Blechgehäuse: Konstruktion, Materialauswahl und Fertigung

Gehäuse aus Blech

Blechgehäuse sind individuell angefertigte Metallboxen zur Aufnahme elektrischer und elektronischer Geräte. Sie schützen die internen Komponenten vor Umwelteinflüssen und Beschädigungen. Daher spielen Gehäuse auch eine wichtige ästhetische Rolle.

Metallumformung, Zerspanung, Schweißen und andere individuelle Blechfertigung Durch verschiedene Verfahren wird rohes Blech in ein Gehäuse der gewünschten Größe und Form gebracht. Zunächst benötigt man jedoch ein Gehäusedesign und darauf basierende Fertigungsstrategien.

In diesem Artikel werden die Konstruktion eines Blechgehäuses, die Materialauswahl und die Konstruktionsregeln behandelt. 

Fangen wir an. 

Blechgehäuse erklärt

Fertige Blechgehäuse

Ein Blechgehäuse ist definiert als ein Schutzgehäuse für jegliche Art von Gerät, Ausrüstung oder System, das aus Blech hergestellt wird. BlechbearbeitungsdienstleistungenDas Gehäuse schützt die montierten Teile vor Stößen, Feuchtigkeit, Staub und elektromagnetischen Störungen (EMI). Zusätzlich wird ein Metallgehäuse mit einer ästhetischen Beschichtung oder Galvanisierung versehen, um die Attraktivität des Produkts zu steigern. 

Für Gehäuse werden vorrangig Aluminium-, Edelstahl- und Baustahlbleche verwendet. Umformverfahren wie Biegen, Stanzen, Schlitzen und Ausklinken dienen der Bearbeitung der flachen Bleche. Anschließend werden die einzelnen Blechteile durch Schrauben und Schweißen miteinander verbunden. 

Man kann den Einsatz von Gehäusen in der Elektrotechnik, Elektronik, im Maschinenbau, in der Automobilindustrie, in der Telekommunikation und vielen anderen Branchen beobachten. 

Welche Bedeutung haben Gehäuse aus Blech? 

Gehäuse aus Blech sind wichtig für die allgemeine Haltbarkeit, Sicherheit und Zuverlässigkeit des Produkts/Systems. Sie bieten Schutz vor Umwelteinflüssen, erleichtern die Handhabung und verlängern die Lebensdauer der eingeschlossenen Komponenten. 

Lasst uns das anhand einer Prioritätenliste aufschlüsseln. 

• Längere Lebensspanne: Gehäuse aus robusten Materialien widerstehen Korrosion, Verschleiß und Abrieb, selbst unter rauen Bedingungen, und schützen so das Produkt über einen längeren Zeitraum. 
• Schutz vor elektromagnetischen Störungen (EMI) und Hochfrequenzstörungen (RFI): Metallgehäuse minimieren die elektromagnetischen Emissionen und schirmen empfindliche Bauteile vor externen Hochfrequenzstörungen (RFI) ab, wodurch ein stabiler Betrieb gewährleistet wird. 
• Wärmeableitung: Gehäuse aus Aluminium und Kupfer eignen sich aufgrund ihrer thermischen Eigenschaften gut für einen effizienten Wärmeaustausch vom System mit der Umgebung. 
• Kostenreduzierung: Gehäuse aus Duroplasten, Verbundwerkstoffen oder anderen Materialien sind in der Regel teurer als Gehäuse aus Metallblech.
• Oberflächenfinish: Metalloberflächen eignen sich für Anodisieren, Galvanisieren und Pulverbeschichten, was Flexibilität für kundenspezifische Blechgehäuse mit vielen Oberflächenoptionen bietet. 

Materialauswahl für Blechgehäuse 

Gehäusematerialien

Die Wahl des richtigen Materials für das Gehäuse ist entscheidend für die Formbarkeit, die Komplexität des Designs, die Wirtschaftlichkeit und die gewünschte Leistung. Daher müssen Sie bei der Auswahl eines Gehäusematerials für Ihre Anwendungen die verschiedenen Faktoren berücksichtigen.

Folgende Aspekte sollten berücksichtigt werden:

• Mechanische Festigkeit (Zug-, Druck-, Scherfestigkeit)
• Härte
• Korrosionsbeständigkeit
• Thermische Eigenschaften 
• Schweißbarkeit
• Festigkeits-Gewichts-Beschränkungen
• Materialverfügbarkeit und Kosten

Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über die Materialoptionen für Blechgehäuse.

Lesen Sie mehr:

• Herstellung von Aluminiumblechen
• HVAC-Blechbearbeitung

Wie konstruiert man ein Blechgehäuse? 

Gehäusedesign

Die Konstruktion eines Gehäuses aus Blech erfordert die Ermittlung der Endanforderungen, die Wahl der richtigen Abmessungen, Form und Oberflächenbeschaffenheit sowie die Berücksichtigung mehrerer Schlüsselfaktoren. 

Lassen Sie uns die verschiedenen Schritte untersuchen, die dabei anfallen Blechkonstruktion eines Gehäuses.

Designanforderungen identifizieren 

Zunächst sind die funktionalen, leistungsbezogenen, ästhetischen und dimensionalen Anforderungen basierend auf der Endanwendung des Gehäuses zu ermitteln. Betriebsbedingungen, Montageanforderungen, Umwelteinflüsse und weitere relevante Faktoren sind zu definieren. 

• Ende Verwendung: Definieren Sie, wo das Gehäuse eingesetzt werden soll, z. B. für mechanische, elektrische, elektronische oder andere Arten von Geräten/Systemen. 
• Betriebszustand: Die gewünschte mechanische Beanspruchung, Vibration, Wärme, Feuchtigkeit oder sonstige Betriebsbedingungen definieren. 
• Erforderliche Montage: Ermitteln Sie die Montageoption, z. B. Wandmontage, Tischmontage oder eine andere Montageart. 
• Materialeigenschaften: Definieren Sie die für die Anwendung erforderlichen Festigkeits-, Gewichts-, Leitfähigkeits-, Korrosionsschutz- und sonstigen Materialeigenschaften. 
• Bemaßung: Ausgehend von der Größe der einzuschließenden Bauteile werden Höhe, Breite und Positionen von Löchern, Schlitzen usw. definiert. 

Blechdicke 

Wählen Sie die passende Blechdicke für das Gehäuse anhand des gewünschten Verhältnisses von Festigkeit zu Gewicht, der Haltbarkeit, der Stanzgröße und der strukturellen Integrität. Die Auswahl hängt vollständig von den Anforderungen des Endanwendungsbereichs ab. 

Sie können sich auf die Tabelle beziehen. Blechlehre bei der Wahl der Dicke.

 Blechlehre

In der obigen Datentabelle ist die Blechdicke verschiedener Materialien in Zoll entsprechend der Blechdicke angegeben. 

Wählen Sie die Geometrie des Gehäuses aus

L-Form, F-Form, U-Form, quadratischer Metallkorb und gefaltete Box sind gängige Geometrien im Gehäusebau. Die Form kann jedoch an spezifische Bedürfnisse angepasst werden. 

• F-Form: Einfach und leicht herzustellen, verwendet für Leiterplatten, Steckverbinder usw. 
• Gefaltete Schachtel: Es wird durch mehrfaches Biegen und Stanzen kleiner Löcher und Belüftungsöffnungen in das Blech hergestellt. 
• L-Form: Einfacher als die F-Form und geeignet für Anwendungen, die einen häufigen Zugriff auf interne Komponenten erfordern. 
• U-Form: Es besteht aus einem robusten Unterbau mit Seitenwänden, die einer U-Form ähneln.  

Beenden Sie die Dimensionen 

Die Dimensionierung definiert nicht nur die Größe eines Gehäuses und die Position seiner Komponenten, sondern ist auch entscheidend für die fertigungsgerechte Konstruktion (DFM) und eine präzise Montage. Daher sollten die Abmessungen und Toleranzen unter Berücksichtigung von Herstellbarkeit, Passgenauigkeit, Funktionalität und Leistung festgelegt werden.

Entscheiden Sie also über die folgenden Dimensionen.

1. Abmessungen des für den Bau des Gehäuses benötigten Flachblechs.
2. Größe von Merkmalen wie Biegeradius, Lochdurchmesser, Ausschnittgröße und deren Positionen. 
3. Abstände zwischen den Elementen und deren Ausrichtung. 

Wählen Sie eine Oberflächenbeschaffenheit 

Wählen Sie die Oberflächenbeschaffenheit des Gehäuses abhängig von der Einsatzumgebung, den ästhetischen Anforderungen und der Art des Blechs. Geeignete Oberflächenbehandlungsoptionen sind Anodisieren, Galvanisieren, Verzinken und Pulverbeschichten.

Erstellen Sie den Entwurf in der CAD-Software.

Auf Grundlage der ermittelten Anforderungen und der endgültigen Abmessungen erstellen Sie den Entwurf mithilfe von Computersoftware wie AutoCAD, CATIA und SolidWorks. 

Im nächsten Abschnitt werden die wichtigsten Regeln und Überlegungen für die Konstruktion von Blechgehäusen näher erläutert.

Überlegungen zur Konstruktion von Blechgehäusen

Lassen Sie uns über Konstruktionsüberlegungen für Blechgehäuse sprechen. 

Wählen Sie den einheitlichen Biegeradius 

Der Biegeradius bezeichnet den Krümmungsradius, der durch Biegung entsteht und die strukturelle Integrität von Gehäusen beeinflusst. Daher ist es wichtig, den richtigen Biegeradius zu wählen und ihn konstant zu halten. Im Folgenden finden Sie einige Regeln zum Biegeradius:

1. Innenradius (R) ≥ Blechdicke ( t) 
2. Mindestflanschlänge (L) ≥ 3 bis 4 x Blechdicke ( t) 
3. Abstand zwischen zwei Biegungen (D) ≥ 2.5 x Blechdicke ( t) 

Wie eng oder weit eine Biegung erfolgen kann, hängt von der Flanschlänge und -dicke ab. Ein großer Biegeradius bei kurzen Flanschen kann zu Materialbrüchen führen.

Betrachten Sie die Montagemethode

Die meisten elektronischen Gehäuse aus Blech werden aus mehreren Blechkomponenten zusammengesetzt. Wählen Sie daher eine Montagetechnik und berücksichtigen Sie diese bei Ihrer Konstruktion. Beispielsweise müssen Sie die Bohrungen beim Verbinden der Teile ausrichten, wenn Sie Schrauben und Muttern verwenden. 

Die gängigen Methoden zur Montage von Blechgehäusen sind Schweißen, Verschrauben und Verschrauben mit Muttern und Bolzen.

Freiraum und Passform 

Beachten Sie bei Blechbauteilen die Position und Ausrichtung der Passungselemente in Bezug auf den Biegeradius. Stellen Sie sicher, dass die Werkzeuge problemlos an die Befestigungselemente herankommen, dass Befestigungselemente und Bohrungen korrekt ausgerichtet sind und dass die Position der Durchgangsbohrungen stimmt. So lassen sich die Bauteile optimal zusammenfügen. 

Zugangsfelder

Insbesondere große Maschinen und elektrische Gehäuse erfordern häufigen Zugang zu den darin befindlichen Komponenten für Wartungsarbeiten. Daher sollten Sie in Ihrer Konstruktion eine Wartungsklappe, beispielsweise mit Scharnieren, vorsehen. 

Belüftungssysteme für effiziente Wärmeableitung

Wenn die internen Komponenten eine höhere Wärmeentwicklung aufweisen, muss das Gehäusedesign für eine effiziente Wärmeableitung optimiert werden. Merkmale wie Schlitze, Lüftungsschlitze und Kanäle können an den richtigen Stellen in das Design integriert werden. Die Position, Form und Größe dieser Belüftungselemente müssen strategisch gewählt werden. 

Wenn Sie sich bezüglich der Herstellbarkeit Ihres Entwurfs unsicher sind, können Sie sich an einen erfahrenen Hersteller wenden, wie zum Beispiel Boda zur Optimierung. 

Darüber hinaus beeinflusst die Materialwahl auch die Wärmeableitungsrate des Gehäuses. Beispielsweise leiten Aluminiumlegierungsbleche die Wärme schnell ab und verhindern Wärmestau.

Schritte der Herstellung von Metallgehäusen 

Gehäuseherstellung 

Sobald das Gehäusedesign fertiggestellt ist, folgt die Fertigung als nächster Schritt. Dabei geht es um die strategische Planung von Metallumformprozessen zur Formgebung des Rohmaterials. 

Betrachten wir die einzelnen Schritte der Herstellung von Metallgehäusen. 

Blechschneiden

Erstens maßgefertigtes Blech Aus handelsüblichen Blechzuschnitten werden diese auf die gewünschte Größe zugeschnitten und in das Zuführsystem der Umformanlage eingesetzt. Hierfür können Laserschneiden, Scherenschneiden und andere geeignete Verfahren verwendet werden.

Die Formgebungsverfahren und deren Reihenfolge abschließen

Wählen Sie anhand der Konstruktionsmerkmale (wie Biegungen, Bohrungen, Streckungen usw.) ein geeignetes Umformverfahren. Entscheiden Sie, ob einfaches Biegen ausreicht oder ein mehrstufiges Stanzen erforderlich ist. Legen Sie anschließend die Reihenfolge der Umformvorgänge fest.

Maschineneinrichtung und Werkzeugausstattung 

Fertigen Sie Matrizen, Stempel, Vorrichtungen oder andere Werkzeuge an, die zur Formgebung des Gehäuses benötigt werden. Für komplexe Gehäuse benötigen Sie möglicherweise Sonderwerkzeuge, während ein einfaches Metallgehäuse für elektronische Geräte mit Standard-V-, U- oder anderen Biegeverfahren hergestellt werden kann. 

Blechumformungsprozess

Achten Sie auf die korrekte Ausrichtung von Matrize, Stempel und Werkstück. Starten Sie anschließend den Umformprozess. Für CNC-Biegen, Stanzen oder ähnliche Verfahren ist ein CNC-Programm erforderlich. 

Branchen, die Blechgehäuse verwenden

Branchen wie Elektrotechnik & Elektronik, Telekommunikation, Energie, Automobil, Medizin und Haushaltsgeräte verwenden Blechgehäuse zur Unterbringung von Geräten, Systemen oder Komponenten. 

Im Folgenden werden Beispiele für Anwendungen in verschiedenen Branchen aufgeführt. 

• Elektronik: Servergehäuse, Rackmount-Panels, Switch-Schränke und Routergehäuse
• Industrielle Automatisierung: Schaltschränke, Motorgehäuse, Anschlusskästen und Stromverteilungseinheiten. 
• Haushaltsgeräte: Mikrowellengehäuse, Gehäuse für Bedienfelder von Waschmaschinen/Trocknern und Gehäuse für Klimaanlagen.
• Automobil: Steuergerätegehäuse, Batterieabdeckungen und Klimaanlagen-Kanalgehäuse. 
• Medizinisch: Gehäuse für diagnostische Instrumente, sterilisierbare Schränke, Infusionspumpengehäuse und Laborinstrumentenkästen.

Summieren

Wir haben verschiedene Aspekte von Blechgehäusen erörtert, darunter die Materialauswahl und Konstruktionsrichtlinien. Abschließend lässt sich festhalten, dass die Anforderungen der jeweiligen Anwendung genau definiert, das geeignete Material ausgewählt und verschiedene Konstruktionsregeln für die Fertigung und die strukturelle Integrität beachtet werden müssen. 

Sie haben Ihr Blechgehäuse fertig, sind sich aber nicht sicher, wie Sie es für bessere Leistung und einfachere Fertigung optimieren können? Kontakt aufnehmenUnsere Ingenieure können Sie durch jedes noch so kleine Detail führen. 

FAQ

Welche Vorteile bietet die Verwendung von Aluminium gegenüber Edelstahl für Gehäuse? 

Die Verwendung von Aluminium gegenüber Edelstahl bietet Vorteile wie geringes Gewicht, gute Formbarkeit, bessere Wärmeableitung und Korrosionsschutz. 

Warum ist die Belüftung bei der Konstruktion von Blechgehäusen wichtig? 

Eine ausreichende Belüftung ist wichtig für die Wärmeableitung, um eine Überhitzung und den Ausfall von Komponenten zu verhindern. Unzureichende Belüftungsöffnungen im Gehäusedesign beeinträchtigen die Zuverlässigkeit, die thermische Sicherheit, die Systemausfallzeiten und die Lebensdauer. 

Wie gestaltet man ein Blechgehäuse?

Blechgehäuse werden mithilfe von CAD-Tools unter Berücksichtigung definierter Biegeradien, Schnitt- und Lochgrößen, Passungen, Abdichtungen, Montagemerkmale und Oberflächenbeschaffenheit konstruiert. Die Gewährleistung der Herstellbarkeit ist dabei ein entscheidender Faktor.