Hoe kies je het materiaal van een behuizing?

Vaak is het kiezen van de juiste behuizing een sluitpost in het ontwerpproces. De materiaalkeuze van de behuizing is afhakelijk van vele factoren. Omdat wij in de praktijk vaak met klanten deze afwegingen bespreken in relatie tot hun toepassing en specifieke eisen leek het ons een goed idee om de meest voorkomende factoren op een rij te zetten. In dit artikel noemen we de vijf belangrijkste die voorafgaan aan punt 6; de materiaalkeuze. 

1. Afmetingen van de behuizing

Het uitgangspunt bij de keuze voor een geschikte behuizing zijn de afmetingen. Deze worden o.a. bepaald door alle elementen die op het PCB zijn gemonteerd, maar ook of er in de behuizing behoefte is voor een montageplaat, één DIN-rail of meerdere DIN-rails. Ook de montagemethode is van groot belang - veel kunststof behuizingen hebben geïntegreerde studs om verticale montage van PCB’s mogelijk te maken (aan de zijkanten van de behuizing) of elementen voor horizontale montage (aan de bovenkant en op de bodem van de behuizing). Verder is het van belang hoeveel beschikbare oppervlakte er moet zijn op de buitenkant van de behuizing voor het plaatsen van aanduidingen, (membraan)schakelaars, aansluitingen, kabeldoorvoeren en andere elementen. Het kan ook zijn dat de betreffende oppervlakte helemaal niet nodig is.

2. Installatie-omgeving van de behuizing

Een volgend punt is de omgeving waarin het product gaat functioneren. Dit kan grote invloed hebben op de levensduur van de behuizing. Om de juiste behuizing en het juiste materiaal te kiezen, zijn de antwoorden op onderstaande vragen leidend:

• Waar gaat het product gebruikt worden - binnen of buiten of misschien allebei?
• Wordt de behuizing blootgesteld aan uv-straling?
• Kan de behuizing worden blootgesteld aan verontreinigingen zoals oliën, chemicaliën enz.?
• Is weerstand vereist tegen stoten, schokken en trillingen die het gevolg kunnen zijn van bv. montage op bewegende delen?
• Moet er rekening worden gehouden met het binnendringen van stof en water in de behuizing?
• Kan de behuizing worden blootgesteld aan bijzonder hoge of lage temperaturen?
• De antwoorden op deze vragen hangen samen met het onderwerp van dit artikel, namelijk de keuze van het materiaal van de behuizing.

3. Weerstand van de behuizing tegen externe invloeden

De afdichtingen van een behuizing zijn meestal gebaseerd op een tand-en-groefverbinding tussen de elementen. Ook worden wel elastische pakkingen gebruikt om een grotere dichtheid te garanderen. De standaard IEC 60529 definieert de eisen op dit gebied:

• IP54 – bestemd voor algemene toepassingen;
• IP66, 67 of 68 – bestemd voor plaatsen die zijn blootgesteld aan stofdeeltjes en water;
• IP69K – biedt weerstand tegen hogedrukreiniging met stoom.

In Noord-Amerika wordt de weerstand van behuizingen tegen externe invloeden meestal aangeduid met NEMA (National Electrical Manufacturers Association). De organisatie NEMA voert eigen tests uit die niet zijn opgenomen in de standaard IEC 60529, bv. testen bij ijsvorming, testen van behuizingen voor gevaarlijke gebieden, testen van kabelwartels etc.

4. Design van de behuizing

Kunststof behuizingen zijn beschikbaar met (rookkleurige) transparante en ondoorzichtige schroefdeksels / deuren en kunnen worden geleverd in vele kleurvarianten. Ze kunnen ook beschikken over een gestileerd deksel met verdiept vlak voor membraantoetsenborden en displays. Behuizingen van metaal kunnen op vele manieren worden afgewerkt en gelakt. Op hun beurt kunnen geëxtrudeerde behuizingen een gekleurde of transparante geanodiseerde afwerking hebben.
 

5. Elektromagnetische compatibiliteit van de behuizing

Kunststof behuizingen bieden geen enkele elektromagnetische demping. Als de elektromagnetische straling van de elektronische componenten in de behuizing of hun gevoeligheid voor de invloed van externe elektromagnetische velden een potentieel probleem is, kan het binnen oppervlak van de kunststof behuizing worden bedekt met coatings van verschillende materialen om een mate van demping te waarborgen die past bij de eisen van uw ontwerp. Het brede aanbod van materialen met vele diktes zorgt ervoor dat u de meest economische en effectieve oplossing kunt kiezen.

Metalen behuizingen bieden elektromagnetische compatibiliteit op een niveau dat ruim voldoende is voor de meeste toepassingen, onder voorwaarde dat ze zijn ontworpen om elektrische continuïteit te bieden tussen de bovenkant, de basis en de verwijderbare panelen van de behuizing, en dat de gelakte of geanodiseerde afwerking uitsluitend bedoeld is als decoratie. De twee helften van de behuizing zijn verbonden door een geleidende pakking.

6. Materiaal keuze van de behuizing

Als de antwoorden op bovenstaande factoren duidelijk zijn kan het materiaal worden gekozen. Een aantal van de meest gebruikte materialen zijn de kunststoffen ABS, Polyester (PES) en polycarbonaat (PC) of de metalen aluminium en staal. Wij lichten een aantal kenmerken van deze materialen die bij de keuze een rol kunnen spelen.

Kenmerken behuizingen van Acrylonitril-butadieen-styreen (ABS):

• Voordelig
• Lichtgewicht
• Bestand tegen chemicaliën
• Slecht bestand tegen UV
• Standaard geen EMC-bescherming
• Zelf te bewerken

Voor onze selectie aan ABS behuizingen kijk op onze collectiepagina Behuizingen.

Kenmerken behuizingen Polycarbonaat (PC):

• Lichtgewicht
• Bestand tegen chemicaliën
• Geschikt voor buitengebruik
• Brandwerendheid gespecificeerd door de UL94 norm: V0, V1, V2;
• Standaard geen EMC-bescherming
• Polycarbonaten en GVK zijn beter bestand tegen toenemende broosheid en verandering van kleuren onder invloed van uv-straling dan ABS.
• Zelf te bewerken
• Impactbestendig

Voor onze selectie aan PC behuizingen kijk op onze collectiepagina Behuizingen.

Kenmerken behuizingen Polyester (PES):

• Glasvezelversterkt polyester
• Halogeenvrij (DIN/VDE 0472, Part 815)
• Grote temperatuur bereik
• Bestand tegen chemicaliën
• Geschikt voor buitengebruik
• Standaard geen EMC-bescherming
• Zelf te bewerken
• Impactbestendig

Voor onze selectie aan PES behuizingen kijk op onze collectiepagina Behuizingen.

Kenmerken aluminium behuizingen:

• Hoge slagvastheid (impact bestendig) en elektromagnetische demping;
• Gegoten of geëxtrudeerd, makkelijk te bewerken;
• Met een geschikte pakking is beschermingsklasse IP68 haalbaar
• Dunner dan kunststof behuizingen;
• Lichtgewicht
• Impactbestendig
• Effectieve bescherming tegen hoge temperaturen, stofdeeltjes en water. 

Onze selectie van aluminium behuizingen zijn van het merk Bernstein, het merk FIBOX, en het merk ILME. 

Kenmerken behuizingen van staal:

• Impactbestendig
• Goedkoper dan RVS
• Kans op corrosie
• Hoge slagvastheid
• Zwaar in gewicht

Kenmerken RVS behuizingen

• Geschikt voor omgevingen waar hygiëne belangrijk is (voedingsmiddelenindustrie, zorg)
• Eenvoudige reiniging en bestand tegen hogedrukreinigers;
• Water- en vuildichtheid; (hoge IP-waarde)
• Weerbaarheid tegen schoonmaakmiddelen;
• Hoge Corrosiebestendigheid;
• Lage oppervlakteruwheid
• Hoge slagvastheid (hoge IK waarde)

Onze RVS behuizingen zijn in verschillende uitvoeringen en maten beschikbaar, maar wij leveren ook RVS kasten op maat. 

Advies nodig over de keuze van de juiste behuizing voor uw situatie?

Heeft u ondanks dit artikel nog vragen, dan denken onze experts heel graag met u mee. Er is geen situatie of toepassing die zij niet eerder hebben gezien of waar vergelijkbare cases van voorbij zijn gekomen in hun jaren lange praktijk. Bel ons gerust op 079-82 000 20 of mail ons op info@ccned.nl.