Bedrijven bouwen prototypes niet voor niets: er zijn uitgebreide tests nodig voordat een product met een aanvaardbaar risico de markt op kan. Een van de manieren is om zwakheden in een ontwerp bloot te leggen. Kees Revenberg, managing director bij MASER Engineering, vertelt tijdens E&A over dergelijke stresstests met als doel de ontwikkeling van robuuste elektronica.

In de ogen van Revenberg voorziet MASER een essentiële rol bij de productontwikkeling in de moderne elektronicamarkt: “Wij bieden het testen, beproeven en analyseren van eventuele defecten aan als een dienst voor bedrijven die zich bezighouden met het maken van elektronische producten. Dat kan variëren van een elektronisch onderdeel, zoals een chip of een schakelaar, tot aan een compleet elektronisch apparaat. We hebben veel componentklanten maar soms zien we ook klanten die een compleet apparaat bouwen dat getest moet worden.

En de tests die MASER uitvoert in Enschede zijn voor veel elektronicafabrikanten een absolute noodzaak, zegt de directeur: “In alle gevallen wil een fabrikant die een nieuw apparaat ontwerpt en verkoopt een product dat kwalitatief goed of passend is. Hij moet het niet te duur maken – dat is commercieel niet wenselijk – maar het mag ook niet te goedkoop worden waardoor de kwaliteit te wensen overlaat. Want dan krijgt zo’n bedrijf niet alleen klachten en garantieclaims. Hij gooit ook nog eens zijn naam te grabbel.”

Het moment wanneer een fabrikant bij MASER aanklopt voor een zogeheten HALT (Highly Accelerated Life Test)-testcyclus is vaak dezelfde, zegt Revenberg: “Als de fabrikant een nieuw ontwerp heeft en naar eer en geweten materialen heeft ingekocht en bovendien een goede producent heeft gevonden, dan gaan wij kijken naar de eerste stabiele prototypes. Ook kijken we naar de toepassing: op kantoor gelden andere eisen dan bijvoorbeeld een toepassing op een olieplatform of de ruimtevaart.”

Stresstest

Het testprogramma is weliswaar kort, maar de te testen elektronica krijgt het flink voor de kiezen. Revenberg vertelt: “We stellen het systeemontwerp bloot aan een steeds zwaarder wordende belasting van buitenaf. Dat kan elektrisch zijn, bijvoorbeeld in de vorm van onder- of overspanning. De tweede belangrijke parameter is temperatuur. Dus we kijken hoe gedraagt het prototype zich onder extreme temperaturen. Dan gaan we eerst heel getrapt de koude kant op. We kunnen tot -90 of -100°C. Elektronica vindt koude over het algemeen niet zo’n probleem. Vervolgens ga je omhoog met de temperatuur. Daarbij moet je oppassen dat je geen defecten gaat introduceren door de test zelf. Vervolgens gaan we temperaturen heel snel wisselen. Dan komen uitzettings- en krimpproblemen aan het licht als die er zijn.”

“De vierde stap is dat we mechanisch gaan trillen en een object heel hard door elkaar gaan schudden”, vervolgt Revenberg. “Met een nieuw apparaat kunnen we een object alle kanten op laten schokken. We kunnen dat tempo opvoeren tot er iets afbreekt. En als klap op de vuurpijl gaan we tegelijkertijd heel hand schudden en snel de temperatuur wisselen. Dan zien we bijvoorbeeld dat een onderdeel in de brand kan vliegen of afbreken, maar vaak ook dat de functie wat minder wordt. Dan gaan we op zoek naar welke constructie dit veroorzaakt dit. Dat is de hele crux van deze aanpak: op zoek naar de zwakke plek.”

“In overleg met de ontwerpers komen we uiteindelijk een grens tegen. Het belangrijkste is: wat is de marge ten opzichte van de verwachte gebruiksbelasting? Als dat een hele ruime marge is, dat is het een acceptabel product. Want hoe groter de marge, hoe groter de robuustheid. En met een robuust ontwerp verminder je uiteindelijk de velduitval.”, aldus Revenberg.

Tijdens zijn lezing op E&A zal hij dieper ingaan op de materie. Wel is de MASER-directeur duidelijk over wat hij de bezoeker van zijn lezing duidelijk wenst te maken: “Ik wil meegeven dat er een mogelijkheid is om preventief onderzoek te doen naar de robuustheid van een gloednieuw ontwerp. Zo’n ontwerp heeft nog geen historie. Een test is in een week gedaan, veel sneller dan een duurproef. Maar je hebt ook een parameters die je niet kunt versnellen, zoals de werking van vocht of het ontstaan van corrosie.”