Gehäuse & Schränke Prinzip Pralinenschachtel

Bauteile einfach nur in Schaumstoffteile einzustecken, anstatt sie im Gehäuse zu verschrauben, kann man mit dem Prinzip einer Pralinenschachtel vergleichen. Jede Komponente hat ihren...

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RUCH NOVAPLAST GmbH & Co. KG

Uwe Vogel, Projektleiter beim Medizintechnikunternehmen Bruker BioSpin in Rheinstetten bei Karlsruhe, stand vor einer anspruchsvollen Aufgabe. Es ging um die Neuentwicklung eines Gerätes, mit dem Proben für medizinische Untersuchungen vorbereitet werden. Im Pflichtenheft für das BMSO (Bruker Multicolumn Stop/Flow Oven) wurden die technischen Ansprüche ziemlich hoch angesetzt. Eine besondere Herausforderung stellte bei der Konzeption der Bereich des Wärmemanagements dar. Eine gleich bleibende Temperatur der Proben ist unerlässlich für genaue medizintechnische Messungen. Dabei muss gewährleistet sein, dass jegliche Wärmeübertragung an das Gehäuse unterbunden wird. Darüber hinaus mussten die stromführenden Bereiche gegen Berührung geschützt werden. Nach umfangreichen Recherchen entschieden sich die Konstrukteure für ein Chassis aus geschäumtem Kunststoff. Der führende Dienstleister für die Konstruktion und Fertigung von Chassis aus expandiertem Polypropylen (EPP) ist die Oberkirchner RUCH NOVAPLAST. Das Chassis-Konzept NOVAplex verändert die Konstruktion von Geräten aller Art. Die einzelnen Baugruppen werden in formgeschäumte Teile aus EPP formschlüssig eingebettet, sodass man auf zusätzliche Befestigungselemente komplett verzichten kann. Bereits beim ersten Konzeptgespräch der Konstrukteure zeichnete sich ab, dass die Konstruktionsmethode mit den schwarzen, elastischen Schaumteilen die Lösung der gestellten Aufgaben versprach (Bild 1 - siehe Heftseite). Das Gerät zur Probenvorbereitung BMSO ist als 19?-Einschub konzipiert und findet zusammen mit anderen Geräten in einer gesamten Schrankeinheit Platz. Die Formteile aus EPP sind dabei nicht nur gute Wärmeisolatoren, sondern bieten den zahlreichen unterschiedlichen Bauteilen sicheren Halt. Die Temperiereinheit kann in verschiedene Bereiche untergliedert werden. Im vorderen, dem so genannten Heizbereich, werden im Deckel des Gerätes zwei UV-Messzellen und eine Plexiglasscheibe aufgenommen. So sind die UV-Messzellen einsehbar und dennoch geschützt. Mithilfe eines speziellen Scharniers (Bild 2) lässt sich der Deckel nach oben klappen. Unter dem Deckel befindet sich die Heizeinheit: Heizplatte, Kapillare und Temperaturfühler. Durch das Scharnier im Schaumstoff EPP ist der Heizbereich direkt mit der EPP-Wärmekammer verbunden. Dauergebrauchstemperaturen von bis zu 110 °C stellen für den Kunststoff EPP kein Problem dar. Dieser temperierte Bereich gewährleistet eine möglichst konstante Temperatur von maximal 100 °C. Im hinteren Elektronikbereich finden die verschiedenen Bauteile der Steuerung Platz. Alles wird in passende Vertiefungen in dem schwarzen Schaum gesteckt. Schrauben, Blechwinkel, Nieten oder Kunststoffclipse sind nicht notwendig. Auch die Anschlussleiste (Hutschiene) für die gesamte Elektronik wird gesteckt. Durch die natürliche Klemmwirkung des EPP werden alle Bauteile ohne zusätzliche Befestigungselemente gehalten und fixiert. Jedes Bauteil hat seinen unverwechselbaren Platz. Netzteil, Pumpe und Verteiler stecken in der dafür vorgesehenen Aussparung im EPP-Schaum, Schläuche verschwinden in den geschäumten Kabelführungen und werden durch Rastnasen sauber gegen Herausfallen gesichert. Nach dem Bestücken mit den Bauteilen wird der gesamte EPP-Block in eine Art Schublade aus Edelstahl geschoben, um als 19?-Rack-Einheit komplett zu sein. Das Edelstahlgehäuse sorgt auch für die nötige EMV-Abschirmung. Die neue Einfachheit mit KunststoffTraditionell werden die einzelnen Komponenten eines Gerätes in Metallchassis verschraubt, vernietet oder mit anderen Mitteln fixiert. So findet man in vielen Geräten neben den notwendigen Bauteilen verschiedene Materialien und zusätzliche Befestigungselemente. An den Montageplätzen des neuen BMSO hat sich einiges verändert. Man sucht vergebens Druckluftschrauber, Behälter mit Kleinteilen, Montageschablonen etc. Zwei Hände genügen, um die Bauteile an ihren Platz zu stecken. Die Fachleute der Produktionstechnik bei Bruker BioSpin haben die Einsparungen in der Arbeitsvorbereitung und der Montage sofort erkannt. Die Einsparpotenziale beginnen bereits in der Entwicklung und erstrecken sich auch auf die Beschaffung, Qualifizierung und Bevorratung der Befestigungselemente. Uwe Vogel meint zum neuen Konzept: „Zunächst muss man feststellen, dass wir mit ,Innereien’ aus Blech die hoch gesteckten Ziele nicht erreicht hätten. Völlig ungewohnt und für alle begeisternd war zudem der Umstand, dass wir schon zehn Tage nach dem letzten Konstruktionsgespräch mit RUCH NOVAPLAST einen CNC gefrästen Prototyp unseres Gerätes bekamen. Es macht Spaß, die Bauteile mit dem 3D-CAD-System frei im Raum zu platzieren. Diesen Raum ,füllt man’ mit Schaum. Am Beispiel des Scharniers sieht man allerdings, dass der Schaum auch funktionelle Aufgaben übernehmen kann.“Neben den bereits genannten Vorteilen, wie kurze Entwicklungszeiten, die Reduktion von Zukaufteilen und verkürzte Montagezeiten, überzeugen die Schaumchassis durch günstige Werkzeugkosten und den einfacheren Zugang zu den Komponenten. Dieser erleichtert die Wartung und senkt die Kosten. Bei allen mechanisch anspruchsvollen Anwendungen wirken sich die erhebliche Gewichtseinsparung und die optimale Schockabsorption als vorteilhaft aus. Auch in Bezug auf die Geräuschdämmung und die erstklassigen thermischen Eigenschaften bestechen geschäumte Chassis.

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