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Industrielle Automation 4/2019

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Industrielle Automation 4/2019

KOMPONENTEN UND SOFTWARE

KOMPONENTEN UND SOFTWARE Am Anfang ist die Kiste Customized Standards …, oder wie aus Behältern individuelle Gehäuse werden Damit aus einer Kunststoff- oder Metallbox ein applikationsspezifisches Elektronikgehäuse wird, bedarf es zahlreicher Bearbeitungsschritte und viel Know-how. Eine flexible Fertigung ist dabei die wichtigste Voraussetzung. Im Zeitalter von Industrie 4.0 ist dies bereits möglich, denn Produkte lassen sich vor diesem Hintergrund inzwischen problemlos nach Maß fertigen – ab Stückzahl 1. Lesen Sie mehr. jede mechanische Bearbeitung kann unangenehme Überraschungen bereithalten. Denn selbst bei einer scheinbar so einfachen Sache, wie Löcher in Aluminium oder Kunststoff zu bohren bzw. Aussparungen einzufräsen, kann es durchaus zu schwerwiegenden Fehlern kommen – bis hin zur völligen Unbrauchbarkeit des Gehäuses. So kann die Fräs- und Bohrbearbeitung zum Verlust der IP-Schutzart, zu Spannungsrissen, sichtbaren Defekten, dem Aufplatzen von Hohlräumen oder ähnlichen qualitäts- bzw. funktionsmindernden Eigenschaften führen. Kunststoff ist dabei eines der am schwierigsten zu bearbeitenden Materialien, denn zu schnelle Bohrer und Fräser können den Kunststoff zum Schmelzen bringen. Darüber hinaus kann ein zu hoher Vorschub ebenso wie die Reaktion des Kunststoffs mit den Kühlschmiermitteln Stressrisse zur Folge haben. Auch scharfe Kanten und Grate können entstehen bis hin zu Fehlern bei der Größe der Löcher bzw. Ausschnitte und der Einschraubtiefe. Ferner stellen Gehäuse aus glasfaserverstärktem Kunststoff besondere Anforderungen an die spanende Bearbeitung: Neben speziellen Werkzeugen für die korrekte Oberflächenbehandlung bedarf es eines Vakuumsystems sowie einer entsprechenden Ausrüstung, damit die Glasfasern nicht in die Umgebungsluft gelangen. Des Weiteren verschleißen die Werkzeuge bei der mechanischen Bearbeitung der abrasiven Glasfaser schneller als bei normalen Kunststoffen. Gehäuse in jeder Farbe möglich Die Bopla Gehäuse Systeme GmbH aus Bünde/Ostwestfalen, entwickelt und produziert seit mehr als 45 Jahren Elektronikgehäuse aus Kunststoff und Aluminium sowie Eingabeeinheiten wie Touchscreens und Folientastaturen. Die Gehäuseanwendungen kommen u. a. in der Mess-, Steuerund Regeltechnik, im Maschinen- und Anlagenbau sowie in der Medizin- und in der Bahntechnik zum Einsatz. Ein Standardgehäuse von Bopla ist ab Lager zunächst nichts anderes als eine Kunststoff- oder Metallkiste; vielmehr eine Kiste aus einem Baukastensystem, die sich u. a. mit umfangreichem Zubehör wie Thomas Lüke, Leiter Vertrieb bei der Bopla Gehäuse Systeme GmbH in Bünde Scharnieren, Dichtungen, Druckausgleichselemente und Halterungen kombinieren lässt. Doch ein funktionelles Elektronikgehäuse ist sie erstmal nicht. Erst applikationsspezifische Anpassungen wie eine mechanische Bearbeitung, die farbliche Gestaltung oder eine Bedruckung sowie Eigenschaften wie eine geeignete IP-Schutzart, elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) und nicht zuletzt das HMI machen aus dieser Kiste ein Elektronikgehäuse. Kunststoff: Kein einfach zu bearbeitendes Material Die wichtigste Anpassung sind Löcher und Aussparungen für Kabeldurchführungen, Tasten, Stecker oder Kühlmittelleitungen etc. – klingt einfach, doch jedes Loch bzw. Farben, Beschichtungen und Bedruckungen sind nicht so funktionsentscheidend wie Löcher. Doch mit ihnen lässt sich die Optik des Gehäuses dem jeweiligen Einsatz anpassen. Farblich bieten bereits die Standardbaukästen der verschiedenen Gehäusetypen zahlreiche Optionen: Dazu zählen bunt abgesetzte Scharniere, Dichtungen und ähnliches. Darüber hinaus können die Gehäuse kundenspezifisch in jeder Farbe gefertigt werden. Bei Kunststoffgehäusen sind jedoch hierbei prozessbedingt Mindestbestellmengen erforderlich. Metallgehäuse hingegen können ab Stückzahl 1 wahlweise in der entsprechenden Farbe pulverbeschichtet oder lackiert werden. Dabei gilt für das Lackieren ähnliches wie für die mechanische Bearbeitung: Es scheint einfach, führt jedoch unfachmännisch ausgeführt schnell zum Abblättern 52 INDUSTRIELLE AUTOMATION 4/2019

KOMPONENTEN UND SOFTWARE 01 Eine der wichtigen kundenindividuellen Anpassungen: Aussparungen für Kabeldurchführungen, Tasten, Stecker oder Kühlmittelleitungen etc. 02 Damit aus einem Kunststoff- oder Aluminiumgehäuse eine applikationsspezifische Anwendung wird, bedarf es zahlreicher Bearbeitungsschritte des Lackes, zur Blasenbildung, „Orangenhaut“ oder unsauberen Kanten. Die Feinabstimmung der Gehäuse an das applikationspezifische Erscheinungsbild findet über eine Beschriftung und Anbringung von Designelementen wie Firmenlogos statt. Dabei bietet Bopla für alle Gehäusematerialien Technologien wie Siebdruck, Tampondruck oder Gravuren an. Für ein edles Erscheinungsbild sorgt die Laserbeschriftung. Zur sicheren Verankerung von Einbauten wie Elektronik oder Displays Wichtige Anpassungen sind z. B. Löcher und Aussparungen für Kabeldurchführungen, Tasten oder Stecker im Gehäuse sorgen Befestigungspunkte, die präzise mit den Bohrungen in der Leiterplatte bzw. am Display übereinstimmen. Leiterplatten werden typischerweise über ultraschallgeschweißte oder eingepresste Schraubdome fixiert. Das Verfahren des Ultraschallschweißens kommt dabei ausschließlich bei Kunststoffgehäusen zum Einsatz. Die Dome sind in diesem Fall von außen nicht sichtbar. Eingepresste Schraubdome können sowohl in Kunststoff- als auch Metallgehäusen gesetzt werden. Sie sind von außen sichtbar und erfordern eine zusätzliche Abdeckung. Dies gilt ebenfalls für eingepresste Gewindebolzen zur Fixierung von Displays. Elektromagnetische Störungen ausgeschlossen In vielen Applikationen ist eine gute elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) des Elektronikgehäuses unabdingbar. Sie stellt sicher, dass das Gerät selbst weder eine elektromagnetische Störung impliziert noch durch sie in seiner Funktion beeinträchtigt wird. Die EMV erfordert neben einem geeigneten Leiterplattendesign auch eine optimale Abschirmung. Aluminiumgehäuse bieten bereits eine gute Grundabschirmung – diese kann durch zusätzliche Maßnahmen noch verbessert werden: Dazu zählen das Entfernen isolierender Lack- oder Eloxalflächen an den Verbindungsstellen zwischen Gehäuseunter- und -oberteil ebenso wie spezielle EMV-Dichtungen aus leitfähigem Material und elektrisch verbindende Elemente (EMV-Federn). Die EMV von Kunststoffgehäusen kann durch das Aufbringen eines leitfähigen Kupferlacks oder die Metallbedampfung der Gehäuseinnenseite erreicht werden. Dabei ist eine Kupferlackierung schnell und einfach zu realisieren. Allerdings sind Leitfähigkeit und mechanische Festigkeit begrenzt. Die Metallbedampfung resultiert in einer soliden, optimal leitfähigen Metalloberfläche von ca. 2,5 μm Dicke, die sich zu 100 % neutral zu den bedampften Oberflächen verhält. Von der Kiste zum Elektronikgehäuse Inzwischen darf sich die Kiste schon fast Elektronikgehäuse nennen. Doch ein entscheidendes Element fehlt noch: Die HMI oder einfacher gesagt: die Bedienelemente. Erst sie machen das Gehäuse komplett. Kundenspezifische (Folien-) Tastaturen und Displays bieten nahezu unbegrenzte Funktions- und Gestaltungsmöglichkeiten. 03 Ein modernes HMI macht die Verwandlung von der einfachen Kiste zum individuellen Elektronikgehäuse perfekt Der Hersteller bietet beispielsweise resistive oder kapazitive Touchscreens. Resistive Displays bieten sich für flexible durchgehende Fronten (Membrane) und Fronten mit Ausschnitt in Metallgehäusen an. Sie sind torsionsbeständig und lassen sich auch mit Handschuhen bedienen. Kapazitive Touchscreens wie bei Smartphones und Tablets können wahlweise als starre durchgehende Front aus Glas oder Kunststoff oder Front mit Ausschnitt verwendet werden. Sie lassen sich am besten mit blanken Fingern bedienen. Wird ein kapazitives Touchdisplay integriert, bedruckt Bopla bei Bedarf auch die Glasscheibe im Siebdruckverfahren. Hinterdruckte Glasfront und Touchdisplay werden anschließend mithilfe des Optical Bonding verbunden. Dabei wird durch das flüssige Verkleben beider Komponenten ohne jeden Luftspalt eine hohe optische Qualität und mechanische Stabilität erreicht. Anschließend findet das Einkleben der kompletten Einheit in das Gehäuse statt. Beides geschieht unter Reinraumbedingungen. Zur Stabilisierung der Touch-/ Displayeinheit ist eine Halteplatte erforderlich, die durch eine eigens entwickelte und geschützte Vergusstechnologie angebracht wird. Am Ende steht eine abschließende Prüfung der kompletten Anwendung. Fotos: Bopla www.bopla.de INDUSTRIELLE AUTOMATION 4/2019 53

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