Lösungen und Prüfkammern für Umweltbelastungsprüfungen (ESS)

Ein intelligenterer Umweltprüfprozess für Produktionssicherheit

Nicht jeder Fehler ist am Ende der Fertigungslinie erkennbar. Latente Fehler können die ersten Prüfungen überstehen und sich erst später im Einsatz als Frühausfälle zeigen. Es ist wichtig zu berücksichtigen, wo diese Produkte zum Einsatz kommen und wie sie behandelt werden – unter extremen Bedingungen. Genau hier schafft ESS einen Mehrwert.

ESS ist ein Verfahren zur Zuverlässigkeitsprüfung, bei dem Produkte kontrollierten Umweltbelastungen ausgesetzt werden, um versteckte Fehlermechanismen aufzudecken, bevor sie in den Einsatz kommen.

Averna entwickelt Lösungen für Produktions-Screening-Tests und automatisierte Testplattformen, die das Screening auf tatsächliche Produktrisiken und Zuverlässigkeitsziele abstimmen. Das Ergebnis ist ein effektiverer Umgebungs-Screening-Prozess mit verbesserter Fehlererkennung und geringeren Qualitätskosten (CoQ).

Was ESS tatsächlich feststellt

Risse in Lötstellen und kalte Lötstellen
Randkomponenten und Komponentenfehler
Durch die Montage verursachte Spannungen und Spannungsversagen bei Leiterplatten
Gelegentliche elektrische Störungen, die bei der ersten Prüfung übersehen werden
Reaktionen auf reale oder extreme Umgebungsbedingungen

Das ESS-Verfahren von Averna

Jede ESS-Implementierung beginnt mit einer Frage: Welche Fehler wollen wir schneller erkennen, ohne dabei einwandfreie Einheiten zu beeinträchtigen? Wir entwickeln Prüfstrategien, die gezielt auf echte Fertigungsfehler abzielen und gleichzeitig die Produktintegrität und den Produktionsdurchsatz gewährleisten.

Phase 1
Produkt- und Risikobewertung

In Zusammenarbeit mit unseren Kunden beginnen wir damit, die Produktarchitektur, den Fertigungsprozess und die wahrscheinlichen Fehlerursachen zu untersuchen. Dies hilft uns dabei, festzustellen, wo latente Fehler am ehesten auftreten und welche Belastungen dabei eine Rolle spielen.
Phase 2
Definition des ESS-Profils

Falls noch kein Prüfprofil definiert ist (beispielsweise bei unternehmenskritischen Anwendungen), entwickeln wir eines auf der Grundlage der tatsächlichen Betriebs-, Handhabungs-, Lager- und Transportbedingungen des Produkts. Die Belastungsstufen werden so gewählt, dass Mängel sichtbar werden, ohne dass einwandfreie Einheiten beschädigt werden.
Phase 3
Kontrollierte Belastung

Die ausgewählten Umweltbelastungen werden in einer kontrollierten und wiederholbaren Abfolge angewendet. Je nach Prüfobjekt kann dies Temperaturwechselbeanspruchung, Zufallsvibrationstests, Hochtemperatur-Feuchtigkeit, Stoßbelastung, HALT-/HASS-Tests, Strahleneinwirkung, Vakuumtests oder kombinierte Belastungsbedingungen umfassen.
Phase 4
Funktionsüberprüfung und Rückmeldung

Die Geräte werden vor, während und nach dem Screening überprüft, um ihre Leistungsfähigkeit zu bestätigen und Fehler zu erkennen. Die Screening-Daten können anschließend an die Fertigungs- und Qualitätsteams weitergeleitet werden, um Korrekturmaßnahmen und die Verbesserung der Zuverlässigkeit zu unterstützen.

Branchen, die wir mit Umweltbelastungsprüfungen unterstützen

Unsere Testprogramme haben sich in einer Vielzahl von Branchen bewährt, in denen wir regelmäßig tätig sind. Dadurch verfügen wir über fundierte Fachkenntnisse in den folgenden Bereichen:

Prüfung von systemkritischer Elektronik und eingebetteten Systemen, bei denen Ausfälle in der Anfangsphase nicht akzeptabel sind. ESS-Profile, die auf die Anforderungen von Hochzuverlässigkeitsprogrammen und lange Produktlebenszyklen abgestimmt sind.

Zuverlässigkeitsprüfung für Diagnose- und Therapiesysteme, die eine stabile Leistung unter thermischer und mechanischer Belastung gewährleistet und gleichzeitig die Anforderungen an Validierung und Rückverfolgbarkeit erfüllt.

Prüfung von elektronischen Steuergeräten (ECUs), Batteriesystemen und Leistungselektronik, die rauen Umgebungsbedingungen sowie wiederholten thermischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt sind.

Inline- und EOL-ESS-Prüfstrategien, die für die Großserienfertigung konzipiert sind, um sporadische Ausfälle zu erkennen und RMA-Kosten zu minimieren.

Maßgeschneiderte ESS-Prüfkammern für Ihre Produktpalette

Ganz gleich, ob Sie eine eigenständige ESS-Kammer, eine integrierte Vibrations- und Temperaturprüfplattform oder eine vollautomatische Produktions-Screening-Lösung benötigen – Averna unterstützt Sie dabei, die richtige Architektur für Ihre Produktionslinie zu finden.

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Entwicklung robuster ESS-Profile und -Systeme

Das Umweltstress-Screening dient nicht dazu, eine Konstruktion von Grund auf zu validieren. Seine Aufgabe besteht vielmehr darin, versteckte Fertigungs- und Verarbeitungsfehler aufzudecken, bevor das Produkt in den Einsatz kommt. Um dies effektiv zu erreichen, muss das Screening-Profil auf die tatsächlichen Bedingungen des Produktlebenszyklus abgestimmt sein.

Dazu gehören Transportbelastungen, Lagerbedingungen, Handhabungsvorgänge und Betriebsbedingungen im Einsatz. Das zu prüfende Gerät wird so konfiguriert, dass es diesen Phasen so genau wie möglich entspricht, sei es bei der Vorprüfung in Versandkonfiguration oder unter Betriebsbedingungen mit Stromversorgung.

Screening-Parameter

Die Wirksamkeit des Siebverfahrens hängt davon ab, wie das Profil ausgelegt ist. Temperaturbereich, Verweilzeit, Übergangsrate, Vibrationsintensität, Testdauer und Ablauffolge beeinflussen allesamt, ob das Sieb grenzwertige Fehler aufdeckt oder lediglich den Zeitaufwand erhöht, ohne die Fehlererkennung zu verbessern.

Die Auswahl der richtigen Spannmechanismen

Von den verfügbaren Belastungsmechanismen sind Temperaturwechselbeanspruchung und Zufallsvibrationen oft am wirksamsten, um latente Fehler hervorzurufen.

Temperaturwechsel können Schwachstellen aufdecken, die auf unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten der Werkstoffe, unzureichende Verbindungen oder durch die Montage verursachte Spannungen zurückzuführen sind.
Zufallsschwingungen sind besonders wertvoll, um Verarbeitungsfehler und mechanisch bedingte Ausfallarten aufzudecken, die andernfalls bis zum Einsatz im Feld nur sporadisch auftreten würden.
Zusätzliche Belastungen wie Temperaturwechsel, Feuchtigkeit, Sinusvibrationen, mehrachsige Vibrationen oder Druck können ebenfalls einbezogen werden, sofern sie die tatsächlichen Umgebungsbedingungen des Produkts widerspiegeln.

Pass/Fail-Logik: ESS in Verbindung mit funktionaler Validierung

ESS ist nur dann sinnvoll, wenn es mit einer Überprüfung einhergeht. Vor, während und nach dem Screening sollten Funktionstests und Sichtprüfungen durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass das Gerät weiterhin den Spezifikationen entspricht und dass es durch die Belastung nicht über seine Auslegungsgrenzen hinaus beansprucht wurde. Ein Gerät, das Risse in den Leiterplatten oder andere Anzeichen einer Überbeanspruchung aufweist, gilt als defekt, auch wenn es elektrisch noch zu funktionieren scheint.

Strukturierte Testdaten für eine gründliche Messmittelbeurteilung

In der gesamten ESS-Umgebung steht Proligent™ zur Verfügung, um die Messgeräte-Wiederholbarkeit und -Reproduzierbarkeit zu vereinfachen, indem Testdaten automatisch über Geräte, Zyklen und Belastungsbedingungen hinweg organisiert werden.

Durch die Zentralisierung der Ergebnisse und die Erfassung von Kontextinformationen wie Konfiguration, Bediener und Testaufbau reduziert Proligent den manuellen Aufwand für die Aufbereitung von Daten im Rahmen von Studien zur Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit. So können Teams die Konsistenz der Messungen während der ESS schnell beurteilen und sich auf die Ergebnisse konzentrieren, anstatt Zeit mit der Bereinigung der Daten zu verbringen.

Titelseite – Averna sorgt für einwandfreie Leistung bei militärischen HF-Geräten

Im Luftfahrt- und Verteidigungssektor hat sich ein führender Anbieter von militärischer Ausrüstung mit Averna zusammengetan, um Umweltbelastungsprüfungen (ESS) in die Validierung von HF-Kommunikations- und Stromverteilungssystemen zu integrieren.

Ziel war es, versteckte Mängel frühzeitig zu erkennen und eine zuverlässige Leistung unter extremen Einsatzbedingungen zu gewährleisten, darunter extreme Temperaturen, Vibrationen, Stöße und elektromagnetische Belastungen, wie sie bei landgestützten Militärfahrzeugen auftreten.

ESS wird auf der Ebene der Leiterplattenbestückung (CCA) vor der Endmontage eingesetzt und ermöglicht so eine frühzeitige Fehlererkennung.
Automatisierte Stapel- und Parallelausführung unter Verwendung der NI TestStand™-Architektur zur Aufrechterhaltung des Produktionsdurchsatzes.

Dieser Ansatz verbessert die Zuverlässigkeit im Einsatz, indem Fehler bereits vor der endgültigen Integration erkannt werden, während die Produktionseffizienz durch automatisierte und skalierbare Testabläufe gewährleistet bleibt.

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