Metallgehäuse

Metallgehäuse von Steland für anspruchsvolle technische Anwendungen

Metallgehäuse müssen weit mehr leisten, als Bauteile lediglich zu umschließen. Je nach Anwendung schützen sie Elektronik vor mechanischen Belastungen, Staub und Feuchtigkeit, unterstützen die Wärmeabfuhr oder ermöglichen die Integration in bestehende Maschinen-, Rack- und Netzwerksysteme. Steland fertigt kundenspezifische Metallgehäuse für den Maschinen- und Anlagenbau, die Elektronik, Telekommunikation und Energietechnik.

Auch in weiteren hochspezialisierten Bereichen sind passgenaue Konstruktionen unverzichtbar; so ist es kein Zufall, dass zahlreiche individuelle Metallgehäuse in der Automobilindustrie vorkommen. Als Unternehmen mit eigener Metallverarbeitung begleiten wir Projekte von der Konstruktion über Laserschneiden, Stanzen, Abkanten und Schweißen bis zur Oberflächenbehandlung und Montage. Abmessungen, Aussparungen, Befestigungspunkte, Material und Aufbau werden dabei an die spätere Einbausituation angepasst. So entstehen keine Gehäuse nach einem starren Baukastensystem oder vorgefertigte Artikel aus dem Lager, sondern Bauteile und Baugruppen, die sich ohne unnötige Anpassungsarbeiten in die vorgesehene Anwendung integrieren lassen.

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Vom CAD-Datensatz zum einbaufertigen Elektronikgehäuse

Platinen, deren spezifische Bestückung, Steuerungen, Netzteile und andere elektronische Baugruppen stellen sehr unterschiedliche Anforderungen an ihr Gehäuse. Position und Größe von Anschlüssen müssen ebenso berücksichtigt werden wie Befestigungspunkte, Displays, Schalter, Kabeldurchführungen oder Kühlkonzepte.

Als Elektronikgehäuse-Hersteller fertigt Steland deshalb kundenspezifisch nach Zeichnung und CAD-Daten. Das jeweilige Elektronikgehäuse kann bereits während oder unmittelbar im Anschluss an die Blechbearbeitung mit den erforderlichen Bohrungen, Ausschnitten, Gewinden und Befestigungsmöglichkeiten versehen werden. Laserschneiden, Stanzen und präzises Abkanten ermöglichen dabei auch ein komplexes Design und anspruchsvolle Geometrien. Das gilt für Prototypen und Vorserien ebenso wie für wiederkehrende Serienbauteile.

Laserschneiden, Stanzen und präzises Abkanten ermöglichen dabei auch komplexe Geometrien. Das gilt für Prototypen und Vorserien ebenso wie für wiederkehrende Serienbauteile. Ändert sich die Konstruktion im Laufe eines Projekts, lassen sich Gehäuseabmessungen oder Anschlussbilder entsprechend anpassen.

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Metallgehäuse für Elektronik: EMV, Schutz und Integration zusammendenken

In Maschinen und Produktionsanlagen sind elektronische Komponenten häufig Vibrationen, Staub, Feuchtigkeit und mechanischer Beanspruchung ausgesetzt. Ein Metallgehäuse schützt Platinen, Steuerungen, Messgeräte und Sensorik und bildet zugleich die konstruktive Grundlage für deren sichere Integration.

Auch bei der elektromagnetischen Verträglichkeit spielt die Gehäuseausführung eine Hauptrolle. Ein metallischer Korpus allein gewährleistet jedoch noch keine ausreichende Abschirmung. Vielmehr kommt es darauf an, dass die einzelnen Gehäuseteile elektrisch leitfähig verbunden sind und Fugen oder Übergänge die Schirmwirkung möglichst wenig beeinträchtigen.

Steland berücksichtigt diese Anforderungen bereits in der Konstruktionsphase. Je nach Anwendung werden unbeschichtete Kontaktflächen für eine definierte Erdung vorgesehen oder Übergänge und Befestigungen auf den Einsatz von EMV-Dichtungen abgestimmt. Ein Elektronikgehäuse wird damit nicht allein über seine Abmessungen und äußere Form definiert. Befestigungspunkte, Zugänglichkeit, Kabelführung, Wärmeabfuhr und EMV-gerechte Ausführung werden von Beginn an als zusammenhängende konstruktive Aufgabe betrachtet.

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Stahl oder Aluminium: Werkstoff passend zur Belastung wählen
Die Wahl des geeigneten Werkstoffs hängt wesentlich von Einbauort und Beanspruchung ab. Stahlblech bietet eine hohe mechanische Stabilität und eignet sich unter anderem für robuste Gehäuse im Maschinen- und Anlagenbau. Edelstahl kommt insbesondere dort infrage, wo Korrosionsbeständigkeit oder besondere hygienische Anforderungen eine Rolle spielen.

Ein Elektronikgehäuse aus Aluminium bietet dagegen ein geringeres Gewicht und eine gute Wärmeleitfähigkeit. Das kann beispielsweise bei mobilen Geräten oder Elektronik mit erhöhter Verlustwärme von Vorteil sein.

Material, Blechstärke und Oberflächenbehandlung werden deshalb nicht isoliert gewählt, sondern auf die mechanischen, thermischen und konstruktiven Anforderungen der jeweiligen Anwendung abgestimmt.

Server-Gehäuse und Router-Gehäuse passend zu Hardware und Anschlüssen
Bei Netzwerktechnik und IT bestimmen nicht allein die Außenmaße die Konstruktion. Auch Luftführung, Anschlussfelder, Kabelwege und die Erreichbarkeit einzelner Komponenten bei Wartungsarbeiten müssen berücksichtigt werden.

Steland fertigt Server-Gehäuse nach den Abmessungen und Einbauanforderungen der vorgesehenen Hardware. Ausschnitte für Schnittstellen, Lüfter, Netzteile oder Bedienelemente können direkt in die Konstruktion übernommen werden.

Für kleinere Netzwerkkomponenten, Telekommunikationstechnik oder dezentrale Installationen lassen sich auf dieselbe Weise individuelle Router-Gehäuse herstellen. Eine von Grund auf geplante Kabelführung erleichtert dabei sowohl die Erstmontage als auch spätere Wartungs- oder Austauscharbeiten.

Rack-Gehäuse für das 19-Zoll-Rack und kundenspezifische Einbauten
Bei Geräten für Server-, Netzwerk-, Audio-, Video- oder Steuerungstechnik ist häufig die Integration in vorhandene Racks erforderlich. Ein Rack-Gehäuse muss deshalb nicht nur die jeweilige Elektronik aufnehmen, sondern auch zu den vorgesehenen Befestigungs- und Einbaumaßen passen.

Steland fertigt Gehäuse für jede geforderte Höhe und Tiefe. Front- und Rückplatten können entsprechend dem Anschlusslayout mit Ausschnitten für Displays, Schalter, Steckverbinder, Lüfter oder Kabeleinführungen versehen werden.

Auch ein kundenspezifisches Equipment-Rack lässt sich so auf die tatsächlich verwendeten Komponenten und deren Gewicht abstimmen. Entscheidend ist dabei eine Konstruktion, die Einbau, Verkabelung und Servicezugang bereits berücksichtigt.

Rack-Mount: Einbau ohne nachträgliche Anpassungsarbeiten

Die 19-Zoll-Technik hat sich in zahlreichen Bereichen der IT-, Netzwerk- und Veranstaltungstechnik etabliert. Für solche Anwendungen fertigt Steland Rackgehäuse mit definierten Einbaumaßen und passenden Befestigungspunkten.

Bei einem Rack-Mount-Konzept werden Frontplatten, Bohrbilder und Einbaupositionen bereits konstruktiv auf das vorgesehene Rack abgestimmt. Dadurch lassen sich Komponenten montieren oder austauschen, ohne das Gehäuse vor Ort erst mechanisch anpassen zu müssen.

Je nach Anwendung können die Rack-Mount-Gehäuse außerdem für Lüfter, Filter, Kabelmanagement oder weitere interne Baugruppen vorbereitet werden.

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Wall-Mount: Elektronik dort montieren, wo sie benötigt wird

Nicht jede Netzwerk- oder Steuerungseinheit wird in einem zentralen Serverschrank untergebracht. In Produktionshallen, Technikräumen oder dezentralen Unterverteilungen kann eine Montage direkt an der Wand sinnvoller sein.

Ein Wall-Mount-Gehäuse benötigt dafür eine ausreichend stabile Rückwand und geeignete Befestigungspunkte. Gleichzeitig muss die verbaute Technik für Anschluss- und Wartungsarbeiten erreichbar bleiben.

Steland kann solche Metallgehäuse beispielsweise mit Türen, abnehmbaren Seitenteilen, Montageplatten oder definierten Kabeleinführungen ausführen. Auf diese Weise lässt sich Technik platzsparend installieren, ohne zusätzlichen Stellplatz für einen separaten Schaltschrank oder ein Bodenrack vorzusehen.

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Metallgehäuse für ein abgestimmtes Wärmemanagement

Netzteile, Prozessoren und Frequenzumrichter erzeugen im Betrieb Wärme, die zuverlässig aus dem Gehäuse abgeführt werden muss. Wo es die Umgebungsbedingungen erlauben, können gezielt platzierte Lüftungsschlitze die natürliche Konvektion unterstützen. Anzahl, Querschnitt und Position der Öffnungen werden dabei auf die Anordnung und Wärmeentwicklung der verbauten Komponenten abgestimmt und direkt beim Laserschneiden oder Stanzen eingebracht.
Reicht die passive Wärmeabfuhr nicht aus, kann die Gehäusekonstruktion für aktive Lüfter, Filtereinheiten oder andere Kühllösungen vorbereitet werden. Auf diese Weise werden Wärmemanagement und Blechkonstruktion von Beginn an gemeinsam ausgelegt – ohne spätere Änderungen am fertigen Gehäuse.

IP-Gehäuse: Dichtigkeit und Wärmeabfuhr gemeinsam planen

Bei Elektronik in Produktionsumgebungen oder im Außenbereich müssen Wärmeabfuhr und Schutz vor Staub und Wasser gemeinsam geplant werden. Offene Lüftungsschlitze sind mit höheren IP-Schutzarten nur eingeschränkt vereinbar. Werden gleichzeitig Anforderungen wie IP54, IP65 oder IP68 und eine erhöhte Wärmeabfuhr gefordert, muss das Kühlkonzept deshalb von Beginn an Bestandteil der Gehäusekonstruktion sein.

Je nach Anwendung kann Steland beispielsweise Aufnahmen für Filterlüfter, geschlossene Wärmetauscher oder konstruktive Maßnahmen zur verbesserten Wärmeableitung vorsehen. Für die Dichtigkeit des Gehäuses sind darüber hinaus Details wie durchgehende Schweißnähte, abgestimmte Dichtungen, Falze, Türanschläge und Kabeleinführungen entscheidend.

Auch die Gehäusegeometrie wird auf die Einsatzbedingungen abgestimmt. Flächen, Übergänge und Öffnungen lassen sich so ausführen, dass Wasser kontrolliert abläuft und sich Feuchtigkeit oder Schmutz möglichst nicht an kritischen Stellen ansammelt.

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Gehäuse für IS-Begrenzer in energietechnischen Anlagen

Neben klassischen Elektronik- und Netzwerkgehäusen fertigt Steland auch Spezialkonstruktionen für energietechnische Anwendungen, etwa für IS-Begrenzer. Diese Kurzschlussstrombegrenzer unterbrechen im Fehlerfall den Stromfluss innerhalb weniger Millisekunden und schützen so Netze und Anlagenkomponenten vor den Folgen hoher Kurzschlussströme.

Der schnelle Trennvorgang, der in der Regel über eine Treibladung ausgelöst wird, stellt besondere Anforderungen an die Gehäusekonstruktion. Gefordert ist nicht nur eine hohe mechanische Stabilität, sondern insbesondere die Fähigkeit, kurzzeitig auftretende dynamische Druckbelastungen und Stoßwellen aufzunehmen. Gleichzeitig muss die Konstruktion die Anforderungen an die Störlichtbogensicherheit berücksichtigen, um Personen und angrenzende Anlagenteile vor den thermischen und mechanischen Auswirkungen zu schützen.

Material, Blechstärken, Schweißkonstruktion und Befestigungspunkte werden bei Steland auf diese kurzzeitigen hohen Lasten abgestimmt. Verstärkungen im Innenaufbau unterstützen dabei die gezielte Einleitung der auftretenden Kräfte in die umgebende Anlagenstruktur.

Da es sich um sicherheitskritische Komponenten handelt, orientieren sich Konstruktion und Fertigung eng an den technischen Vorgaben, Lastannahmen und Lastenheften des jeweiligen Einsatzfalls.

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Arbeitsbeispiele

Biegeteile
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Häufige Fragen zu kundenspezifischen Metallgehäusen

Wann ist ein Elektronikgehäuse aus Metall sinnvoll?
Ein Elektronikgehäuse aus Metall empfiehlt sich primär, wenn eine hohe mechanische Belastbarkeit erforderlich ist oder elektromagnetische Störeinflüsse berücksichtigt werden müssen. Zwar gilt bei der Materialauswahl oft der Grundsatz: Kunststoffgehäuse sind leichter und wirtschaftlicher als Metallgehäuse. Dennoch stoßen diese in Industrieumgebungen schnell an ihre technischen Grenzen. Ein entscheidender Faktor ist hierbei der native EMV-Schutz, denn Kunststoffgehäuse benötigen spezielle Beschichtungen für elektromagnetische Abschirmung. Je nach Anwendung können stattdessen direkt Stahl, Edelstahl oder Aluminium eingesetzt werden, um diese Abschirmung von Grund auf zu gewährleisten. Welcher Werkstoff geeignet ist, hängt unter anderem von Gewicht, Korrosionsbelastung, Wärmeentwicklung und Einbausituation ab.
Welche Oberflächen sind für Metallgehäuse möglich?
Die Oberflächenbehandlung richtet sich nach Werkstoff, Einsatzort und gewünschter Optik. Möglich sind beispielsweise Pulverbeschichtungen sowie unterschiedliche Verfahren zur Behandlung von Stahl- und Edelstahloberflächen. Dadurch lassen sich Korrosionsschutz, Reinigbarkeit und Erscheinungsbild an die jeweilige Anwendung anpassen.
Kann ein Rackgehäuse nach einem individuellen Anschlusslayout gefertigt werden?
Ja. Bei einem kundenspezifischen Rackgehäuse können Aussparungen für Steckverbinder, Displays, Schalter, Kabeleinführungen oder Lüfter bereits anhand der Konstruktionsdaten berücksichtigt werden. Das gilt ebenso für ein Rack-Gehäuse, ein Server-Gehäuse oder ein Equipment-Rack. Dadurch entfällt ein großer Teil der nachträglichen Bearbeitung bei der Montage.
Wie wird die erforderliche IP-Schutzart konstruktiv berücksichtigt?
Die geforderte Schutzart wird bereits bei der Gehäusekonstruktion berücksichtigt. Dabei spielen unter anderem Dichtungen, Falze, Schweißverbindungen, Türgeometrie und Kabeleinführungen eine Rolle. Welche Ausführung erforderlich ist, hängt von den Umgebungsbedingungen und der gewünschten Schutzart ab.
Fertigt Steland auch komplett kundenspezifische Elektronikgehäuse?
Ja. Abmessungen, Material, Blechstärke, Bohrbilder, Ausschnitte, Befestigungsmöglichkeiten und Oberflächen können auf die jeweilige Baugruppe abgestimmt werden. Dadurch entstehen Metallgehäuse für Elektronik, die sich konstruktiv an der vorgesehenen Einbausituation orientieren und nicht umgekehrt.

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Kirill Grossberg

Dipl.-Ing.

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