Die Hutschiene steht für einfache Befestigung – auch in der Elektrotechnik.

Bild: iStock, Henfaes

Aluminiumgehäuse für den Elektronikschutz Gehäusekühlung auf der Hutschiene

02.11.2020

Elektronik muss gemäß ihrem Einsatzzweck und ihrem Einsatzort vor der Umgebung geschützt werden. Hierzu eignen sich unterschiedliche Arten von Gehäusen. In diesem Artikel legen wir den Schwerpunkt auf Hutschienengehäusen aus Aluminium.

Eine Hutschienenbefestigung wird dann angewendet, wenn eine einfache Montage oder Demontage an einer Schrank- oder Maschinenwand gewünscht ist. Die Hutschiene ist mit den Schrank- und Maschinenwänden fest verbunden und dient als Andockstation für die Elektronik, die sich nun mithilfe des Gehäuses leicht austauschen lässt. Besonders bei einem modularen Aufbau der Elektronik eignet sich diese Art der Befestigung für eine leichte Austauschbarkeit und eine Steigerung der Wartungsfreundlichkeit.

Hutschienen

Die Tragschiene ist nach DIN EN 60715 genormt. Diese Norm beschreibt die Dimensionen und das Aussehen unterschiedlicher Systeme. Die wohl bekannteste Tragschiene ist die Hutschiene, sie besitzt in der Norm die Bezeichnung TH 35.

Eine Hutschiene basiert auf unterschiedlichen genormten Maßen: Ihre Höhe besitzt das feste Maß 35 mm, während die Tiefe zwischen 7,5 und 15 mm variieren kann. Auch die Materialstärke kann unterschiedlich sein: 1 mm, 1,5 mm und 2,3 mm.

Je nach Maß der Hutschiene können auch die Befestigungsklammern variieren, welche nicht immer für die ganze Bandbreite der Hutschienen geeignet sind. Eine besondere Rolle nimmt an dieser Stelle die Materialstärke der Hutschiene ein. Sie muss bei einer Wahl der Befestigungsklammer Berücksichtigung finden.

Befestigung an einer Hutschiene

Es gibt unterschiedliche Arten von Hutschienenklammern, mit denen sich Gehäuse an Hutschienen befestigen lassen. Hutschienenklammern mit Verriegelung lassen sich nach dem Aufbringen auf die Hutschiene erst wieder mit einem Werkzeug lösen. Die Verriegelung sorgt bei dynamischen Belastungen und Vibrationen dafür, dass sich das Gehäuse nicht von der Hutschiene löst.

Eine Hutschienenklammer ohne Verriegelung ist ebenfalls eine gute Lösung, sie lässt sich einfacher auf die Hutschiene schnappen. Der Vorteil hier liegt in der noch leichteren Demontage des Gehäuses von der Hutschiene, denn hier wird kein Werkzeug benötigt.

Unter anderem kann eine Hutschienenklammer aus einem stranggepressten Aluminiumprofil bestehen. Eine eingepresste Stahlfeder ermöglicht einen festen Sitz auf der Hutschiene. Durch das Komprimieren der Feder ist ein einfaches Lösen der Hutschienenklammer von der Hutschiene möglich.

Diese Hutschienenklammer ist im Vergleich zu den Hutschienenklammern mit Verriegelung sehr platzsparend, wodurch sie sich gut bei kleineren Gehäusen einsetzen lässt. Diese und auch andere Hutschienenklammern lassen sich durch Schraubverbindungen an beliebigen Gehäusen montieren. Der Vorteil hierbei ist, dass zum einen das Gehäuse gemäß der optimalen Größe gewählt und zum anderen dieses optimal im Raum ausgerichtet werden kann.

Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Geometrie der oben beschriebenen Hutschienenklammer aus Aluminium in stranggepresste Gehäuseprofile oder Deckelplatten zu integrieren. Mit dieser Variante lässt sich die Anzahl der Schraubverbindungen reduzieren. Das bietet einerseits den Vorteil einer schnelleren Montage des Gehäuses und andererseits auch ein einfacheres Abdichten durch die geringere Anzahl an Schraubverbindungen.

Werkstoff: Aluminium

Gehäuse aus Aluminium sind robust und besitzen insbesondere gegenüber Kunststoffgehäusen den Vorteil, dass sie temperaturbeständig sind. Unterschiedliche Oberflächenbehandlungen schützen das Aluminium gegen Korrosion und geben dem Gehäuse ein hochwertiges Äußeres.

Beim Eloxieren wird auf der Oberfläche eine transparente Oxidschicht erzeugt, durch welche die Struktur des Grundmaterials zu sehen ist. Eine farbige Oberfläche ist durch das Einbringen von Farbe unter die Oxidschicht ebenfalls möglich. Auch hier ist die Struktur des Grundmaterials noch zu erkennen und gibt somit der Oberfläche einen metallisches, hochwertiges Aussehen. Eine dekorativ gestrahlte oder geschliffene Oberfläche wird somit besonders hervorgehoben. Durch Lackieren oder Pulverbeschichten des Gehäuses wird eine besonders stoßfeste Oberfläche erzeugt.

Eine eloxierte Oberfläche ist elektrisch nicht leitfähig. Eine Alternative hierzu ist deswegen die transparente Passivierung, bei der es sich um eine elektrisch leitfähige Oberfläche handelt. Hiermit wird eine höhere Schirmdämpfung des Gehäuses erreicht.

Somit wird die Störung der Elektronik im Gehäuse als auch eine Störung der Elektronik außerhalb des Gehäuses durch elektromagnetische Interferenzen verhindert und eine elektromagnetische Verträglichkeit, kurz EMV, hergestellt. Spezielle Dichtungen ermöglichen eine dauerhafte elektrisch leitende Verbindung zwischen den verschiedenen Gehäusebauteilen.

Aluminium besitzt außerdem eine hohe Wärmeleitfähigkeit, was insbesondere in Bezug auf die Entwärmung der Elektronik interessant ist. So besteht die Möglichkeit, ein Wärmeableitgehäuse zu wählen, welches an einer Gehäusewand einen Kühlkörper besitzt. Besonders sinnvoll sind Wärmeableitgehäuse, wenn es Anforderungen an die Dichtigkeit gegen Festkörper oder Staub gibt. Zu diesem Zweck gibt es die DIN EN 60 529, welche die Kennziffern für die sogenannte IP-Schutzart definiert.

Die Kennziffer besteht aus zwei Ziffern, von denen die erste Ziffer den Schutz gegen Fremdkörper und Berührung beschreibt und die zweite Ziffer den Schutz gegen Wasser. Die erste Ziffer variiert zwischen 0 und 6 und die zweite Ziffer zwischen 0 und 8. Je höher die Ziffer gewählt wird, desto besser ist das Gehäuse geschützt. Als Beispiel sei IP64 genannt. Laut der Norm steht die 6 für ein staubdichtes Gehäuse, während die 4 für den Schutz gegen allseitiges Spritzwasser steht.

Weitere Spezifikationen für Gehäuse

Neben vielen Standardlösungen im Bereich der Aluminiumgehäuse gibt es auch Hersteller, die individuelle Gehäuse anbieten. Dies kann sowohl in Form von Sonderkonstruktionen als auch in Form von zusätzlicher Bearbeitung von Standardgehäusen der Fall sein. Besonders interessant ist das für den Prototypenbau, aber auch Gehäuse für Klein-, Mittel- und Großserien müssen auf die spezielle Elektronik konstruktiv angepasst werden.

Individuelle Gehäuse aus Aluminium lassen sich durch die Fräsbearbeitung der einzelnen Teile herstellen. Auch Aluminiumbleche und stranggepresste Profile lassen sich hiermit gestalten. Für kundenspezifische Rückwände oder Frontplatten aus Aluminiumblech eignet sich auch das Laserschneiden oder Stanzen.

Die Bedruckung von Gehäusen bietet eine weitere Möglichkeit der Individualisierung. Hiermit werden Beschriftungen und Logos gemäß des Corporate Design hergestellt. Digitale Druckverfahren können durch Kombination der Grundfarben viele Farben darstellen und ermöglichen hiermit das Abbilden von Farbübergängen und Fotos.

Der Siebdruck stellt effizient einfarbige Bedruckungen her, welche besonders in großen Stückzahlen günstig sind. Für Beschriftungen von Werkstücken mit größerem Höhenunterschied eignet sich der Tampondruck. Eine weitere Art der Beschriftung ist die Laserbeschriftung. Durch das Entfernen der obersten Schicht der Oberfläche wird diese Beschriftung besonders haltbar gegen Kratzer, jegliche abrasive Belastungen sowie UV-Strahlung.

Fazit

Der Aufbau eines Gehäuses wird immer durch den Einsatzzweck und den Einsatzort bestimmt. Ein Hutschienengehäuse aus Aluminium ermöglicht materialbedingt eine einfache Entwärmung der Elektronik. Aber auch andere technische Anforderungen wie die elektromagnetische Verträglichkeit oder andere Oberflächenbeschichtungen sowie die Schutzart lassen sich mit Aluminiumgehäuse problemlos realisieren.

Für jede Anwendung muss das optimale Gehäuse durch das Abwägen der unterschiedlichen Optionen gefunden werden. Auf dem Markt gibt es sowohl standardisierte Gehäuse als auch Anbieter, die eine starke Individualisierung sowohl in großen oder auch kleinen Stückzahlen anbieten. Für jeden Anwender wird sich die richtige Lösung finden.

Bildergalerie

  • Beispiel einer Hutschiene mit genormten Maßen

    Bild: Fischer Elektronik

  • Befestigungen für die Hutschiene aus Aluminium: Deckelplatten, Gehäuseprofile oder separate Hutschienenklammern

    Bild: Fischer Elektronik

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