Top-Fertigungslösungen für langlebige Elektronikgehäuse

Für Entwickler elektronischer Produkte kann ein robustes, ästhetisch ansprechendes Gehäuse ein sonst zum Scheitern verurteiltes Projekt zum Markterfolg führen.

Sowohl Prototypen als auch Serienteile benötigen Gehäuse – den entscheidenden Schliff eines Elektronikgeräts, der Komponenten und Verkabelung an Ort und Stelle hält für Langlebigkeit, Funktion und professionelles Erscheinungsbild.

Bei der Gehäusefertigung sind die Möglichkeiten nahezu grenzenlos.

Von lasergeschnittenen Holzkisten über Blechgehäuse bis zu präzise CNC-gefrästen Aluminiumschalen wie beim MacBook – Gehäuse lassen sich mit vielfältigen Verfahren und Materialien realisieren.

3ERP hat jahrelange Erfahrung mit solchen Gehäusen über mehrere Fertigungstechnologien: CNC-Bearbeitung, Spritzgießen, Blechbearbeitung und mehr.

Dieser Artikel beleuchtet, wie 3ERP Ihre Gehäuseanforderungen erfüllen kann.

Was ist ein Gehäuse?

Ein Gehäuse ist die äußere Hülle eines Produkts, die elektronische Komponenten und andere Teile aufnimmt.

Typischerweise aus stabilem Kunststoff oder Metall gefertigt, erfüllt ein Gehäuse mehrere Funktionen. Bei vielen gängigen Produkten:

• Hält elektronische Komponenten an Ort und Stelle
• Schützt empfindliche Elektronik vor externen Gefahren wie Staub, Flüssigkeit, Stößen
• Ermöglicht einfache Anschlussmöglichkeiten für Ein- und Ausgänge
• Gewährleistet Tragbarkeit
• Macht das Produkt durch Form, Farbe, Branding wiedererkennbar

Obwohl Gehäuse oft erst spät in der Produktentwicklung berücksichtigt werden, können sie schon im frühen Prototyping eine Rolle spielen. Elektronik in einem festen Gehäuse ist weit besser handhabbar als ein Kabelsalat.

Und vielleicht noch wichtiger: Selbst ein simpler Prototypen-Gehäuse kann potenzielle Investoren beeindrucken. Ein detaillierter 3D-gedruckter Kasten mit Branding vermittelt ein viel lebendigeres Produktbild als Zeichnung oder Konzept.

Gehäuse bestehen typischerweise aus zwei Hälften – für Reparaturen, Batteriewechsel etc. öffnenbar – und nutzen Schrauben, Halter oder Fächer, um Komponenten zu fixieren.

Sie können auch Oberflächenöffnungen für externe Schalter, Displays und Anschlüsse für Ein-/Ausgangs- und Stromkabel aufweisen.

Welche Materialien eignen sich am besten für Elektronikgehäuse?

Es gibt viele Materialoptionen für Elektronikgehäuse.

Für DIY-Projekte reicht eine lasergeschnittene Holzkiste. Für professionelle Produkte stehen diverse Kunststoffe und Metalle zur Verfügung.

Eine wichtige Materialüberlegung ist Festigkeit und Haltbarkeit, da manche Produkte stärkerer Beanspruchung ausgesetzt sind.

Ein Gehäuse für einen Fahrradtacho muss Regen, Schmutz und starke Vibrationen widerstehen. Ein Taschenrechner – technisch kaum weniger komplex – erleidet kaum physischen Verschleiß, die Materialanforderungen sind daher weniger streng.

Generell ergeben Metalle festere, langlebigere Gehäuse als Kunststoffe.

Die meisten Elektronikgeräte – Computer, Fernbedienungen, Digitalradios etc. – benötigen starre Gehäuse für ordnungsgemäße Funktion. In manchen Fällen kann ein teilflexibles, gummiartiges Gehäuse die Haltbarkeit erhöhen.

Das gewünschte Erscheinungsbild kann ebenfalls materialentscheidend sein.

Manche Gehäuse, z. B. für Handheld-Gaming-Geräte, sind transparent oder transluzent, um die Innenelektronik zu zeigen. Hier eignet sich vielseitiger Kunststoff wie Acryl.

Manche Gehäuse erfordern spezifische Oberflächenveredelung. Benötigt ein Produkt eine Eloxalschicht, muss das Gehäuse aus Aluminium sein.

Generell bestimmt das Fertigungsverfahren die Materialoptionen, und die Materialanforderungen können die Verfahrenswahl beeinflussen.

CNC-Bearbeitung von Elektronikgehäusen

CNC-Maschinen sind eines der vielseitigsten Werkzeuge für Elektronikgehäuse. Bearbeitungszentren fräsen Metalle und Kunststoffe, Teile entstehen direkt aus digitalen CAD-Daten.

Ein Vorteil digitaler Fertigung wie CNC: Wiederholbarkeit – einmal gefräst, lassen sich tausende identische Kopien aus derselben Designdatei fertigen.

CNC ermöglicht auch hochkomplexe Gehäusegeometrien. Während andere Verfahren im Grunde nur „Kisten“ produzieren, erlaubt CNC glatte Kurven, asymmetrische Strukturen und komplexe Einzelfeatures.

Etwas langsamer und kostenintensiver als einfachere Methoden wie Blechumformung, aber hocheffektiv für Gehäusefertigung.

Beispielmaterialien:

• Aluminium
• Edelstahl
• Acryl
• Acetal (POM)

Spritzgießen von Elektronikgehäusen

Für die Massenfertigung einfacher Konsumprodukte gibt es kein besseres Verfahren als Spritzgießen, das Kunststoffteile in großen Stückzahlen produziert.

Spritzgießen ist ideal für einfache Kunststoffgehäuse und wird für Gehäuse von Handheld-Controllern, Sensoren, elektronischen Schlüsseln, Displays u. v. m. eingesetzt.

Verarbeitbar sind zähe Thermoplaste wie ABS (bruchfest unter Belastung) und andere vielseitige Kunststoffe wie Acryl und Acetal. Nicht-starke Kunststoffe wie TPV und TPE eignen sich für stoßdämpfende Produkte – z. B. Sportstoppuhren.

Obwohl Kunststoffe selten für extremste Anwendungen genutzt werden, bietet die Materialvielfalt des Spritzgießens passende Optionen für viele Produkte.

Elektronikkomponenten lassen sich durch Insert Molding fester im Gehäuse einbetten: Das geschmolzene Plastik wird direkt über ein Metalleinlegeteil gespritzt, das z. B. ein licht- oder schallgebendes Bauteil enthält.

Beispielmaterialien:

• ABS
• Polycarbonat
• Acryl
• TPE

Blechgehäuse für Elektronik

Eine der wichtigsten Anwendungen der Blechumformung ist die Gehäusefertigung für diverse Geräte.

Zwar nicht besonders ästhetisch, aber Blechgehäuse sind günstig, langlebig und einfach herzustellen. Sie kommen bei Desktop-Computern und unzähligen Industrieanwendungen, drinnen wie draußen, zum Einsatz.

Leicht zu sehen, warum Blechbearbeitung ideal für Gehäuse ist: Mit nur drei „Biegungen“ wird ein Blech zum offenen Kasten. Durch Stanzen und Prägen weniger Löcher ist man schon halbwegs beim funktionalen Gehäuse.

Gängige Metalle: Aluminium, Stahl, Edelstahl; diverse Veredelungen je nach Anwendung möglich. Aluminium 5052 ist besonders wertvoll, da es sich extremen Winkeln ohne Rissbildung biegen lässt.

Beispielmaterialien:

• Aluminium
• Stahl
• Edelstahl

3D-Druck von Elektronikgehäusen

Zwar ist 3D-Druck meist nicht für Großserien geeignet, aber eine der effektivsten und günstigsten Methoden für Einzelstück-Prototypen-Gehäuse aus Kunststoff.

Gehäuse lassen sich in CAD designen und direkt an den 3D-Drucker senden – die Technologie erlaubt hohe geometrische Freiheit.

Sogar vollständige Einkapselung elektronischer Komponenten im 3D-gedruckten Gehäuse ohne Montage ist möglich.

3D-Druck verträgt gängige Gehäusematerialien wie ABS.

Beispielmaterialien:

• ABS
• PLA
• Polycarbonat

Für Ihr Elektronik-Prototypen- oder Seriengehäuse: Kontaktieren Sie 3ERP für ein kostenloses Angebot. Wir beraten Sie gerne zu Ihren besten Optionen.