Robust elektronik er for mange en selvmodsigelse. For hvordan kan forfinede kredsløb og digitale processer kobles med ordet ”robust”? Ikke desto mindre er robust elektronik et begreb, som flere og flere industrier i stigende grad efterspørger...

Af Frede Christensen

Development Manager hos Crysberg

Solide løsninger

Grænserne for anvendelse af elektroniske løsninger og funktioner er vokset konstant. Ganske vist har elektronik i alle dage skullet leve i barske miljøer, f.eks. på havet, i ørkenen og lignende barske steder, men i dag er det ikke nok, at en radio fungerer i et lukket bæltekøretøj på Grønlands-isen, beskyttet af et varmt førerhus. Nu skal radioen fungere for sig selv, midt ude i isen - i al slags vejr. Samme radio skal endog, uden at skratte, kunne tage rejsen til den hedeste ørken - og stadig spille for fuld musik.

 

 

Udvikling

Udvikling af avanceret robust elektronik kræver spidskompetencer indenfor skræddersyede mikroprocessorbaserede løsninger, industrielle elektronikstyringer og elektronik - alt målrettet det hårde industrielle miljø. Opgaverne er legio og dækker styresystemer til stort set alle brancher som byggeri, landbrug, skovbrug, kemikalie- og gas- produktion, maritim/offshore, forsvar, transport m.fl.

 

Robust elektronik anvendes i skrappe miljøer, hvor vand, kulde, hede og voldsomme rystelser er dagligdag. Kun få virksomheder i Danmark og verden som helhed, er specialister på dette område. Mange forsøger, men de afgørende faktorer for at skille sig ud af mængden er at have certificeringer på, at produktet lever op til internationale standarder. Det drejer sig om en lang række ISO certificeringer og ikke mindst IPC-A-610, som er den internationalt anerkendte standard for elektronisk produktion på højeste niveau.

 

Udvikling af robust elektronik handler om samlet funktionel komponentstyrke - fra elektriske kredsløb over det samlede kapslede produkt til den pålidelige og fejlfrie funktion i systemet. Producenter, som påtænker at kaste sig ud i robust elektronik, skal vide, at det at samle og kontrollere den elektroniske løsning er én ting , men at teste for alle tænkelige barske anvendelser er en ganske anden. Det er kræver mange års trial and error og følgende erfaringer og know-how at lykkes med resultatet.

 

Hos Crysberg har man denne erfaring, og virksomheden udbygger konstant know-how med nye udfordringer i alle tænkelige - og utænkelige - sammenhænge. Én af de områder virksomheden virkelig excelerer i, er vandingssystemer til landbrug, parker og golfbaner. En lille elektronisk styreenhed ligger i tusindvis gravet ned adskillige steder i verden. Denne enhed er så robust, at den finder sig i at blive våd, frosset, ophedet, udsat for lyn og torden og destruktive tænder fra mus og rotter. Uden at blinke gør den sit arbejde år ud og år ind. Selve den elektroniske komponent er indstøbt og indkapslet i en patenteret beholder i armeret plast - kun nogle få ledninger afslører, at der gemmer sig en højt avanceret digital enhed indeni.

 

 

Robust elektronik tager tid at udvikle

Det ingeniørmæssige know-how  til de nødvendige processer i udviklingen af robust elektronik er en specialitet, som ikke kun skiller de få kompetente virksomheder ud af mængden. Dette know-how er også med til at gøre virksomheden konkurrencedygtig i forhold til langt billigere assembly tilbud i f.eks. Kina. De er ved at komme efter det ude i Asien, men kompetencen til virkelig at distancere sig på verdensmarkedet er stadig til  vestlig fordel - og især virksomheder i Danmark har de seneste år lagt sig i førertrøjen.

 

Robust industriel elektronik til især offshore og den maritime verden er et marked med vækst. Nye krav til f.eks. kontrol og styring af olieboringer bringer efterspørgsel på mere og mere avancerede løsninger frem i lyset. Her er der tale om elektronikkomponenter, som skal præstere fejlfrit i lang tid på bunden af alverdens have - fra nordpol til sydpol. Men også sikkerhedsløsninger til olieplatforme og skibe er et marked med stor potentiale.

 

 

Test, test og test igen...

Traditionelle testmetoder sigter på at kontrollere produkter, komponenter og produktionsprocesser i henhold til givne specifikationer, men de bidrager ikke til at kortlægge produktets egentlige svagheder og til at øge produktets robusthed ud over det absolut minimale defineret i produktspecifikationerne.

 

Derfor har Crysberg blandt andet arbejdet tæt sammen med teknologiske rådgivere fra Delta, der med deres HALT-test kan sætte produkterne på prøver i alle tænkelige sammenhænge. I disse tider hvor time-to-market er det mest afgørende kriterium for kunderne, så er selve udviklingsfasen det bedste tidspunkt til at teste produktet, finde dets grænser og gøre det stærkere. I modsætning til klassiske testmetoder, som har et nul-fejl succeskriterium ved at teste på et lavt stressniveau gennem lang tid, drejer det i robuste elektroniske løsninger sig om at finde så mange svagheder og fejl som muligt ved at teste på ekstremt stressniveau i så kort tid som muligt.

 

HALT står for Highly Accelerated Life Testing og er en særlig testmetode, som anvender kraftigt accelererede pålidelighedstests til at finde svagheder og defekter i produktet på kort tid. På den måde kan svagheder forstærkes eller elimineres, inden produktet frigives til salg.

 

Blandt de test, som HALT indeholder, er både rystelser og salttåge. Selve testen udføres i et særligt indrettet skab, hvor der kan etableres enestående stressmiljøer. Det sker ved en kombination af multiakset vibration, høje/lave temperaturer ved hurtige skift. Dette kombinerede miljø hjælper med at stimulere svagheder til at udvikle sig til fejl meget hurtigere end det er muligt med klassiske testmetoder eller field-test. Det giver udviklingsingeniørerne mulighed for successivt at forstærke/redesigne og nyteste op til flere gange og på meget kort tid opnå den ønskede funktion i komponenten.

 

Der findes ingen standarder eller faste procedurer for udførelse af HALT-test. Hvert testforløb skræddersys efter produktet og efter kundens behov. Og hver eneste HALT-test hjælper med at give et stærkere produkt, færre konstruktionsændringer efter salgsfrigivelse og i slutfasen lavere garanti omkostninger.

 

Arbejdet med komponenters holdbarhed har ikke ledt Crysberg til at anvende mere hårdføre materialer i produktionen, som for eksempel titanium. Standardprodukter sammensat og produceret på den mest hensigtsmæssige måde og overvåget med det rigtige kvalitetsstyringssystem har vist sig at have det bedste resultat. Det handler i høj grad også om at forenkle produktet så optimalt som muligt  - som Albert Einstein så smukt udtrykte det: ”Alt bør fremstilles så simpelt som muligt, men ikke mere simpelt end det”.