Obudowy dla przemysłu i urządzeń elektronicznych - to kluczowe komponenty do każdej aplikacji przemysłowej

Jeżeli chodzi o wymogi, jakie odbiorcy obudów formułują względem dostawców obudów, to mamy do czynienia praktycznie z całym spektrum zagadnień, gdzie po jednej stronie znajdują się najniższe koszty zakupu, po drugiej zaś najlepsze jakościowo parametry i cechy specjalne. Ich waga wynika przede wszystkim z zastosowania obudowy. Przykładowo branża produkcji niewielkich urządzeń elektronicznych poszukuje zazwyczaj wersji z tworzyw sztucznych, wysoce spersonalizowanych (a właściwie wykonanych według danego projektu) i w jak najlepszej cenie, które wyróżniają ich z grona innych dystrybutorów tych produktów.

Dostępna na rynku gama obudów obejmuje zarówno te małogabarytowe wersje kompaktowe (niewielkie szafki sterownicze i elektryczne), jak też stanowiska pracy oraz szafy przemysłowe, które są wykorzystywane do montażu większych systemów - np. rozdziału energii. W przypadku aplikacji przemysłowych zabudowywana jest w nich aparatura elektryczna, elektroniczna i komponenty automatyki, natomiast w przypadku zastosowań teleinformatycznych - serwery wraz z układami chłodzenia i zasilania.

Tego typu szafy są pod względem konstrukcyjnym w dużej mierze do siebie podobne. Bazują one na profilach stalowych tworzących szkielet, do których dołączane są ściany, podłoga, sufit - w różnych wykonaniach, aczkolwiek zazwyczaj standaryzowanych pod względem wymiarów. Pozwala to na ich modułowe zestawianie, łatwe prowadzenie ciągów elektrycznych, rozbudowę o klimatyzatory, itd.

Poboczną grupą obudów są te przeznaczone do systemów komputerowych i urządzeń elektronicznych - są to m.in. obudowy typu rack, szczególnie w standardzie 19". Jeżeli zaś chodzi o wersje z tworzyw sztucznych, a więc m.in. ABS-u, poliwęglanu czy poliestru, to są one popularne nie tylko w przemyśle, ale też m.in. w zastosowaniach infrastrukturalnych, elektroinstalacyjnych czy budynkowych. Ich odbiorcami są często również producenci OEM.

Warto podkreślić, że wszystkie wymieniane wcześniej cechy fizyczne - odporność mechaniczna, temperaturowa, wrażliwość na promieniowanie UV, łatwość obróbki mechanicznej, itd. - zależą od materiału, z którego wykonana jest obudowa. Ponieważ z tworzyw sztucznych można wytwarzać również wersje wzmacniane, dokładając do tego brak korozji i łatwość personalizacji, obudowy takie stanowią niezłą alternatywę dla wersji stalowych, w każdym razie tych o niewielkich gabarytach. Są one jednocześnie cały czas odrębną grupą, często dostarczane są też przez inne firmy zajmujące się ich produkcją i dystrybucją.

Dobór obudowy - kluczowe zagadnienia

Profile dostawców obudów przemysłowych

Obudowy przemysłowe muszą zabezpieczać znajdujące się w nich podzespoły i urządzenia przed wpływem środowiska zewnętrznego oraz spełniać wiele innych, często specyficznych wymogów. W szczególności kluczowe są tu możliwości odpowiedniego montażu podzespołów, prowadzenia wiązek kablowych oraz łączenia obudów w większe systemy.

Wymagania im stawiane dotyczą także ochrony pracujących w pobliżu osób przed porażeniem prądem oraz zabezpieczenia znajdujących się wewnątrz urządzeń przed wpływem zaburzeń elektromagnetycznych. Wiele z tych cech musi być spełnianych jednocześnie i przy zachowaniu określonego kompromisu cenowego.

Materiałami klasycznymi dla obudów przemysłowych są metale takie jak stal i aluminium. Charakteryzują się one dużą wytrzymałością mechaniczną i termiczną oraz dobrą izolacją EMI (elektromagnetyczną). Ze względu jednak na stosunkowo duże koszty (szczególnie w przypadku aluminium) przeznaczone są one do zastosowań specjalistycznych lub takich, gdzie wymagane są one ze względu na cechy takie jak wymienione.

Do minusów obudów metalowych zalicza się też ich stosunkowo trudną obróbkę mechaniczną i, w przypadku blachy stalowej, podatność na korozję. Dlatego obudowy z blach stalowych są zwykle malowane, chyba że wykorzystana jest stal nierdzewna. Ta ostatnia pozwala na stosowanie obudów i szaf m.in. w przemyśle spożywczym czy chemicznym. Z kolei wersje z blach kwasoodpornych wykorzystywane są tam, gdzie zagrożenie korozją jest szczególnie duże.

Drugą dużą grupę materiałów stanowią tworzywa termoplastyczne. Ich odporność mechaniczna, w przypadku odpowiedniego wzmocnienia, może być wysoka, podobnie jak typowy stopień ochrony obudów z nich wykonywanych (często IP65 lub wyższy). Obudowy z tworzyw sztucznych są relatywnie trwałe, nie są narażone na korozję, a ich modelowanie i obróbka mechaniczna są łatwiejsze niż metalowych.

Istnieje tutaj kilka najczęściej wykorzystywanych materiałów, z których wykonywane są produkty trafiające do zakładów przemysłowych i aplikacji profesjonalnych. Są to m.in. poliwęglan - materiał lekki i charakteryzujący się dużą odpornością na uszkodzenia mechaniczne, wpływ czynników atmosferycznych (w tym promieniowania UV i dużych zmian temperatury); często wzmacnia się go włóknem szklanym, co zwiększa sztywność obudów i ułatwia wykonywanie w nich modyfikacji.

Popularny jest też akropolimer butadienu i sterynu (ABS) - pod wieloma względami przypomina PC, lecz jest od niego tańszy, ale też mniej odporny na działanie promieni UV i wysokie temperatury oraz udary mechaniczne. Trzecim materiałem jest poliester - przewyższa pod wieloma względami inne materiały termoplastyczne, umożliwia pracę w większym zakresie temperatur (nawet do 150°C), a jego odporność na czynniki chemiczne i narażenia mechaniczne pozwala na stosowanie wykonanych z niego obudów w przemyśle ciężkim. Obróbka mechaniczna poliestru jest bardziej kłopotliwa niż innych materiałów i jest on od nich droższy.

Odporność środowiskowa, mechaniczna i elektromagnetyczna

Użytkowanie obudowy w warunkach przemysłowych wiąże się z zapewnieniem wymogów co do jej szczelności i wytrzymałości mechanicznej. Najczęściej posługujemy się tutaj oznaczeniem Ingress Protection, czyli skrótem IP z dwoma następującymi cyframi, z których pierwsza określa stopień ochrony przed ciałami stałymi, kolejna - przed cieczami.

Ochrona dotyczy wnętrza obudowy i podzespołów w niej zawartych, przy czym rośnie ona wraz ze zwiększaniem się numerów. Przykładowo IP68 oznacza, że wnętrze obudowy jest w pełni zabezpieczone przed dostępem pyłów, a obudowa może być umieszczona pod wodą przez dłuższy czas, co nie spowoduje zalania jej wnętrza.

Oznaczeniem towarzyszącym IP, które znaleźć można w katalogach producentów i na obudowach, jest stopień ochrony IK. Zostało ono określone normą EN 60439-6 i składają się na nie litery IK oraz dwie cyfry, które odpowiadają odporności mechanicznej obudowy. W praktyce spotyka się czasami jeszcze jeden system oznaczeń, którym jest NEMA 250. W tym przypadku składa się na niego akronim NEMA oraz liczby od 1 do 13 uzupełniane w niektórych przypadkach literami (istnieje przy tym możliwość częściowej konwersji pomiędzy oznaczeniami NEMA oraz IP).

Oprócz stopnia ochrony obudowy istotnym zagadnieniem jest też wspomniana izolacja EMI (Electromagnetic Interference). Związana jest ona z wpływem zaburzeń elektromagnetycznych, które mogą zakłócać pracę elementów i systemów stosowanych w obudowach. Stopień ochrony EMI zależy od materiału, z którego wykonana jest obudowa, jak też od jej cech indywidualnych.

Obudowy z tworzyw sztucznych, np. poliestrowe, choć mogą doskonale nadawać się do stosowania w trudnych warunkach środowiskowych, nie zapewniają ochrony EMI. Ich dostosowanie do wymaganej aplikacjach wymaga zwykle pokrycia ich materiałem przewodzącym (aluminium, grafitem lub innym), który zapewnia odpowiednie tłumienie zaburzeń. Najlepsze pod względem stopnia ochrony EMI są z kolei obudowy metalowe. W celu maksymalizacji ochrony stosuje się dodatkowo przewodzące uszczelki, które umieszczane są w drzwiczkach oraz przepusty kabli.

Dostawcy obudów

Zestawienie najpopularniejszych typów obudów przemysłowych obejmuje zarówno te małogabarytowe, wersje kompaktowe (niewielkie szafki sterownicze i elektryczne), jak też duże szafy oraz stanowiska pracy i inne obudowy. Kolejne miejsce na liście zajęły duże, pełnowymiarowe szafy, które pozwalają na montaż kompletnego systemu napędowego czy dystrybucji energii.

W sektorze produkcji i dystrybucji obudów działa dosyć stała grupa producentów polskich i zagranicznych oraz firm dystrybucyjnych. Można oszacować, że na rynku funkcjonuje ponad 50 takich podmiotów, przy czym przedsiębiorstwa często specjalizują się w określonych typach obudów, jeżeli chodzi o materiał wykonania i przeznaczenie.

Najbardziej rozpoznawalnymi na rynku firmami są te bezpośrednio u nas działające, a więc mające swoje lokalne przedstawicielstwa, lub po prostu będące rodzimymi producentami jak Agmar oraz ZPAS, które wytwarzają obudowy i szafy metalowe, a także m.in. Maszczyk i Kradex - producenci wersji z tworzyw sztucznych.

Do głównych zagranicznych dostawców obudów metalowych obecnych na naszym rynku należą przede wszystkim dwie firmy niemieckie, którymi są Rittal i Schroff (część amerykańskiego koncernu Pentair) oraz francuski Schneider Electric. Jeżeli zaś chodzi o zagranicznych producentów wersji z tworzyw sztucznych, to są nimi przede wszystkim Fibox, Bopla, Ensto, Hensel oraz Hammond Electronics.

W większości są to przedsiębiorstwa specjalizujące się w tematyce obudów i oferujące ich dużą gamę. Tak jest szczególnie w przypadku trzech pierwszych, które dostarczają też mechanikę i osprzęt do szaf, rozwiązania wentylacyjne, klimatyzacyjne oraz związane z rozdziałem energii.

Na omawianym rynku istotną rolę odgrywają również dystrybutorzy - zarówno ci specjalistyczni, jak np. Astat, Eltron, Dacpol, APAR, LC Elektronik, OEM Automatic, Mera-Ex czy Weidmüller, jak też "katalogowi, a więc przykładowo Farnell element14, Conrad Electronic, RS Components i TME. Jak już wcześniej wspomniano, w branży znajdziemy też dostawców obudów do systemów komputerowych i mechaniki 19" - przykładowo krakowską firmę CSI, która ma również szeroką ofertę dużych obudów i szaf marki Schroff.