Mit „Industrie 4.1“ verwandelt Bopla Kisten in individuelle Gehäuse für ihr Kunden, und das ab Stückzahl eins. Möglich macht dies eine flexible Fertigung sowie die Kreativität und das Know-how des Teams. Diese einzeneln Bearbeitungsschritte sind von der Kiste bis zum kundenindiviuellen Gehäuase nötig:
Was mit der gewöhnlichen Kiste alles möglich ist
Ein Standardgehäuse von Bopla ist ab Lager zunächst nichts als eine Kunststoff- oder Metallkiste; vielmehr eine Kiste aus einem Baukastensystem. Diese kann mit Zubehör wie Scharnieren, Dichtungen, Druckausgleichselemente, Halterungen und mehr kombiniert werden. Ein funktionelles Elektronikgehäuse ist sie erstmal nicht. Erst kundenindividuelle Anpassungen wie eine mechanische Bearbeitung, die farbliche Gestaltung und eine Bedruckung sowie Eigenschaften wie eine geeignete IP-Schutzart, elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) und nicht zuletzt das HMI machen aus dieser Kiste ein Elektronikgehäuse.
Beim Löcherbohren ist Vorsicht geboten
Die wichtigste Anpassung sind Löcher und Aussparungen für Kabeldurchführungen, Tasten, Stecker oder Kühlmittelleitungen etc. Jedes Loch beziehungsweise jede mechanische Bearbeitung kann böse Überraschungen bereithalten. Denn selbst bei einer scheinbar einfachen Sache, wie Löcher in Aluminium oder Kunststoff zu bohren beziehungsweise Aussparungen einzufräsen, kann es 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- beziehungsweise funktionsmindernden Eigenschaften führen.
Kunststoff ist dabei eines der am schwierigsten zu bearbeitenden Materialien: zu schnelle Bohrer und Fräser können den Kunststoff zum Schmelzen bringen. Ein zu hoher Vorschub ebenso wie die Reaktion des Kunststoffs mit dem Kühlschmiermitteln kann Stressrisse zur Folge haben. Darüber hinaus können scharfe Kanten und Grate entstehen oder sich Fehler bei der Größe der Löcher beziehungsweise Ausschnitte und der Einschraubtiefe ergeben.
Auch die maschinelle Bearbeitung von Aluminium weist Tücken auf. Je nach Aluminiumlegierung sind andere Werkzeuge, Bearbeitungsgeschwindigkeiten und Vorschübe erforderlich. Zudem ist eine Kompensation der Entformungsschräge erforderlich.
Gehäuse aus glasfaserverstärktem Kunststoff stellen ebenfalls besondere Anforderungen an die spanende Bearbeitung. Neben besonderen Werkzeugen für die korrekte Oberflächenbehandlung sind auch ein spezielles Vakuumsystem und eine entsprechende Ausrüstung erforderlich, damit die Glasfasern nicht in die Umgebungsluft gelangen. Überdies verschleißen die Werkzeuge bei der mechanischen Bearbeitung der abrasiven Glasfaser schneller, als bei normalen Kunststoffen.
Bei der Farbauswahl gibt es keine Grenzen
Farben, Beschichtungen und Bedruckungen sind nicht so funktionsentscheidend wie die Löcher. Doch mit ihnen lässt sich die Optik des Gehäuses dem jeweiligen Einsatz anpassen. Farblich bieten bereits die Standardbaukästen der verschiedenen Gehäusetypen viele Optionen. Dazu zählen bunt abgesetzte Scharniere, Dichtungen und ähnliches. Auf Wunsch können die Gehäuse in jeder denkbaren Farbe gefertigt werden. Nur bei Kunststoffgehäusen sind hierbei prozessbedingt Mindestbestellmengen erforderlich. Metallgehäuse können dagegen ab Stückzahl 1 in der entsprechenden Farbe pulverbeschichtet oder lackiert werden. Dabei gilt für das Lackieren ähnliches wie für die mechanische Bearbeitung: unfachmännisch ausgeführt kann es zum Abblättern des Lacks, zur Blasenbildung, „Orangenhaut“ oder unsauberen Kanten kommen.
Die Feinabstimmung der Gehäuse an das kundenspezifische Erscheinungsbild erfolgt über Beschriftung und Anbringung von Designelementen wie Firmenlogos. Hierfür verwendete Technologien sind für alle Gehäusematerialien der Siebdruck, Tampondruck, Gravur oder Laserbeschriftung.
Befestigungspunkte für den Halt der Elektronik
Zur sicheren Verankerung von Einbauten wie Elektronik oder Displays im Gehäuse sorgen Befestigungspunkte, die mit den Bohrungen in der Leiterplatte beziehungsweise 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 elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) des Elektronikgehäuses wichtig. 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 Abschirmung. Aluminiumgehäuse bieten bereits eine gute Grundabschirmung. Sie 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 und dabei kosteneffizient. Allerdings sind Leitfähigkeit und mechanische Festigkeit begrenzt. Die Metallbedampfung resultiert in einer soliden, optimal leitfähigen Metalloberfläche von ca. 2,5 m Dicke, die sich zu 100 % neutral zu den bedampften Oberflächen verhält.
Letzter Schritt: Die Mensch-Maschine-Schnittstelle
Nach diesen Bearbeitungsschritten ist die Kiste schon fast ein Elektronikgehäuse. Doch ein Element fehlt noch: die Mensch-Maschine-Schnittstelle (Human Machine Interface = HMI), einfacher gesagt: die Bedienelemente. Erst sie machen das Gehäuse komplett. Unsere kundenspezifischen (Folien-) Tastaturen und Displays viele Funktions- und Gestaltungsmöglichkeiten. Beliebt sind kundenspezifische (Touch-) Displays. Zur Verfügung stehen 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 wir sie von Smartphones und Tablets kennen, 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.
Bopla übernimmt für seine Kunden die Montage der Displays. Wird ein kapazitives Touchdisplay integriert, kann bei Bedarf auch die Glasscheibe im Siebdruckverfahren bedruckt werden. Hinterdruckte Glasfront und Touchdisplay werden anschließend mittels Optical Bonding verbunden. Dabei wird durch das flüssige Verkleben beider Komponenten ohne jeden Luftspalt eine hohe optische Qualität und mechanische Stabilität erreicht. Anschließend erfolgt das Einkleben der kompletten Einheit in das Gehäuse. Beides geschieht unter Reinraumbedingungen. Zur Stabilisierung der Touch-/Displayeinheit ist eine Halteplatte erforderlich, die durch eine von uns entwickelte und geschützte Vergusstechnologie angebracht wird. Auf Wunsch montieren können weitere Elemente, wie Leiterplatten, Kabelverschraubungen oder komplexe Elektronik ESD-gerecht montiert werden. Am Ende steht eine abschließende Prüfung der kompletten Anwendung.
