In einem gut spezifizierten Gehäuse fühlt sich auch die Elektronik wohl.

Spezifikation von kleinen Metall- und Kunststoffgehäusen Das passende Gehäuse auswählen

05.11.2019

Nur in einem gut spezifizierten Gehäuse fühlt sich Elektronik langfristig wohl. Wir zeigen, welche Kriterien bei der Spezifikation eines kleinen Standard- oder modifizierten Standardgehäuses für ein Elektronikprodukt zu berücksichtigen sind.

Bei der Entwicklung eines neuen Elektronikprodukts sind die Spezifikation der Platinenkomponenten, die prototypische Entwicklung, das Debugging und Testing, die Optimierung sowie die Produktionsfreigabe vor der Wahl des Gehäuses meist schon abgeschlossen. Idealerweise würde die Auswahl des Gehäuses deutlich früher erfolgen, sodass die Größenvorgaben für das Gehäuse durch die Leiterplatte bekannt sind.

Die richtige Größe auswählen

Zu den grundlegenden zu klärenden Fragen zählen die Größe der Leiterplatte und ihre horizontale oder vertikale Montage. Bei vielen Kunststoffgehäusen sind seitlich im Gehäuse Schlitze für die direkte vertikale Montage eingegossen, an der Oberseite und im Boden befinden sich PCB-Montagebuchsen für die horizontale Montage.

Ein stranggepresstes Aluminiumgehäuse weist in der Regel lange Schlitze an den Seiten für die horizontale Leiterplattenmontage auf. Zu klären sind außerdem der erforderliche Platz auf den Außenflächen für Anzeigen, Schalter, Stecker und Kabeldurchführungen sowie die Höhe für platinenmontierbare Komponenten oder mehrere horizontale Platinen.

Installationsumgebung berücksichtigen

Erfolgt die Anwendung im Innenraum oder im Freien? Bei einem Außeneinsatz stellt die UV-Stabilität ein potenzielles Problem für Kunststoffgehäuse dar. Bei mobilen Anwendungen können auch Schock und Vibrationen ein Problem sein.

Zudem gilt es Staub und Wasser oder andere Verunreinigungen, zum Beispiel durch Öle und Chemikalien, ebenso wie die Temperaturen zu berücksichtigen. Metallgehäuse bieten in der Regel eine bessere Beständigkeit als Kunststoffgehäuse.

Das Material wählen

Bei Kleingehäusen stehen meist Kunststoff (ABS und Polycarbonat) sowie Aluminium und GFK zur Wahl. Zu beachten gilt es hier die flammhemmenden Eigenschaften mit der relevanten Norm UL94. Der strengere Test ist der vertikale Brandtest, dabei erfolgt die Einstufung des Materials nach V0, V1 oder V2.

Polycarbonat oder GFK werden normalerweise für den Außeneinsatz bevorzugt, da sie eine bessere UV-Stabilität und Farbbeständigkeit als ABS gewährleisten. Aluminiumgehäuse werden im Druckguss- oder Strangpressverfahren hergestellt und sind robust und stoßfest. Gerade Aluminiumdruckgussgehäuse weisen naturgemäß eine hohe elektromagnetische Dämpfung auf und sind leicht zu bearbeiten. Mit einer Dichtung zwischen Deckel und Boden lässt sich recht einfach eine Umgebungsabdichtung nach IP68 erreichen.

Abdichtung vor Umwelteinflüssen

Die Abdichtung basiert in der Regel auf einer Nut-Feder-Konstruktion zwischen den Gehäusehälften. Für höhere Abdichtungsgrade kommt eine kompressible Dichtung zum Einsatz. Die relevante internationale Norm dafür lautet IEC 60529.

Für den universellen Einsatz eignen sich meist Gehäuse der Schutzart IP54. Für besonders belastete Umgebungen mit Staub und Wasser werden IP66, 67 oder 68 spezifiziert. Schutz gegen Wasserdampfreinigung bei hohem Druck bietet die höchste entsprechend Schutzart IP69K.

Das entsprechende Design

Kunststoffgehäuse bieten eine Auswahl an opakem und transluzentem Material in verschiedenen Farben sowie transparentem Material. Gehäuse aus Aluminiumdruckguss ermöglichen eine Vielzahl an Oberflächen- und Farblackierungen. Dagegen steten für stranggepresste Metallgehäuse eine klare oder farbige Eloxierung dem Anwender zur Auswahl zur Verfügung.

EMV prüfen

Für einige Anwendungen spielt die Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) eine wichtige Rolle. Im Gegensatz zu Metall verfügen Kunststoffgehäuse nicht über eine intrinsische Dämpfung. So kann eine fehlende Abschirmung ein Problem bei EM-Strahlung seitens der Elektronik oder eine Anfälligkeit für externe Felder darstellen.

Eine Lösung sind Innenbeschichtungen aus verschiedenen Materialien in unterschiedlichen Stärken. Entsprechend ausgelegte Metallgehäuse mit elektrischer Durchgängigkeit zwischen Oberseite, Boden und abnehmbaren Paneelen sowie mit lackierten oder eloxierten Oberflächen, die nur der Dekoration dienen, bieten hingegen ein EMV-Niveau, das für die meisten Anwendungen ausreicht. Die zwei Gehäusehälften lassen sich per leitfähiger Dichtung elektrisch verbinden.

Unterschiedliche Befestigungen

Zur Befestigung der Gehäusehälften von Kunststoff- und Druckgussgehäusen haben sich zwei Hauptmethoden etabliert: Das Verbinden der Gehäuseteile mittels einer selbstschneidenden Schraube sowie die Verwendung einer Maschinenschraube mit einer in den Sockel gegossenen Gewindebuchse.

Letztere eignet sich, wenn mit dem wiederholten Öffnen und Schließen einer Anlage zu rechnen ist, eine selbstschneidende Schraube hingegen reicht bei einmaligem Verschrauben aus. Speziell für Maschinenschraubenverschlüsse gibt es zudem die unverlierbaren Schrauben, die eine Sicherheit vor dem Verlust der Schraube beim Öffnen des Gehäuses bieten.

Verfügbare Informationen nutzen

Renommierte Gehäusehersteller stellen auf ihrer Website eine umfassende Bibliothek mit technischen Informationen und Download-Materialien, darunter Maßzeichnungen, zur Verfügung.

Das Gehäuse modifizieren

Um ein Standardgehäuse an eine bestimmte Anwendung anzupassen, kommt die Modifikation zum Einsatz. Idealerweise kann der Hersteller ein modifiziertes Gehäuse zur Verfügung stellen, das auf die spezifischen Anforderungen des Projekts abgestimmt ist und für das keine Überbestellung erforderlich ist. In der Regel bestehen für Standardgehäuse die Optionen Fräsen, Bohren, Stanzen, Gravieren, Siebdruck, Lackieren und EMV-Beschichtungen. Hersteller von geformten Gehäusen ermöglichen auch Gehäuse in kundenspezifischen Farben.

Technischer Support

Für die Herstellung und Modifizierung von zweckmäßigen Standardgehäusen für die Elektronikindustrie ist meist eine umfangreiche Designkompetenz erforderlich. Ein Standardgehäuse muss jedoch nicht zwangsläufig modifiziert werden – die meisten Hersteller und Distributoren halten Lagerbestände von Standardgehäusen vor.

Der Trend geht dahin, dass Distributoren wie Schukat ihren Kunden hierbei technischen Support anbieten. Bereits in der Planungsphase findet dabei eine enge Zusammenarbeit mit dem Hersteller wie zum Beispiel Hammond sowie mit dem Kunden statt, um ihn bei der Auswahl und notwendigen Spezifikation des für seine Anwendung geeigneten Gehäuses zu unterstützen.

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