Die Bedeutung der Schlagfestigkeitsklassen von Gehäusen

Gehäuse spielen eine entscheidende Rolle beim Schutz elektrischer und elektronischer Anlagen und Geräte vor physischen Schäden und Umweltgefahren, wie Staub, Feuchtigkeit und extremen Temperaturen. Die Schlagfestigkeitsklassen sind zu einem wichtigen Kriterium für Gehäuse geworden, insbesondere bei industriellen Anwendungen und im Außenbereich, wo die mögliche Beschädigung durch äußere physische oder mechanische Einwirkungen ein großes Problem darstellt. Neben der klaren Definition der Schlagfestigkeit stellen diese Klassen auch sicher, dass Gehäuse der Einwirkung physischer Kräfte standhalten und Schutz gegen Staub, Feuchtigkeit und Wasser in Fabrikumgebungen bieten. Daher spielen sie eine Schlüsselrolle bei der Verhinderung von Geräte- oder Anlagenausfällen sowie bei der Senkung von Wartungs-, Reparatur- und Ersatzkosten für Unternehmen.

Zu diesem Zweck werden die Gehäuse nach der internationalen Norm IEC 62262 geprüft, die von der International Electrotechnical Commission (IEC) herausgegeben wird und die Schutzklasse von Gehäusen für elektrische Anlagen gegen mechanische Einwirkungen von außen definiert. Diese Schutzklasse wird mit Hilfe eines IK-Codes zur Einstufung des Gehäuses auf einer Skala von IK00 bis IK10 angegeben, wobei IK00 keinem und IK10 dem höchsten Schutz entspricht. Anhand dieser Klassen lassen sich geeignete Gehäuse auswählen, die die erforderliche Haltbarkeit, Zuverlässigkeit und Sicherheit für die spezifischen Betriebsbedingungen bieten, z. B. im Freien oder in rauen Industrieumgebungen.

Aluminiumdruckguss und Polycarbonat als Gehäusematerial im Vergleich

Eine Vielzahl von Materialien steht für die Konstruktion von Gehäusen zur Verfügung, wobei das Material jeweils den Grad des Schutzes vor physischen Schäden sowie die Gesamtfunktion des Gehäuses maßgeblich bestimmt. Grundsätzlich lassen sich die Gehäusematerialien in zwei Hauptkategorien einteilen: metallisch und nichtmetallisch. Im metallischen Bereich sind nichteisenhaltige Metalle wie Aluminium attraktive Materialien für Gehäuse. Je nach Anwendung ist Aluminium aufgrund seiner hervorragenden Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, seines geringen Gewichts und seiner Fähigkeit zur Abschirmung elektromagnetischer Störungen ein beliebtes Material für Außenanwendungen.

Ähnlich ist Kunststoff im nichtmetallischen Bereich ein beliebter Kandidat, den es in zwei Varianten gibt: Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) und Polycarbonat. ABS ist ein kostengünstiger Thermoplast, der sich leicht verarbeiten und formen lässt und für viele Anwendungen im Innenbereich eine typische Wahl ist.

Im Vergleich dazu besticht Polycarbonat in der Welt der Kunststoffe für den Außenbereich. Es handelt sich um ein sehr robustes Material, das unter Druck oder Stoßeinwirkung eine höhere Bruchfestigkeit aufweist und dessen IK-Klassen mit denen von Gehäusen aus Aluminiumdruckguss vergleichbar sind. Polycarbonat besitzt zudem viele andere wünschenswerte Eigenschaften, wie z. B. UV-Beständigkeit, ein breites Temperaturspektrum, die Beständigkeit gegenüber korrosiven Chemikalien und die Flexibilität, sich unter Druck beschädigungsfrei zu biegen oder zu dehnen. Dank der UV-Beständigkeit kann ein Polycarbonat-Gehäuse lange Zeit dem Sonnenlicht ausgesetzt werden, ohne dass das Material spröde wird und Risse bildet. Diese Eigenschaften machen Polycarbonat zu einem geeigneten Gehäusematerial für raue Außenbedingungen.

IK-Schutzklassen und mehr

Hammond Manufacturing bietet Gehäuse aus metallischen und nichtmetallischen Materialien für eine Vielzahl von Anwendungen an. Zum Schutz elektrischer und elektronischer Geräte und Anlagen vor starken Stößen hat das Unternehmen Aluminiumdruckguss-Gehäuse wie das 1550ZF, 1550Z und 1590Z entwickelt, die eine hohe Schutzklasse von IK08 bieten (Abbildung 1). Bei diesem Wert hält das Gehäuse einem Aufprall von 5 Joule stand, was einer Masse von 1,7 kg entspricht, die aus einer Höhe von 300 mm fällt, und bietet somit ein hohes Maß an Schutz für die Komponenten im Inneren. Aluminiumdruckguss-Gehäuse sind nicht nur stabil und robust, sondern auch leicht, elektrisch leitfähig und korrosionsbeständig. Sie bieten ein hohes Maß an elektromagnetischer Abschirmung und sind für Umgebungen mit extremen Temperaturen, Staub und Wasser geeignet.

Abbildung 1: Die Aluminiumdruckguss-Gehäuse von Hammond bieten eine hohe Schlagfestigkeit von IK08. (Bildquelle: Hammond Manufacturing)

Sollten kostengünstige Kunststoffalternativen vorgezogen werden, bietet Hammond Polycarbonat-Gehäuse (Abbildung 2) wie die Serien 1554/1555 und 1555F an, die gemäß der Norm IEC 62262:2021 der Schlagfestigkeitsklasse IK08 von Aluminiumdruckguss entsprechen. Polycarbonat-Kunststoff ist dabei viel leichter als Aluminiumdruckguss und weist mit 1,20 g/cm³ bis 1,22 g/cm³ nur etwa die halbe Dichte auf. Trotz ihres geringen Gewichts sind Polycarbonat-Gehäuse stabil und bieten Schutz vor Umwelteinflüssen sowie eine UV-Stabilisierung für den Außeneinsatz.

Darüber hinaus wurden sie von unabhängiger Seite getestet und erfüllen die Anforderungen der NEMA-Typen 4, 4X, 6, 6P, 12 und 13, die über die Schutzart IP68 hinausgehen, und sind für einen breiten Einsatztemperaturbereich von -40 °C bis +110 °C geeignet. Unter Berücksichtigung all dieser Faktoren bieten Polycarbonat-Gehäuse eine dauerhafte und zuverlässige Lösung für den Schutz elektronischer Geräte und Anlagen in einer Vielzahl von rauen Industrie-, Schifffahrts- und Außenanwendungen.

Abbildung 2: Die Polycarbonat-Gehäuse von Hammond bieten eine Schlagfestigkeit von IK08. (Bildquelle: Hammond Manufacturing)

Um eine so breite Palette von Anwendungen zu bedienen, produziert Hammond die Serie 1554/1555 in 32 Größen, die von 65 mm x 65 mm x 40 mm bis 240 mm x 160 mm x 90 mm reichen. Diese Größen umfassen fast 200 Gehäuse- und Deckelkombinationen. Der Hauptunterschied zwischen den Serien 1555 und 1554 ist das Design des Deckels. Die Serie 1555 besitzt einen Deckel mit einer Vertiefung für die Anbringung von Etiketten oder Tastenfeldern, während die Serie 1554 einen glatten Deckel nutzt.

Für die Wand- oder Hutschienenmontage hat Hammond die wasserdichte Polycarbonat-Gehäuseserie 1555F (Abbildung 3) mit Flanschdeckel entwickelt, die eine hohe IK-Schutzklasse und einen ausgezeichneten Eindringschutz (IP67) für raue Außenanwendungen bietet. Diese flammhemmenden Polycarbonat-Gehäuse sind mit einer Standardlackierung in Hellgrau (RAL 7035) erhältlich und verfügen über zahlreiche innovative Merkmale, die eine einzigartige Funktionalität bieten. Sie werden beispielsweise mit einem dicken Kunststoffflansch zur Montage geliefert und umfassen einen Deckel, eine austauschbare Silikondichtung und vier selbstschneidende Montageschrauben aus Edelstahl. Um Korrosion durch Wasser oder den Kontakt unterschiedlicher Metalle zu vermeiden, werden die Maschinenschrauben aus Edelstahl in Edelstahlbuchsen eingeschraubt.

Abbildung 3: Die Polycarbonat-Gehäuse der Serie 1555F sind für die Wandmontage vorgesehen und verfügen über dicke Kunststoffflansche. (Bildquelle: Hammond Manufacturing)

Die Abdichtung gegen Umwelteinflüsse wird durch eine zweiteilige Nut-und-Feder-Konstruktion mit einer Silikon-Formdichtung zur Abdichtung des Gehäuses erreicht. Um das Eindringen von Wasser zu verhindern, sitzen die Montageschrauben und -einsätze außerhalb der Dichtung. Kurz gesagt, bieten Polycarbonat-Gehäuse eine Vielzahl von Vorteilen, die sie zu einer attraktiven, praktischen Wahl für anspruchsvolle Außenanwendungen machen.

Fazit

Das Material ist ein wichtiger Faktor bei der Auswahl eines Gehäuses für elektrische Anlagen oder Geräte, speziell bei Außenanwendungen. Sowohl metallische als auch nichtmetallische Optionen mit hoher IK-Schutzklasse sind erhältlich. Aluminiumdruckguss ist leicht und bietet eine hervorragende Festigkeit, elektrische Leitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit, elektromagnetische Abschirmung und Haltbarkeit. Polycarbonat-Kunststoff bietet eine kosteneffiziente, leichte Alternative zu Aluminiumdruckguss mit zusätzlichen Vorteilen wie UV-Stabilisierung und Brandschutz.