Vieillir en avance rapide : améliorer la fiabilité des produits grâce à des tests de durée de vie accélérés

Wolfram Dege détruit les onduleurs pour gagner sa vie – et contribue à les améliorer dans le processus. Pour ce faire, il soumet les appareils à un stress élevé et induit un vieillissement artificiel. Il met vraiment les onduleurs à travers l’essoreuse, en utilisant le froid, la chaleur, l’humidité et des courants et tensions élevés – idéalement en même temps. Cela lui donne des informations précieuses sur la durée de vie. Lisez la suite pour en savoir plus sur son travail qui prolonge la vie et son test préféré.

 

Wolfram, que fait exactement un ingénieur en fiabilité, et comment en êtes-vous devenu un ?

En termes simples, c’est mon travail de détruire des choses, mais de manière très délibérée. Plus précisément, je pousse les produits développés par SMA – donc principalement les onduleurs et leurs composants – jusqu’aux limites de leur endurance jusqu’à ce qu’ils échouent. Je pense que cela doit avoir quelque chose à voir avec mes traits de personnalité innés. Dès mon plus jeune âge, je prenais tout ce que je pouvais mettre la main dessus et je jouais avec, je pliais et j’allais généralement travailler dessus jusqu’à ce l’objet soit ruiné.

 

Comment cassez-vous les onduleurs ?

J’utilise des chambres climatiques, des armoires chauffantes, des sources d’alimentation et des installations de test spéciales pour soumettre les onduleurs à la chaleur, au froid, aux changements de température, d’humidité, de tension et de courant jusqu’à ce qu’ils tombent en panne afin que je puisse identifier leurs faiblesses. En bref, lorsque les appareils viennent à moi, ils subissent tous les stress auxquels ils pourraient être exposés lors de l’utilisation par les clients.

 

La destruction des onduleurs n’est-elle pas le contraire de ce qu’un ingénieur en fiabilité est censé faire ?

Détruire des produits n’est pas une fin en soi. Robert Bosch a dit un jour que tout ce qui était encore en un seul morceau après les tests n’avait évidemment pas vraiment été testé parce que nous ne savons pas quelles sont ses limites. Dans mon domaine, la fiabilité technique, il s’agit d’essayer d’induire des défaillances spécifiques comme moyen de glaner des informations sur la durée de vie des équipements. Cela signifie que j’essaie de regarder vers l’avenir pour déterminer quand l’appareil que j’étudie devrait tomber en panne si un client l’utilisait parfaitement normalement.

 

SMA Wechselrichter in der Klimakammer: Hier läuft gerade der beschleunigte Lebensdauertest.

Onduleurs SMA dans la chambre climatique : Le test de durée de vie accélérée est actuellement en cours.

Quand un produit est-il considéré comme fiable et que se passe-t-il si un produit ne passe pas vos tests?

Si la prédiction faite sur la base des tests est acceptable, l’appareil sera considéré comme fiable. Cependant, si la durée de vie prévue est trop courte, je transmettrai cette information au développeur du produit et nous travaillerons ensemble pour réfléchir à ce que nous pouvons faire pour rendre l’appareil plus durable. Par exemple, dans de tels cas, nous pourrions nous tourner vers des composants alternatifs ou des matériaux plus robustes. L’appareil amélioré sera ensuite soumis à des tests répétés jusqu’à ce que la durée de vie prévue pour les clients réponde à nos exigences.

 

Comment valider une durée de vie de 20 ans de l’appareil en si peu de temps de test ?

SMA nécessite généralement une durée de vie comprise entre 10 et 20 ans. De toute évidence, aucune entreprise ne peut se permettre d’effectuer des tests en temps réel avant de vendre le produit. C’est pourquoi nous effectuons des tests de durée de vie accélérés chez SMA. Je peux accélérer le vieillissement des matériaux en augmentant l’intensité de diverses contraintes, telles que la chaleur. Il ne s’agit pas de détruire les appareils de manière non naturelle, par exemple en choisissant une température de test très élevée qui fait fondre les plastiques utilisés. Il s’agit plutôt de recréer les mêmes processus de vieillissement physique qui se produisent lorsque les clients utilisent l’équipement – mais à un rythme beaucoup plus rapide. De cette façon, les échecs peuvent être provoqués beaucoup plus tôt lors des tests.

 

Quel est votre rôle dans les tests de fiabilité SMA ?

Mon travail consiste à développer des tests de durée de vie accélérés personnalisés pour nos produits, à les effectuer et, une fois les tests terminés, à traduire les résultats en conclusions significatives sur les équipements destinés à être utilisés par nos clients. Le plus grand défi est d’appliquer les résultats de ces tests hautement accélérés aux conditions de fonctionnement attendues chez nos clients. Pour effectuer ces calculs, je crée des modèles de vieillissement physique et utilise des outils et des méthodes issus du domaine des mathématiques, en particulier des statistiques.

 

Auch einzelne Bauteile der SMA Wechselrichter durchlaufen die Stresstests: Beim sogenannten Power Cycling Test setzt Wolfram Halbleitermodule durch Bestromung großen Temperaturhüben aus.

Wolfram Dege soumet également les composants individuels des onduleurs SMA à des contraintes réelles : dans le test de cycle de puissance, les modules semi-conducteurs sont exposés à de grandes variations de température en alimentant l’électricité.

Les résultats des tests ont-ils un impact sur le développement continu des équipements SMA ?

Si les résultats d’un test sont négatifs, la première étape consiste à discuter des mesures correctives et des modifications à apporter au dispositif afin d’améliorer directement le produit. Si les résultats peuvent être utilisés pour dériver certaines règles générales, ces actions seront également incorporées dans les différentes directives de conception que nos ingénieurs de développement utilisent lorsqu’ils travaillent sur de nouveaux produits. En conséquence, les onduleurs SMA deviennent de plus en plus fiables.

 

Quel est votre test préféré et pourquoi ?

Il existe un test qui expose un appareil à un ensemble de différents types de contraintes en même temps, connu sous le nom de test de condensation SMA. En plus du froid, de la chaleur et des changements de température, les appareils sont exposés à une humidité élevée pendant une période prolongée. Cela génère un large éventail de modes de défaillance, tous plus intrigants les uns que les autres. Avec le bon équipement, il est très amusant de filmer ce test. Prévenir ces modes de défaillance exige beaucoup de créativité et un bon travail d’équipe avec mes collègues en développement. C’est un défi fantastique et varié à chaque fois.

 

Données personnelles :

Wolfram est ingénieur fiabilité chez SMA depuis 2011. Son domaine d’expertise particulier consiste à effectuer des processus de vieillissement accéléré sur les onduleurs et les composants, ainsi qu’à faire des prévisions sur la durée de vie. Ce faisant, il utilise des méthodes issues de la physique et de la stochastique pour rendre les produits SMA meilleurs et plus durables. Il s’appuie également sur ses excellentes compétences en réseautage pour interagir avec les départements de développement, de qualité, de service et de gestion de produits.

Il a commencé sa carrière chez SMA grâce à une bourse en 2009. Il a étudié le génie électrique, en se concentrant sur la technologie de l’énergie et en montrant un vif intérêt pour les mathématiques et la stochastique, et il a écrit sa thèse sur le développement d’un nouvel onduleur de batterie.

Fiabilité par rapport à la durée de vie

La fiabilité est une mesure de la durabilité d’un produit lorsqu’il est utilisé de la manière prévue, en fonction de sa durée de vie spécifiée. Par exemple, un modèle d’onduleur est considéré comme fiable s’il est conçu pour fonctionner pendant 20 ans et que la plupart des onduleurs installés chez le client sont encore intacts après cette période.

La durée de vie fait référence au temps écoulé entre l’entrée en service d’un produit et la fin de sa vie utile. Contrairement à la fiabilité, les exigences qui sont appliquées au produit en termes de durée de vie ne sont pas pertinentes pour la durée de vie.

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