Zuverlässigkeit absichern – Entwicklungszeiten verkürzen.
Die Produktlebensdauer ist in vielen Industriebereichen ein entscheidendes Qualitätsmerkmal. Treten Ausfälle durch Alterung oder Verschleiß zu früh auf, betrifft das meist sämtliche Produkte im Feld – mit teuren Kundendienstmaßnahmen, finanziellen Verlusten und Imageschäden als Folge.
Die Lebensdauerabsicherung hat die Aufgabe, das geforderte Lebensdauerziel möglichst effizient innerhalb der Entwicklungszeit nachzuweisen. Dafür stehen verschiedene Testmethoden zur Verfügung, die individuell auf die jeweiligen Randbedingungen abgestimmt werden. Ein wesentlicher Aspekt in diesem Bereich ist die Strategie zur Testzeitverkürzung.
Grundlagen der Testplanung
Die Testplanung berücksichtigt das definierte und nachzuweisende Lebensdauerziel. Dieses Ziel besteht aus einem maximal zulässigen Anteil ausgefallener Bauteile nach einer bestimmten Nutzungsdauer – ergänzt um die geforderte Aussagesicherheit des Nachweises.
In vielen Unternehmen erfolgt die Testplanung auf Basis der Binomialstatistik. Bei hohen Zuverlässigkeitsanforderungen führt dies jedoch zu sehr hohen Prüfaufwänden.
Beispiel:
Für den Nachweis einer Lebensdaueranforderung von B5 = 10.000 Stunden mit einer Aussagewahrscheinlichkeit von 95 % müssen 59 Teile ausfallfrei über 10.000 Stunden getestet werden – ein enormer Aufwand, wie er insbesondere im Zuliefererbereich häufig gefordert wird.
Daher besteht ein großes Interesse, den Testaufwand durch alternative Verfahren zu reduzieren.
Möglichkeiten zur Testzeitverkürzung
Um den Aufwand zu verringern, stehen mehrere Ansätze zur Verfügung:
- Berücksichtigung variabler Prüfzeiten
- Beschleunigtes Testen (kein HALT)
- Anwendung statistischer Verfahren
- Einsatz des Degradation Modelling
- Nutzung von Vorwissen und Praxismethoden
Die Wahl der Methode hängt unter anderem davon ab,
- ob es sich um eine bekannte oder neue Produkttechnologie handelt,
- und ob das Ausfallverhalten beobachtbar oder spontan erfolgt.
Test mit variablen Prüfzeiten
Wird die Prüfung von Bauteilen über die geforderte Lebensdauer hinaus (bis zum Ausfall) fortgesetzt, kann die Probandenanzahl reduziert werden. Dieses Vorgehen nutzt die zusätzliche Information aus längeren Laufzeiten optimal aus.
Tests unter erhöhten Belastungen
Das sogenannte Raffungsverfahren dient dazu, in kürzerer Zeit Aussagen über die Produktzuverlässigkeit zu treffen. Bei korrekter Anwendung lassen sich erhebliche Testzeitreduktionen erzielen. Die Herausforderung liegt in der Korrelation zwischen Versuch und Feldeinsatz.
Der sogenannte Raffungsfaktor beschreibt diesen Zusammenhang – seine Bestimmung ist die eigentliche Herausforderung bei der Planung beschleunigter Zuverlässigkeitstests.
Wichtig:
Die im Versuch erzeugten Belastungen müssen den Ausfallmechanismus im Feld tatsächlich anregen. Andernfalls entstehen zwar frühe Ausfälle, diese sind jedoch nicht feldrelevant und somit nicht zur Lebensdauerprognose geeignet.
Statistische Verfahren
Für die Auswertung von zensierten Stichproben existieren spezielle statistische Methoden wie:
- Sudden-Death Testing
- Auswertung zensierter Daten
Diese Verfahren nutzen alle verfügbaren Informationen, um eine maximal mögliche Zuverlässigkeitsaussage zu erzielen – einschließlich ausfallfreier Laufzeiten.
Degradation Modelling
In vielen Fällen lässt sich die Degradation eines Qualitätsmerkmals direkt beobachten, z. B.
- der Verschleiß von Belägen oder
- der Innenwiderstand einer Batterie.
Durch mehrfache Zwischenmessungen wird der Verlauf verfolgt und ein Modell erstellt, das Prognosen über den Zeitpunkt des End-of-Life ermöglicht.
So kann eine prognostizierte Lebensdauerverteilung erstellt werden – oft kombiniert mit verschiedenen erhöhten Lastniveaus.
Vorwissen und Praxismethoden
In der Praxis treffen wir bei unseren Kunden auf sehr unterschiedliche Rahmenbedingungen. Darauf reagieren wir flexibel – durch wissenschaftlich fundierte Anpassungen bekannter Methoden. Unsere Erfahrung hat zu mehreren praxisbewährten Verfahren geführt, die über den Stand der Technik hinausgehen, z. B.:
- Nutzung von Vorwissen zur Testzeitverkürzung
- Bestimmung präziser Raffungsfaktoren durch Tests an bereits im Feld gealterten Produkten
Unsere Leistungen
- Definition von Lebensdauertests inklusive aller Vorarbeiten
- Identifikation von Möglichkeiten zur Testzeitverkürzung unter individuellen Randbedingungen
- Bestimmung von Raffungsfaktoren und Prognosemodellen
- Unterstützung bei der Vertretung der Ansätze gegenüber Kunden
Im Zusammenspiel mit anderen Methoden
Die Testplanung ist eng mit Accelerated Life Testing, Lebensdauermodellen und Reliability Testing verbunden.
Gemeinsam bilden sie den Kern einer effizienten Lebensdauerabsicherung und tragen dazu bei, Entwicklungszeiten zu verkürzen und Feldrisiken zu minimieren.
