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Ausgewählte Ausgabe: 10-2017 Ansicht: Modernes Layout
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Dünnwandige Gehäuse für portable Elektronik

Zinklegierungen zeichnen sich durch niedrige Schmelzpunkte sowie hervorragendes Fließvermögen aus. Durch Warmkammer-Druckgießen lassen sich außergewöhnlich komplexe und präzise Bauteile mit hervorragender Oberfläche erzeugen. Diese eignen sich für sehr anspruchsvolle Aufgabenstellungen wie zum Beispiel Elektronikgehäuse oder Präzisionsmechaniken für elektronische, optische oder mechatronische Systeme. Aufgrund der guten Gießbarkeit des Werkstoffs werden schon heute sehr geringe Wanddicken bis zu deutlich weniger als einem Millimeter realisiert. Darunter verließ viele Konstrukteure jedoch der Mut, weil befürchtet wurde, den Prozess bei nochmals deutlich geringeren Wanddicken nicht mehr mit ausreichender Sicherheit beherrschen zu können.


Bild 1 Die aufwendig strukturierte Unterschale dieses Smartphones wurde aus einem massiven Stück Aluminium durch Fräsen aus dem Vollen hergestellt. Die Wanddicke der Unterseite liegt bei circa 0,65 bis 0,69 mm.

Bild 1
Die aufwendig strukturierte Unterschale dieses Smartphones wurde aus einem massiven Stück Aluminium durch Fräsen aus dem Vollen hergestellt. Die Wanddicke der Unterseite liegt bei circa 0,65 bis 0,69 mm.

„Wir haben das Gehäuse eines heutigen Smartphones einmal genauer unter die Lupe genommen“, sagt Martin Schlotterbeck, Leiter Schulung und Prozessberatung bei der Oskar Frech GmbH + Co. KG in Schorndorf (Bild 1). Dabei zeigte sich, dass zum Beispiel die aufwendig gestaltete Smartphone-Unterschale mit Abmessungen von circa 60 x 120 x 5 mm aus einem massiven Stück Aluminium hergestellt wird. Die gesamte Innenstruktur entstand durch Zerspanung aus dem Vollen, die Restwanddicke liegt bei nur noch circa 0,65–0,69 mm. Der innere Aufbau ist recht anspruchsvoll mit zahlreichen kleineren und größeren Vorsprüngen, Gewindesacklöchern, Auflageflächen, Durchbrüchen, Konsolen sowie Hinterschneidungen an den Seitenwänden. Das Zerspanungsvolumen liegt bei rund 85 %, bei hohen Ansprüchen an die Genauigkeit. Bei den bearbeiteten Sichtflächen ist eine hohe Oberflächenqualität gefordert. Für die Fertigung müssen zahlreiche unterschiedliche Fräs- und Bohrwerkzeuge zum Einsatz gebracht werden, was häufige Werkzeugwechsel und entsprechend lange Bearbeitungszeiten erfordert. Im Vergleich mit den Möglichkeiten eines Präzisions-Urformverfahrens wie dem Druckgießen verursacht eine solche Produktionsmethode naturgemäß exorbitant hohe Kosten. Derartig hohe Zerspanungsanteile findet man deshalb meist nur bei Produkten, die besonders hochpreisig sind und in vergleichsweise geringen Stückzahlen benötigt werden, zum Beispiel im Rennsport oder in der Luft- und Raumfahrttechnik.

Vergleichskriterien: Kosten, Optik…

Bildartikel zu Bild 2_IWB_Frech.jpg

Bild 2
Die für die Versuche eingesetzte vollausgestattete Warmkammer-Druckgießanlage Frech W80ZnRC im Frech-Technikum in Schorndorf.

„Verglichen mit diesem aufwendigen Fräsen aus dem Vollen ist das Warmkammer-Druckgießen von Zink ein außergewöhnlich kostengünstiges Verfahren“, ergänzt Schlotterbeck (Bild 2). Zu den höchsten Kostenfaktoren zählen beim Druckgießen die metallischen Dauerformen aus vergütetem Warmarbeitsstahl, deren Herstellkosten sich erst bei ausreichend großen Serien rechnen. Dies ist jedoch bei Massenprodukten wie Smartphones oder anderen IT-Gehäusen von vornherein gewährleistet.

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Autoren

 Klaus Vollrath

Freier Fachjournalist, CH-Aarwangen, www.b2dcomm.ch

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