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Schutz in Leichtbauweise

Rugged-Gehäuse für die Luftfahrt
Schutz in Leichtbauweise

Flughöhen bis in die Stratosphäre, rasante Geschwindigkeiten und extreme Temperaturen stellen hohe Anforderungen an die Elektronik in Luftfahrtanwendungen. Das Electronic Packaging muss hier mit entsprechenden Eigenschaften überzeugen – und erfordert den Einsatz von neuen Materialien und individuellen Lösungen.

Ahmet Tasseki, Projektmanager, und Maximilian Schober, Leiter Marketing, bei der Polyrack Tech-Group Holding GmbH & Co. KG

Der ATR (Air Transportation Rack), auch bekannt unter der Bezeichnung ARINC 404, definiert die Bauform von Flugzeugausrüstungen. Durch das modulare Design in den Basisformen ½, ¾, 1 und 1½ lassen sich ATR-Gehäuse für vielfältige Anwendungen individuell und kosteneffizient konfigurieren. Sie bieten einheitliche Optionen zur Befestigung der Applikation sowie zur Integration von Hardware und Kühlung.
Bei der Fertigung der Gehäuse setzen Entwickler verstärkt neue Materialien ein. Sie sollen die elektronischen Geräte vor klimatischen, mechanischen, chemischen und elektrischen Belastungen schützen. Hierbei fällt die Wahl oft auf Aluminium und andere zertifizierte Werkstoffe. Diese ermöglichen besondere Leichtbauweisen, eine optimale Entwärmung, Schock- und Vibrationsschutz sowie Höhentauglichkeit, was nicht nur, aber besonders für den Einsatz in Luftfahrzeugen entscheidend ist.
Kundenspezifische Modelle gefragt
Polyrack hat sein Rugged MIL ½ Short ATR Chassis nach sehr strengen Spezifikationen aus der Sicherheits- und Verteidigungstechnik konzipiert. Mit dem Einsatz neuer Materialien, wie Aluminium 606 – T651, eignet es sich für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, sowie für Shipboards in der Marine und Landfahrzeuge im Bereich Transport. Während das Standardmodell in 13 Größen und Varianten erhältlich ist, lassen sich auf Basis der zertifizierten Rugged-Plattformen weitere kundenspezifische Anpassungen vornehmen. Für zusätzlichen Schutz verfügt das Gehäuse über eine konduktionsgekühlte Stromversorgung nach VITA 62. Optional sind auch andere AC- und DC-Eingänge möglich. Durch den Einsatz eines speziellen Netzteils und die Verwendung von spezifischen Steckverbindern erfüllt das Gehäuse die EMV-Anforderungen. Alle abnehmbaren Gehäuseteile sind mit einem 2K-Material IP- und EMV-dicht verschlossen. Für individuelle Modelle führt der Hersteller auch die Oberflächenbehandlung selbst aus. Für die Rückwandplatine verwendet Polyrack erstmals die Technologie der OpenVPX nach VITA65. Damit wird das Profil fast beliebig skalier- und konfigurierbar und bietet eine flexible Basis, auf die spezifische Technologien unterschiedlicher Normen aufsetzen können. Die Datenübertragungsrate beträgt dabei bis zu 10 GBit/s, wobei fünf 3U Slots im ATR zur Verfügung stehen. Zusätzlich zur VPX-Backplane lässt sich das System mit CPCI-, VME- und VMEX-Platinen sowie Netzteilen und I/O-Verbindungskarten konfigurieren.
Robuste Bauweise
Besondere Vorkehrungen schützen die Elektronik im Rugged MIL ½ Short ATR Chassis vor den Folgen von Schock und Vibration. So verbindet Polyrack die Einzelteile seines ATR-Gehäuses im Tauchlötverfahren miteinander. Das gewährleistet eine sehr gute Festigkeit, vermeidet Schraubverbindungen und verbessert gleichzeitig die Wärmeübertragungseigenschaften. Die VPX-Backplanes mit Fangstiften sorgen für eine zusätzliche Stabilisierung der Einsteckkarten. Kritische Bauteile werden zudem durch Verkleben gesichert. Beim Einbau von Baugruppen oder Unterbaugruppen in das Gehäuse wird ein „frei schwimmendes“ Montagekonzept verwendet.
Zur Dämpfung lassen sich zudem passive Isolatoren einsetzen, und häufig bildet auch der Leiter aus Aluminium eine stabile mechanische Verstärkung. An diese kann das Board an mehreren Punkten befestigt werden. Doppelte Wände sowie Modulschienen, Abdeckungen, Schrauben und anderes Befestigungsmaterial garantieren eine stoßfeste Konstruktion. Angesichts der möglichen Auswirkungen von Schock und Vibration sind Vorkehrungen dieser Art nötig. Diese Einflüsse können sowohl die Verbindungen von Karten und Steckern stark beanspruchen als auch Kontaktflächen und Bauteile bis hin zum Bruch beschädigen.
Materialvorteil Aluminium
Konstruktionen mit Aluminium bieten einen inhärenten Schutz vor elektromagnetischen Strahlen und erlauben ein freies Erdungskonzept über die leitende Oberfläche. Insbesondere für die Systemintegrität in Flugzeugen spielt die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) eine wichtige Rolle. Um sowohl die Einstrahlung von Fremdsystemen als auch die Ausstrahlung von Störsignalen zu verhindern, bedürfen abnehmbare Teile einer EMV/IP-Kombi-Dichtung. Im System selbst lassen sich Störeinflüsse der Steckkarten untereinander vermeiden, indem Signalbereich und Powerbereich soweit möglich mechanisch getrennt werden. Polyrack versieht sein ATR-Gehäuse beispielsweise mit Einsteckkarten, die komplett von einem Metallrahmen oder zwei Metall-Halbschalen umhüllt sind (Clamshell) und auf die Karte geschraubt werden. Dieser Aufbau stellt neben dem EMV-Schutz auch eine optimale Kühlung sicher.
Welche Kühlung zum Einsatz kommt, bestimmen der Einsatztemperaturbereich und die Betriebstemperatur sowie die maximale Systemleistung. In den sogenannten Ruggedized-Gehäusen für Leistungen bis zu 120 W wird die Konduktionskühlung, ein rein passiv gekühltes System, eingesetzt. Dies ist nötig, da die ATR-Chassis im Allgemeinen für Betriebstemperaturen von -55 bis +85 °C und Umgebungstemperaturen von +50 °C konzipiert werden. Die Konduktionskühlung ermöglicht eine optimierte Wärmeableitung, bei der alle Wärmequellen, die sogenannten Hot-Spots, mit der Verschalung kontaktiert werden. Über die Keilverschlüsse gelangt die Wärme dann zur Gehäuseoberfläche, die mit Kühlrippen versehen ist, und von dort nach außen. Das Gehäuse kann dabei komplett luftdicht (IP67 und höher) aufgebaut werden und schützt sowohl Systemboards als auch Netzteil und andere Systemkomponenten vor Umwelteinflüssen. Bei dieser Kühlung entfällt der Einbau von rotierenden Bauteilen wie Lüftern und reduziert so den Wartungsaufwand. Die Entwärmung von Systemen mit höherer Leistung wird in der Regel mit zusätzlicher Zwangskühlung realisiert. ik

INFO & KONTAKT

Polyrack Tech-Group Holding GmbH & Co. KG
Steinbeisstraße 4
75334 Straubenhardt
Tel.: 07082 7919-0
Detaillierte Informationen zu den ATR-Gehäusen von Polyrack:
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