Aluminiumgehäuse Hohe Oberflächenqualität und vielfältige Design-Möglichkeiten

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Design-Gehäuse aus Aluminium kombinieren Funktion, Langlebigkeit und ästhetisches Design für elektronische Systeme. Sie optimieren nicht nur die technische Leistung, sondern auch die Optik und sind eine zukunftsorientierte Lösung für anspruchsvolle Anwendungen.

Elektronische Systeme gestalten unsere Welt effizienter und sind mittlerweile in fast jedem Aspekt unseres Lebens präsent. In Bereichen, in denen neben der Funktionalität auch das äußere Design eine Rolle spielt, gewinnt die Gestaltung der Gehäuse an Bedeutung. Gehäuse sind längst nicht mehr nur einfache Schutzvorrichtungen für empfindliche Elektronik. Vielmehr sind sie zu stilvollen Komponenten geworden, die sowohl in der Industrie als auch im Alltag durch ihre Ästhetik und durchdachte Konstruktion überzeugen und somit zum Verkaufserfolg von elektronischen Produkten beitragen.

Hochwertige Design-Gehäuse aus Aluminium sind sowohl funktional als auch ästhetisch ansprechend und sind zudem geeignet für Anwendungen, die eine Kombination aus Leichtigkeit und Festigkeit erfordern.

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Gehäusehersteller offerieren eine Vielzahl von Gehäusen aus Materialien wie Kunststoff, Stahl oder Aluminium. Diese Werkstoffe bringen unterschiedliche Eigenschaften mit sich. Kunststoffgehäuse fallen beispielsweise leichter und oft kostengünstiger aus, verglichen mit Gehäusen aus Stahl oder Aluminium. Stahlgehäuse wiederum überzeugen durch eine höhere Temperaturbeständigkeit und Formstabilität.

Aluminium: Geringes Gewicht kombiniert mit Formstabilität und ästhetischer Optik

Aluminium, mit einer Dichte von 2,7 g/cm³, zählt zu den Leichtmetallen und kombiniert geringes Gewicht mit hoher Formstabilität. Das Leichtmetall hat eine metallisch glänzende und visuell ansprechende Oberfläche, die Elektrogehäusen ein hochwertiges Erscheinungsbild verleiht, das oft mit modernen und fortschrittlichen technischen Produkten assoziiert wird. Neben seiner ansprechenden Oberfläche bietet Aluminium eine hohe Korrosionsbeständigkeit, da es in einer oxidierenden Umgebung auf der Oberfläche eine sehr dünne (nur wenige Nanometer dick), transparente Aluminiumoxidschicht bildet.

Solange diese Oxidschicht intakt bleibt, ist das gesamte Stück Aluminium gut gegen Korrosion geschützt. Diese natürliche Oxidschicht ist aber nicht besonders robust gegenüber mechanischen Einwirkungen wie Kratzern und Abrieb. Deswegen werden Produkte aus Aluminium eloxiert. Eloxieren, auch bekannt als Anodisieren, ist eine chemisch-elektrolytische Oberflächenveredlung, die zur Vergrößerung der natürlichen Oxidschicht führt.

Eloxalschichten erhöhen die Verschleißfestigkeit des Aluminiums, dienen als guter elektrischer Isolator und verleihen dem Aluminium ein gleichmäßiges Erscheinungsbild, ohne dessen natürliche Metallschönheit zu beeinträchtigen. Somit eignen sich Aluminiumgehäuse sowohl für dekorative Anwendungen als auch für Anwendungen in rauen, industriellen Umgebungen.

Zur wahrgenommenen Wertigkeit tragen auch die Farbgebung und die Oberfläche der Gehäuse bei. Die farblose Oxidschicht lässt sich mit speziellen Eloxalfarben einfärben. Typische Oberflächenausführungen für Elektronikgehäuse sind naturfarben eloxiert (ME) und schwarz eloxiert (SA), jedoch sind auch viele andere Farben wie Rot, Blau, Grün etc. möglich.

Formschöne Raspberry-Pi-Aluminiumgehäuse in attraktiven Farben

Für die Einplatinencomputer Raspberry Pi, die mittlerweile weit verbreitet in der Entwicklung und Implementierung vom Embedded Systems eingesetzt werden, bieten Hersteller speziell angepasste Gehäuse an. Aluminiumgehäuse heben sich hier durch dekorative Eloxalfarben und eine unkomplizierte Montage hervor. Diese Gehäuse bestehen aus einer Ober- und Unterschale, gefertigt aus 1,5 mm starkem, gestanztem und gebogenem Aluminiumblech.

Die Platine wird mittels M2,5-Linsenkopfschrauben an vier Stahlabstandsbuchsen in der Unterschale befestigt. Da Ober- und Unterschale mit nur einer Schraube und einem Feder-Nut-System an der Vorderseite miteinander verbunden sind, ist ein schneller Zugang zum Inneren des Gehäuses möglich. Für eine ausreichende Wärmeabfuhr sind die Gehäuse mit Lüftungsöffnungen versehen und können bei Bedarf mit einem passenden Kühlkörper für den Raspberry Pi ausgestattet werden.

Für den Raspberry Pi 5 ist zusätzlich ein temperaturgesteuerter Lüfter erhältlich. Die Gehäuse sind in vielen Eloxalfarben verfügbar. Bei Bedarf können die Gehäuse mit rutschfesten, einseitig klebenden, transparenten Gerätefüßen ausgestattet werden. Optional sind die Gehäuse auch mit Befestigungslaschen für eine sichere Wandmontage oder mit einer Hutschienenbefestigung erhältlich, wie in Bild 1 zu sehen.

Aluminium-Profilgehäuse mit dekorativen Kunststoffelementen

Der modulare Aufbau der meisten Design-Gehäuse besteht aus einer Kombination aus Aluminiumblechen und Strangpressprofilen aus der Aluminiumlegierung EN AW 6060. Die Legierung wird aufgrund der optimalen Balance aus Festigkeit und Formbarkeit häufig beim Strangpressen verwendet.

Das Verfahren ermöglicht die kosteneffiziente Herstellung von Profilen mit einfachen sowie komplexen Geometrien und bietet Entwicklern eine hohe Gestaltungsfreiheit bei der Konzeption der Gehäuseprofile.

Bereits während des Strangpressprozesses können die Profile, welche den Gehäusekörper bilden, mit nützlichen Geometrien versehen werden. Je nach Gehäusetyp haben die verwendeten Tubus- und Halbschalenprofile verschiedene zweckdienliche Konturelemente für eine sichere und ordnungsgemäße Aufnahme aller Elektronikkomponenten. Stets vorhandenen sind beispielsweise innenliegende Führungsnuten, die das einfache Einschieben von Leiterkarten oder Montageplatten ermöglichen.

Einige Gehäuse verfügen zusätzlich über T-Nuten, die ein Einschieben von Gewindestreifen oder schiebbaren Muttern erlauben. Damit lassen sich Leiterkarten oder Montageplatten mittels Abstandsbolzen platzieren. Neben den Konturelementen, die eine Befestigung der Elektronikkomponenten gewährleisten, fallen viele Gehäuse durch eine gerippten Außengeometrie auf.

Aufgrund der hohen Wärmeableitfähigkeit der Legierung bis zu 210 W/(mK) spielen Aluminium-Profilgehäuse oft eine zentrale Rolle bei der Temperaturbegrenzung von elektronischen Systemen. Die gerippte Geometrie trägt zur Stabilisierung der Betriebstemperatur bei. Sie maximiert die Oberfläche und unterstützt die gute Wärmeableiteigenschaft von Aluminium (Bild 2).

Mittels einer thermischen Kontaktierung der Leistungskomponente mit dem gerippten Profil gelangt die Wärme (Verlustleistung), welche beim Betrieb an der Leistungskomponente entsteht, durch die natürliche Wärmeleitung in das Profil, wird dort verteilt und schließlich über die vergrößerte Oberfläche abgeleitet.

Praktischer Nutzen von Kunststoffelementen

Stoßfeste Kunststoffrahmen mit integrierten rutschhemmenden Standfüßen oder Antirutsch-Design-Elementen heben die Design-Gehäuse nicht nur optisch hervor, sondern lassen auch eine sichere und rutschfeste Anwendung als Tischgehäuse zu. Für zahlreiche dekorative Anwendungen legen Kunden besonderen Wert auf verdeckt angebrachte Schrauben, die gleichzeitig eine zügige und einfache Montage der elektronischen Komponenten ermöglichen. Dies setzt den Einsatz von Design-Rahmen voraus, die sich ohne zusätzliches Werkzeug auf das Gehäuse schieben lassen und keine weitere Befestigung erfordern. Statt traditioneller Standfüße sind diese Design-Rahmen mit leicht hervorstehenden, rutschfesten Zierstreifen ausgestattet, welche die stabile Nutzung als Tischgehäuse gewährleisten (Bild 3).

Tubusprofil-Gehäuse schützen die implementierte Elektronik dank ihrer geschlossenen und robusten Konstruktion gut vor Schmutz und Feuchtigkeit und eignen sich besonders für Systeme in einer industriellen oder rauen Umgebung. Gemeinsam mit Zwei-Komponenten-Kunststoffrahmen (PC+ABS), die über fest eingespritzte Weichkomponenten (Dichtungen) aus TPE verfügen, ist die Schutzklasse IP 67 möglich (Bild 4).

Die Verwendung schwer entflammbarer Kunststoffe spielt eine zentrale Rolle. UL 94 V-0 zertifizierte Materialien zeigen keine Flammenbildung und erlöschen innerhalb von 10 s nach Entfernen der Zündquelle, wodurch sie die höchsten Brennbarkeitsstandards erfüllen. Kunststoffelemente sind in einer breiten Auswahl an Standardfarben und in zahlreichen RAL-Farben verfügbar (Bild 5).

Umfangreiche Bearbeitungsmöglichkeiten für dekorative Applikationen

Gehäusehersteller bieten darüber hinaus eine Modifikation sämtlicher Gehäusekomponenten nach individuellen Kundenspezifikationen an. Dabei wird höchste Bearbeitungsqualität durch den Einsatz moderner CNC-Bearbeitungszentren und Automaten gewährleistet. Das Einfügen von Durchbrüchen oder das Fräsen von Vertiefungen wie Nuten oder Taschen sind hochpräzise möglich. Sie bieten geringe Maßtoleranzen, glatte Kanten sowie planebene und qualitativ hochwertige Oberflächen in Bezug auf Ebenheit und Rauheit.

Zusätzliche Befestigungsmöglichkeiten für Platinen oder Montageplatten sind mit verschiedenen Einpresssteckverbindern möglich, die in gewünschter Position in die Profile eingepresst werden. Darüber hinaus können für visuelle Kennzeichnungen und Logos Beschriftungen durch unterschiedliche Verfahren umgesetzt werden, beispielsweise Gravuren, digitaler UV-Druck, Siebdruck, Tampondruck, Untereloxaldruck oder Laserbeschriftung (Bild 6). (kr)

* Bettina Lochen ist als staatlich geprüfte Technikerin im Bereich Gehäuseentwicklung bei Fischer Elektronik in Lüdenscheid.

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