunststoffgehäuses mit der EMV-Sicherheit einer vollmetallischen Lösung (Bild 1).

Metall verkrallt sich im Kunststoff

Bei dem Beschichtungsverfahren von Streitbürger erfährt die zu beschichtende Oberfläche zunächst eine Vorbehandlung: Für eine optimale Haftung auf dem Trägermaterial wird sie mit umweltfreundlichen Granulaten ohne chemische Bindemittel vorbereitet. Während andere Verfahren wie Aluminium- oder Kupferbedampfung Metalldampf auf das Trägermaterial auftragen, der sich dann chemisch mit diesem verbindet, nutzt Streitbürger (www.stb-gh-tec.de) dafür das materialschonende Lichtbogenspritzverfahren. Hier schmilzt ein Lichtbogen Metalldrähte, kalte Druckluft zerstäubt dann das geschmolzene Material (Zink von 99,9 % Reinheit) und schleudert es mit hoher Geschwindigkeit auf die Kunststoff-Oberfläche. Das Besondere daran: Durch das mechanische Auftragen auf das Trägermaterial verkrallt sich das Metall direkt im Kunststoff. So entsteht ohne chemische und thermische Beeinflussung eine heterogene, vollmetallische Oberfläche mit besonderer Dichte. Schichtdicken von 0,06 bis 0,12 mm und mehr lassen sich damit realisieren.

Bei einer chemischen Vorbehandlung hingegen würde ein Primer (Tiecoat) wie ein Puffer als Verbindungsschicht zwischen Kunststoff und Metall fungieren. Für eine noch höhere EMV-Dichte der Beschichtung und zugleich feinere Oberfläche verwendet Streitbürger alternativ dazu eine Zinklegierung, bei der das Flächengewicht nur 0,875 kg/m² beträgt (Vergleich mit 99,9 % Zink: 1,2 kg/m²). Mit der innenliegenden vollmetallischen Beschichtung erreichen die Kunststoffgehäuse eine maximale Abschirmwirkung bis zu 105 dB – also höher als alle derzeit bekannten Abschirmwerte.

Kostengünstig und reproduzierbar

Das Fraunhofer-Institut hat das patentierte Verfahren bereits getestet und mit anderen Abschirmverfahren wie Aluminium- oder Kupferbedampfung verglichen. Im Ergebnis erreichte Streitbürger u.a. bei der Schirmdämpfung bei 30 MHz sowie bei 300 MHz deutlich höhere Werte als die verglichenen Verfahren (siehe Bild 2 und Tabelle).

Zudem punktet das Lichtbogenspritzverfahren durch die Möglichkeiten zur Automatisierung: Über ein Fördersystem werden die abzuschirmenden Teile in eine Kabine mit Schutzhülle geführt und vorbehandelt. In einer weiteren Kabine wird eine Zinkoxydschicht mit einer Stärke von 0,06 bis 0,12 µm aufgetragen. Die exakte Führung des Metallstrahles erfolgt durch den Einsatz eines Fertigungsroboters. Nach der Beschichtung kommen die Werkstücke in eine Reinigungsstation und werden per Luftstrahl gereinigt.

Da die Fertigung in abgeschlossenen Räumen erfolgt, kann der anfallende Zinkstaub über eine Cyklonfilteranlage aufgefangen und beispielsweise von der Lackindustrie weiterverwertet werden. Umweltfreundlich ist auch die mechanische und damit chemiefreie Oberflächenvorbehandlung. Ein weiterer wichtiger Vorteil kommt noch hinzu: Der Einsatz der Roboter gewährleistet die Reproduzierbarkeit der Teile sowie niedrige Investitions- und Produktionskosten. Auch Kleinserien sind dadurch möglich, und dank geringer Durchlaufzeiten können die Teile nach jedem Arbeitsgang direkt weiterverarbeitet werden. Dabei gewährt das Streitbürger-Beschichtungsverfahren eine extrem hohe Haftfestigkeit von Metall auf Kunststoff, sehr lange Haltbarkeit und nahezu unbegrenzte Einsatzmöglichkeiten von Klein- bis Großteilen.