Mobiles Elektronik-Packaging
Ursprünglich für den stationären Einsatz in Racks entwickelt, erfreut sich der 19-Zoll-Standard auch nach mehr als einem halben Jahrhundert noch großer Beliebtheit. Kaum ein Industriesektor, der nicht von ihm durchdrungen ist. Mehr noch: Auch für mobile Einsätze kommen zunehmend Systeme zum Einsatz, die in 19-Zoll-Technik aufgebaut sind. Welche besonderen Qualitäten müssen die Gehäuse für derartige Applikationen aufweisen?
Eben mal ein Paar 19-Zoll-Winkel in ein bestehendes Gehäusekonzept einbauen – so einfach stellen sich viele ihre Lösung vor, um Baugruppenträger mobil zu machen. Doch Gehäuse für dieses Applikationsfeld müssen frei wählbare 19-Zoll-Ebenen haben, die sich samt Gehäuse flexibel an den jeweiligen Anwendungsfall anpassen lassen. Das ist die erste und wichtigste Forderung. Zudem ist das Innenleben rundum zu schützen, und war sowohl hinsichtlich der mechanischen Stabilität als auch der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV). Die mobile Elektronik muss sich leicht von A nach B transportieren lassen. Und schlussendlich soll der Betrachter schon durch ein ansprechendes Design des Äußeren auf die hohe Qualität des elektronischen Innenlebens schließen können.
Um ganz speziell auch 19-Zoll-Elektroniksystemen ohne Kompromisse zu hoher Mobilität zu verhelfen, hat Santox eine neue Gehäusefamilie entwickelt. Das besondere an der »S4000«-Serie: 19-Zoll-Einbauebenen lassen sich in allen drei Raumebenen – und wenn es sein muss auch mehrfach – verwirklichen. Durch die besondere Rahmenkonstruktion sind die Gehäuse stufenlos größenvariabel, wobei der Ein-Meter-Bereich noch längst nicht das vonseiten der Stabilität her maximal Mögliche ist, meist aber doch ein anwendungsspezifisches oberes Endmaß darstellen dürfte. Neben dem mobilen Einsatz eignen sich die neuen Gehäuse auch für stationäre Einsätze in Labor, Prüffeld oder Fertigung. Seine profilorientierte Verwandtschaft zur »S2000«-Serie ist dem S4000 deutlich anzusehen [1].
Dennoch unterscheidet sich die neue Baureihe ganz wesentlich: Neuartige Aluminium-Hohlprofile und moderne Eckverbindungsknotenbilden ein stabiles, tragendes Gerüst, das alle Verkleidungsteile in speziellen Nuten aufnimmt und sie in der Rahmenkonstruktion festfixiert. Klappergeräusche sind damit auch im rauen Betrieb ausgeschlossen. Für die Seitenwände können unterschiedliche Materialienverwendet werden, die sich von glasfaserverstärkten ABS-Kunststoffen und Aluminium bis hin zu Stahl- und Edelstahlblechen erstrecken können. Dadurch lassen sich, insbesondere bei größeren Gehäusedimensionen, qualitativ hochwertige, aber trotzdem kostengünstige Lösungen realisieren – oft der alles entscheidende Faktor in der preissensitiven 19-Zoll-Technik. Die verwendeten Kunststoffplatten sind durch eine mehrlagige Beschichtung kratz- und UV-beständig. Prinzipiell können die Seitenverkleidungen, Schlösser und Scharniere durchgefärbt in allen RAL-Farben realisiert werden.
Um die Gehäuse ausreichend zu erden und die EMV zu gewährleisten, sind alle Metallteile niederohmig miteinander verbunden. Bei der neuen Gehäuseserie gewährleistendies integrierte Edelstahlverbinder. Bei hohen Anforderungen an die EMV erfolgt die Verbindung zu den – dann metallischen – Verkleidungen über silberpartikelhaltige, leitende Kleber und Dichtungen.
Neue Schlösser
Geräte, die an unterschiedlichen Einsatzorten verwendet werden, müssen sich für den Transport oder die Lagerung zwischen den einzelnen Einsätzen sicher und geschützt verschließen lassen. Diese Aufgabe übernehmen Schlösser, die über eine Drehbewegung und den dabei ablaufenden »Schiefe Ebene«-Effekt leichtgängig und sicherschließen (Bild 1). Zusätzlich sind sie so konstruiert, dass keinerlei Überstand über die Bedienebene existiert. Das soll den barrierefreien und die Handgelenke respektive Manschetten schonenden Bedienzugang garantieren. Sinngemäß gilt dies auch für die ebenfalls neue Scharnierkonstruktion. Für die abschließbaren Schlösser sind spezifische Varianten erhältlich, beispielsweise auch eine TSA-Schließung, die durch einen Generalschlüsseleiner Kontrollbehörde geöffnet werden kann.
Montageebenen für den Einbau von Baugruppenträgern können bei den S4000-Gehäusen in allen Raumachsen verwirklicht werden (Bild 2): »Gehäuseartig« von vorne oder/und rückseitig, »kofferartig« von oben oder/und »versteckt« von den Seiten her. In jeder Montageebene ist auch ein tiefenversetzter Einbau möglich. Um selbst oft mehrere Kilogramm schwere Einschübe einbauen zu können, werden die Baugruppenträger grundsätzlich nicht nur über die frontseitigen 19-Zoll-Montageschrauben befestigt, sondern über ihre gesamte Tiefe im Gehäuse geführt. Gerade bei mobilen Anwendungen, die oft mit Stößen, Rütteln und Vibrationen verbunden sind, ist dies ein wichtiger Beitrag für eine lange Lebensdauer des Innenlebens. Darüber hinauslassen sich die Baugruppenträger auch elastisch entkoppelt (schwingend respektive gedämpft) in den Gehäusen befestigen.
Jede Einbauebene lässt sich durch einen separaten Zugang erreichen und auch vor Zugriff sichern (Bild 3). Zugehörige Displays, Touchpanels oder selbst Tablet-PCs lassen sich beispielsweise im Deckel integrieren, der über 95°-Scharniere fest einrasten oder über Friktionsscharniere stufenlos aufgestellt werden kann. Dabei verlaufen die Kabelverbindungen und die Erdung nach außen unsichtbar in speziellen Scharnieren zwischen Deckel und Korpus. Je nach Applikation kann der Deckel, der beispielweise das systemspezifische Zubehör für einen messtechnischen Einsatz in maßgeschneiderten Fächern beinhaltet, auch vollständig abgenommen werden. Der voll funktionsfähige Gehäuseausbau umfasst mit der meist vom Kunden beigestellten Elektronik natürlich auch die Ausschnitte und die Montage der Steckverbindungen für alle Schnittstellen zur Spannungsversorgung sowie für unterschiedliche I/Os.
Maßgeschneiderte Entwärmungskonzepte
Kaum noch eine 19-Zoll-Applikation, die ja meist mit hochintegrierten, Verlustwärme abgebenden Baugruppen bestückt ist, kommt ohne ein leistungsfähiges Entwärmungskonzept aus. Maßgeschneiderte Klimatisierungslösungen für die S4000-Gehäuse, bei hoher IP-Schutzart, sind deshalb ebenfalls Inhalt des Portfolios von Santox. Die Bandbreite erstreckt sich dabei von besonders flachen Lüftern und Filtern über gezielte Luftführungssysteme, um Wärmenester zu vermeiden, bis hin zu Peltier-Kühlung und Heatpipes (Bild 4).
19-Zoll-Baugruppenträger haben sich in praktisch allen technischen Märkten etabliert. Das bedeutet im Umkehrschluss: Auch die Gehäuse für mobile Applikationen auf Basisdieses Standards müssen universell einsetzbar sein. Dem S4000 wurden ausdiesem Grund sowohl die bei der Schwester S2000 bereits bewährten als auch neue Features mit auf den Weg gegeben. Beispielsweise sind dies: Die Reinraum- und Medizingerätetauglichkeit, da sie frei von organischen Stoffen und bis in feinste Nuten frei von Bearbeitungsrückständen sind. Alle verwendeten Materialien verhalten sich chemisch und physikalisch neutral, alle Oberflächen sind (ab-)waschbar. Die Gehäuse erfüllen je nach Applikationsforderung hohe IP-Schutzarten. Sie sollen höchste Individualität und ergonomisch optimiertes Anwendungsdesignbei der Gestaltung über einen flexiblen »Baukasten« bieten, beidem nur die Applikation und der Kundenwunsch das Layout bestimmen. Zudem gewährt der Herstellereine fünfjährige Werksgarantie auf Materialien und Verarbeitung sowie einen lebenslangen Reparatur- und Ersatzteilservice auch für einzelne Schlösser und Beschläge.
Santox bietet auch viele zusätzliche Leistungen an, beispielsweise mechanische Bearbeitungen, Beschriftung, elektrischen Ausbau, Funktionsprüfung, Rechnerintegration, Beschaffung und Überwachung aller Bauteile eines Komplettsystems, 2-D- und 3-D-Konstruktion mit Exportfunktion sowie Herstellung von Kunststofftiefziehteilen und von maßgeschneiderten PE-Schaumstoffteilen. So kann das Unternehmen Hilfestellung zu Mess-,Prozess- und Verfahrenstechnikgeben.
Veröffentlicht in DESIGN&ELEKTRONIK
Der Autor:
Peter Hauser ist Gründer des Unternehmens Santox-Industriekoffer und ist im heutigen Unternehmen verantwortlich für Technik und Entwicklung.
SANTOX Gehäuse-Systeme GmbH
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