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Prüfung der Zuverlässigkeit von Komponenten und Bauteilen mittels Klimawechseltests

Prüfung der Dauerhaltbarkeit und Zuverlässigkeit von Automotive Komponenten

Die Prüfung der Dauerhaltbarkeit und Zuverlässigkeit von Komponenten und Bauteilen für Fahrzeuge nimmt an Bedeutung stetig zu. Fahrzeuge sind über Ihre, oftmals sehr lange, Lebensdauer den verschiedensten Beanspruchungen ausgesetzt. Automotive Hersteller (OEMs) und deren Zulieferer testen mittels des sogenannten Environmental Stress Screening (ESS) die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit der zu prüfendenden Bauteile, Komponenten oder Systeme. Als Testmethoden werden beispielsweise Vibrationen, thermische Zyklen und thermische Schocks verwendet, um die zu testende Produkte mittels eines beschleunigten Belastungs-Profils schneller „altern“ zu können. Akkreditierte Prüflabore sind auch im Bereich von Umweltprüfungen wie ESS die zuverlässigen Partner der Industrie.

Thermische Schockprüfungen und thermisches Zyklieren
Thermische Schockprüfungen und thermisches Zyklieren sind dabei nur zwei der Methoden, die eine Beschleunigung von unerwünschten Ausfällen der getesteten Komponenten bewirken. Somit können insbesondere an Produkten, die für den Einsatz in extremen Umgebungen entwickelt wurden, getestet werden, ob die Lebensdauer unter diesen Bedingungen gewährleistet ist. Sehr starke oder schnelle Temperaturänderungen können dazu führen, dass sich Materialien erweitern, zusammenziehen, lösen, oder das Produkt schlicht ausfällt. Tritt dies zu frühzeitig auf, muss nachgebessert werden. Der ESS-Prozess identifiziert unvorhergesehene Fehler in der Dimensionierung von Komponenten. Verschiedene Umweltsimulationen erzeugen dabei spezifische Fehlermodi im Produkt.

Einige typische Fehler und Ausfälle beim Test mit elektronischen Komponenten sind die folgenden:

  • Thermisches Zyklieren: Materialversagen, Lötverbindungsfehler
  • Thermischer Schock: Diskontinuität durch thermische Expansion, Lötverbindungsfehler
  • Vibration: Delamination, Kabelschnittstellenprobleme, Lötverbindungsfehler, intermittierende Verbindungen, Materialien Rissbildung, lösen von Muttern, Schrauben etc.

Vibrationstests
Vibrationstests sind eine weitere, hervorragende Methode im Rahmen von Environmental Stress Screening Prüfungen. Diese werden angewendet, um Resonanzen in einem Produkt zu identifizieren, welche die Komponente aufgrund der durch Schwingungen erzeugten mechanischen Beanspruchung zerstören können. Vibrationstests können auch verwendet werden, um Ermüdungsausfälle zu detektieren. Ermüdungstests werden klassischerweise mit servohydraulischen Prüfmaschinen durchgeführt. Diese Art von Tests können viel Zeit in Anspruch nehmen und sind deshalb oft relativ teuer in der Durchführung. Neuerdings bieten elektrodynamische Prüfmaschinen ein Mittel, durch geringere Betriebskosten auch die Kosten von Ermüdungsuntersuchungen zu senken.

Genormte Prüfverfahren für Klimawechseltests
Einige Verfahren für Klimawechseltests und beschleunigte Alterung sind beispielsweise in folgenden Normen definiert:

  • Alterung von KFZ-Bauteilen in Sonnensimulationsanlagen: DIN 75220
  • Umweltprüfungen - Teil 2 (Prüfungen unter Kälte, Trockener Wärme, Temperaturwechsel, etc.): DIN EN 60068-2-x
  • Karosserie und Anbauteile, Korrosionsprüfung: PV 1210
  • Bestimmung der Wasseraufnahme: DIN EN ISO 62
  • Pressure-Cooker-Test im gesättigten Wasserdampf: DIN EN 60749-33
  • Kondenswasser Prüfklimate: DIN 50017
  • Auslagerung in Konstant- und Wechselklima: DIN EN ISO 9142, DIN 5446, DIN 50016
  • UV-Bestrahlung, auch unter Klima: DIN EN ISO 4892
  • Salzsprühnebeltest: DIN EN ISO 4611 und DIN EN ISO 9227
  • Prüfung der chemischen Beständigkeit: EN ISO 175
  • Zyklische Klimawechseltest Automotive: z.B. PV 1200 und PV 2005
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