Vielseitig und hart im Nehmen

Kunststoffe – Gehäuseschränke finden weltweit Verwendung. Moderne Fertigungsmethoden und neue Werkstoffe eröffnen zahlreiche Anwendungsfelder im Anlagenbau und im Outdoor-Bereich.

17. Oktober 2008

Gehäuseschränke zum Schutz elektronischer Komponenten sind harten Umgebungsverhältnissen ausgesetzt. Für den Outdoor-Bereich zum Beispiel müssen sie resistent sein gegen Sonnenstrahlung, extreme Temperaturen, Regen, starken Wind und zahlreiche Schadstoffe. Viele Anwendungen verlangen daneben auch eine hohe Materialsteifigkeit bei zugleich möglichst geringem Gewicht.

Vielfalt im Werkstoff

Ideal lösen lassen sich diese Aufgaben häufig durch Einsatz geeigneter Kunststoffe. Der finnische Gehäusehersteller Fibox mit deutschem Sitz in Porta Westfalica zum Beispiel verwendet dazu unterschiedliche Werkstoffe, von Polycarbonat über das Copolymer ABS bis zu Glasfaser-Polyester oder Aluminium. Das Unternehmen gehört international zu den Marktführern im Bereich der Kunststoffgehäuse für elektrische und elektronische Komponenten, die vor allem in der Industrieautomation sowie in der Informations-, Kommunikations- oder Medizintechnik eingesetzt werden.

Zur Verkleidung der Schaltschränke verwendet das Unternehmen meist glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFKs), umgangssprachlich auch als Fiberglas bekannt. Diese Werkstoffe kombinieren gute Formbarkeit mit einer großen Gestaltungsfreiheit und hoher Beständigkeit des Materials. Faserverbundwerkstoffe sind ein Mischwerkstoff aus einer bettenden Kunststoffmatrix sowie verstärkenden Fasern. Standardmäßig bestehen diese aus industriell hergestelltem Glas. Entscheidend für die Eigenschaften des Verbundwerkstoffs ist das Verhältnis von Faser- zu Harzvolumen, das im Optimum bei etwa 60 Prozent liegt.

Die Zug- und Druckfestigkeit der Glasfasern gewährleistet eine besondere Aussteifung des Kunststoffes, ohne das Material zugleich spröde zu machen. So behalten selbst hochfeste GFKs eine gewisse Flexibilität. Zudem nehmen die Werkstoffe nur sehr wenig Feuchtigkeit auf und bieten ein ausgezeichnetes Korrosionsverhalten, auch in aggressiver Umgebung.

Die hohe elektrische Isolationswirkung macht GFK zudem zu einem geeigneten Werkstoff für die Elektrotechnik.

Ebenfalls im Einsatz bei der Gehäuseherstellung sind thermoplastische Kunststoffe, die nur oberhalb bestimmter Temperaturen verformbar sind. Thermoplaste werden deshalb hauptsächlich im Spritzgießverfahren verarbeitet. Zu dieser Werkstoffgruppe gehören zählen unter anderem Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polyamid (PA), Polycarbonat (PC), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polystyrol (PS) und Polyvinylchlorid (PVC). Die Beimischung von Kurzglasfasern verbessert die Steifigkeit, Festigkeit und insbesondere das Verhalten bei hohen Temperaturen. Faserverstärkte Kunststoffe aus Thermoplasten lassen sich unter Hitze auch nachträglich verformen, was bei den in der Regel spröden Harzen nicht möglich ist.

Lange Tradition

Der thermoplastische synthetische Kunststoff Polycarbonat hat als Material für Kunststoffverkleidungen eine lange Geschichte: So produzierte Fibox in Finnland schon 1966 die ersten Gehäuse in Spritzgusstechnik. Polycarbonat bietet eine hohe Schlagfestigkeit nach IK 08, ausgezeichnete Isolationseigenschaften, gute chemische Beständigkeit, UV-Beständigkeit nach UL 508 und ist zudem temperatur- und feuerfest. Mit Schränken aus diesem Werkstoff lassen sich Schutzklassen bis IP 65 erreichen. Keinen ausreichenden Schutz bietet Polycarbonat lediglich gegenüber hoch konzentrierten Alkalien und organischen Lösungsmitteln.

Noch mehr Stabilität und Robustheit im Gehäusebau ermöglicht der Einsatz von glasfaserverstärktem Polyester (GRP), das sich auch für explosionsgeschützte Gehäusemodelle eignet. Darüber hinaus ist das Material völlig unempfindlich gegen Salzwasser, Petroleum, Kühlflüssigkeiten oder Lösungsmittel, die Polycarbonat stark angreifen. Selbst vor hochkonzentrierten alkalischen Medien schützen Gehäuse aus GPR hervorragend.

Entscheidend für die Schutzwirkung einer Kunststoffverkleidung ist jedoch auch die dauerhafte Funktionstüchtigkeit der Gehäusedichtungen. Je nach Anwendungsfall und Umweltbedingungen kann dazu ein passender Werkstoff gewählt werden, um Säuren, Basen, Ölen, Alkoholen oder anderen Gefahrstoffen gezielt zu begegnen. Für schwierige Bedingungen kommen Spezialdichtungen etwa aus Ethen-Propen-Dien-Monomer (EPDM), Neopren oder Silikon in Frage. Meist aber können Dichtungen aus Polyurethan (PUR) verwendet werden, die fertigungstechnisch einen wesentlichen Vorteil bieten: PUR wird im Gegensatz zu anderen Dichtungskunststoffen fest an ein Gehäuse gegossen, was direkt der IP-Klasse der Verkleidung zugute kommt. Der Kunststoff erträgt zudem Temperaturen zwischen –50 und +130 Grad Celsius, altert kaum und zeigt praktisch keine Restkompression.

Fakten

Die Fibox GmbH in Porta Westfalica ist ein eigenständiges Tochterunternehmen der Fibox Oy Ab aus Finnland.

Das Unternehmen ist spezialisiert auf Kunststoffgehäuse für elektrische und elektronische Komponenten.

Das Programm umfasst mehr als 500 Standardgehäuse aus Polycarbonat, ABS, Glasfaser-Polyester oder Aluminium bis zur Schutzart IP 68.

Erschienen in Ausgabe: 07/2008