Misurare l’affidabilità con il Test-to-failure

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In un mondo di veicoli sempre più complessi, testare i componenti in base a specifiche generiche potrebbe non riflettere fedelmente i casi d’uso del mondo reale: l’approccio ‘Test-to-failure’ contribuisce a garantire prestazioni affidabili dei componenti nei momenti e nei luoghi in cui sono maggiormente necessarie

Per i progettisti del settore automotive ogni caratteristica, funzionalità e architettura emergente introduce una varietà di sfide uniche, specialmente nei casi in cui questi progressi avvengono contemporaneamente. I veicoli elettrici e quelli dotati di sistemi avanzati di assistenza alla guida (Adas), per esempio, presentano sistemi elettrici e sensori significativamente più complessi rispetto a quelli dei veicoli convenzionali con motori a combustione interna (ICE), e spesso richiedono nuovi approcci alla gestione termica, una maggiore attenzione alla sicurezza delle batterie e la considerazione della sicurezza funzionale per caratteristiche quali lo sterzo a filo e il freno elettrico. Sfide come queste non potranno che aumentare con l’emergere di nuove funzionalità, tra le quali, nei veicoli elettrici, l’incorporazione di sistemi di infotainment più interattivi, la continua evoluzione degli Adas e la futura evoluzione della guida autonoma completa (FSD). Con l’aumento della complessità dei sistemi dei veicoli elettrici, i requisiti in termini di prestazioni impongono una maggiore attenzione ai componenti utilizzati. Per esempio, alcuni connettori utilizzati nei veicoli elettrici potrebbero funzionare quasi ininterrottamente non solo mentre il veicolo è in movimento, ma anche durante la ricarica, e devono essere progettati per sostenere queste condizioni operative aggiuntive. I veicoli di oggi e di domani richiedono ai produttori di componenti, come Molex, di essere più attenti che mai nel garantire che i componenti rispettino gli standard e i requisiti normativi, e funzionino in modo affidabile sul campo per tutta la durata di vita del veicolo. La progettazione per l’affidabilità (DFR) richiede un cambiamento fondamentale, che impone la rivalutazione dei metodi di test tradizionali e l’incorporazione di modelli innovativi di previsione dell’affidabilità che possano essere sfruttati dall’intelligenza artificiale (AI) e dall’apprendimento automatico (ML) allo scopo di ottimizzare al meglio i progetti per le prestazioni in condizioni reali, fino al livello dei componenti.

Dal ‘Test-to-pass’ al ‘Test-to-failure’

Sebbene le funzionalità dei veicoli stiano diventando sempre più complicate, molte case automobilistiche sono al lavoro per semplificare i componenti che si trovano al loro interno, alla ricerca di soluzioni singole, che possano essere applicate in più luoghi con diverse condizioni di stress o cicli di lavoro. Per Molex, ciò significa progettare i connettori per resistere a maggiori livelli di calore, vibrazione, ingresso, corrosione e altre variabili. Per fare ciò occorre però individuare la resistenza del progetto per un funzionamento affidabile e passare dal tradizionale approccio ‘Test-to-pass’ al modello ‘Test-to-failure’. Sebbene l’approccio ‘Test-to-pass’ sia storicamente la norma, esso indica solamente se i criteri di test vengono o meno superati: non misura né la distanza dall’obiettivo, se il test non viene superato, né il fattore di sicurezza, se viene invece superato. Al contrario, l’approccio ‘Test-to-failure’ determina i margini di sicurezza, ovvero la differenza tra i limiti del progetto, come la resistenza del prodotto, e i criteri di accettazione delle specifiche per le prestazioni. Questo approccio non è esclusivo del settore dei trasporti e riflette le sfide che gli ingegneri devono affrontare quando si tratta di gestire aspettative più complesse e ricche di funzionalità. In un recente sondaggio di Molex sull’affidabilità e la progettazione dell’hardware, somministrato a oltre 750 ingegneri progettisti e architetti di sistema, l’86% degli intervistati ha rivelato di progettare nuovi prodotti per superare i requisiti attuali, o per soddisfare eventuali requisiti futuri in aggiunta a quelli attuali. Molex sta dunque guidando la transizione verso i test di affidabilità. Ma come?

Superare i limiti con l’approccio ‘Test-to-failure’

Il Test di vita accelerata (ALT) è un metodo ampiamente utilizzato in tutti i settori per simulare la vita sul campo di un prodotto. Ciò si ottiene esponendo il prodotto a condizioni ambientali e di utilizzo estreme per un breve periodo di tempo e determinando successivamente la conformità dello stesso prodotto alle specifiche. Queste esposizioni potrebbero essere soggette a sollecitazioni che superano i casi d’uso quotidiano, come un livello di vibrazione o di temperatura molto elevato, oppure ritmi di utilizzo accelerati, come la ripetuta connessione e disconnessione di un connettore. Tuttavia, è importante notare che l’ALT non è una strategia di test perfetta e potrebbe portare a una progettazione inadeguata o sovradimensionata, se non utilizzato correttamente. L’approccio ‘Test-to-failure’ genera una comprensione più accurata della resistenza del prodotto relativamente alle sollecitazioni sul campo, spingendo l’articolo fino al punto di rottura. I dati raccolti con tale metodo possono anche essere utilizzati per sviluppare il fattore di accelerazione per l’ALT. Sfruttando le metodologie ’Test-to-failure’, i progettisti possono ottimizzare un prodotto senza sovradimensionarne la progettazione, garantendo comunque il rispetto dei requisiti di prestazione e di affidabilità. Molex si avvale del metodo ‘Test-to-failure’ per comprendere meglio il grado di resistenza dei propri prodotti negli ambienti reali, migliorare la progettazione di prodotti attuali e futuri, e accrescere la fiducia dei clienti. Tuttavia, in questo modo non si misurano solo le prestazioni di un prodotto o di un prototipo fisico, ma si prevede anche l’affidabilità di tutto il ciclo di progettazione del prodotto.

Addestramento di modelli predittivi con i dati dell’approccio ‘Test-to-failure’

L’ingegneria predittiva e i gemelli digitali hanno da tempo trovato spazio nella progettazione automobilistica, ma Molex sta ora applicando queste stesse metodologie al livello dei componenti, utilizzando i dati acquisiti attraverso test approfonditi sui prodotti, come il ‘Test-to-failure’, e informati dai modelli POF. Fondamentalmente, questo offre ai clienti e a Molex diversi vantaggi importanti, tra cui: la dimostrazione che i prodotti sono in grado di resistere alle condizioni più difficili, con dati di supporto come prova; una fase di prototipizzazione e di test più semplice, economica, collaborativa e ancora più sperimentale, che consente il miglioramento dei prototipi virtuali prima della prototipizzazione fisica. Inoltre, i modelli di AI e ML che supportano queste metodologie vengono continuamente addestrati in base ai risultati dei più recenti test sul prodotto, rendendoli sempre più efficaci e accurati nel tempo. Una modellazione di questo tipo consente di ottenere un maggior numero di informazioni, che possono essere utilizzate in una gamma più ampia di prove.

La prossima generazione di test di affidabilità presso Molex

In qualità di pioniere nelle soluzioni di interconnessione per il settore dei trasporti, Molex combina un ampio portafoglio di prodotti con una vasta gamma di competenze tecniche interdisciplinari, che spaziano dalla progettazione alla prototipizzazione, ai test. La lunga esperienza maturata dall’azienda nell’approccio ‘Test-to-failure’, nell’ALT e in altre metodologie di progettazione per valutare l’affidabilità ha gettato le basi per un approccio innovativo e predittivo, che fornisce ai clienti i dati necessari per un processo decisionale più informato e una maggiore fiducia nell’affidabilità a lungo termine dei prodotti.

Molex – www.molex.com/en-us/home

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