Interview mit Technolab »Das ist natürlich die Kardinalfrage für jeden Kunden«

Anwendungen von Prüfnormen bei elektronischen Systemen und Komponenten sind alltäglich in Prüflabors. Was wenn es keine Prüftnorm gibt?
Anwendungen von Prüfnormen bei elektronischen Systemen und Komponenten sind alltäglich in Prüflabors. Was wenn es keine Prüftnorm gibt?

Umweltsimulationen für elektronische Komponenten und Systeme gehören zum Alltagsgeschäft von Prüflaboren. Die Normen sind bekannt und die Prüfmethoden etabliert. Was aber tut ein Hersteller, wenn es für seine Anwendung noch keine Prüfnormen gibt?

Darauf hat sich Technolab spezialisiert: Die ehemalige Testabteilung der Deutschen Telefonwerke (DeTeWe) ist seit 1994 selbstständig und führt mit einem rund dreißigköpfigen Team Umweltsimulationen und Schadensanalytik durch. Prüfstände existieren für Standard-Anfragen wie Temperaturschock und -wechsel sowie Stoß- und Vibrationsfestigkeit. Zum Bestand gehören auch Sonderanfertigungen für die Simulation von Wüstenbedingungen. Dafür müssen nicht nur Prüfstände neu konstruiert werden, sondern auch die Prüfverfahren. Die Prüfingenieure bewegen sich dann auf unbekanntem Gebiet.

Elektronik: Herr Kämpfert, wann lohnt sich für einen Elektronikhersteller die Entwicklung einer eigenen Prüfstrategie?

Marco Kämpfert: In der Regel dann, wenn er darin einen Wettbewerbsvorteil sieht und die etablierten Prüfnormen den geplanten Einsatz des Produktes nicht abdecken. Aus der Prüfung können eventuell auch Schadmechanismen abgeleitet werden, für die das Produkt anfällig ist. Damit ist eine zielgerichtete Entwicklung möglich.

Kris Karbinski: Häufig ist auch, wie bei den Standard-Prüfanfragen, die Vermarktung die Triebfeder. Wenn eine gewisse Eigenschaft eines Produkts als Verkaufsargument dienen soll, muss der Hersteller es schließlich nicht nur behaupten, sondern auch belegen können.

Marco Kämpfert: Ein Beispiel ist der Einsatz von Wechselrichtern und Photovoltaikmodulen in Wüstengebieten. Die Normung und auch die Prüftechnik sind für dieses Szenario noch nicht entwickelt, aber es kommen aktuell viele Anfragen aus arabischen Ländern, die sich für die Zeit nach dem Erdölgeschäft absichern wollen.

Für die nötige Forschung gibt es in diesen Ländern aktuell eine hohe Investitions-bereitschaft. Wir haben dafür einen Test am Prüfstand entwickelt, um einen Teil der Umweltbelastungen in einer Wüstenumgebung zu simulieren, der sich aktuell als Defacto-Standard etabliert hat. Unser Ziel ist es natürlich, dass unsere entwickelten Standards zusammen mit unserem Firmennamen dann auch in einer internationalen Prüfnorm genannt werden.

Elektronik: Wie sehen Sie da die Chancen? Und lohnt sich der Aufwand auch für Sie?

Marco Kämpfert: In der Vergangenheit wurden bereits einige unserer Standards von großen Prüforganisationen wie dem TÜV Süd, dem TÜV Rheinland oder der SGS angewendet. Das stimmt uns natürlich zuversichtlich. Außerdem beschäftigen sich diese Organisationen nun ebenfalls mit dem Prüfszenario Wüstenumgebung, leiten entsprechende Anfragen aber oft an uns weiter. Das sehen wir ebenfalls als gutes Zeichen.

Wenn wir hier von so etwas wie einer Refinanzierung für unseren Aufwand sprechen wollen, dann darüber, dass wir über unsere Beiträge zur Normung als Kompetenzträger wahrgenommen werden und darüber neue Prüfaufträge erhalten. Ein Geschäftsmodell, etwa durch Lizenzierung für Prüfstrategien, gibt es in der Normierungsarbeit nicht.

Elektronik: Kann sich ein Hersteller durch eine neu entwickelte Prüfstrategie rechtlich absichern?

Marco Kämpfert: Das ist in einem Gebiet immer schwer, für das es ja noch keine anerkannten Prüfnormen gibt. Und das wird auch nicht durch eine Prüfstrategie garantiert.

Kris Karbinski: Wenn es zu einem Rechtsstreit kommen sollte und der Hersteller aufzeigen kann, dass er ein spezialisiertes Prüflabor mit einer Prüfstrategie beauftragt hat, ist das sicherlich ein positives Zeichen dafür, dass er seinen Teil zur Sorgfaltspflicht beigetragen hat. Letztlich ist es auch das Beste, was man auf einem normativ unerschlossenem Gebiet tun kann. Das muss man an dieser Stelle auch sagen. Aber wie gesagt, eine Garantie ist es definitiv nicht.

Elektronik: Wo liegt die größte Hürde bei der Prüfstrategie-Entwicklung?

Marco Kämpfert: In der Ermittlung der korrekten Umweltbedingungen. Wir können nicht erwarten, dass wir die vom Kunden bekommen, sondern müssen selbst möglichst realitätsgetreue Bedingungen definieren. Um beim Beispiel Wüstenumgebung zu bleiben: Hier mussten wir erst einmal lernen, dass jede Wüste individuell ist und ein anderes thermisches Profil hat. Die Hauptcharakteristik ist aber die Belastung durch Sand.

Elektronik: Welche Rückschlüsse kann der Hersteller für die Produktentwicklung daraus ziehen?

Marco Kämpfert:  Er sieht die Schwachpunkte seines Produkts. Das können Offensichtlichkeiten sein, die einfach übersehen wurden. Das wäre zum Beispiel das Verwenden von nicht staubdichten Gehäusen in Wüstenregionen.

Es treten aber auch Fehlerbilder auf, mit denen man vorher nicht unbedingt rechnen konnte. Etwa, dass die Gläser von an Außenflächen angebrachten Touch-Bedienungen durch den Sand blind gerieben werden und auch die Frontgläser von Photovoltaikmodulen selbst. Solche und ähnliche Dinge können die Hersteller in der Regel auch nicht wissen, wenn sie vorher keine Erfahrungen in diesen Anwendungsgebieten gesammelt haben. Mit diesem Wissen in der Hinterhand können sie konstruktiv nachbessern und bekommen einen Wettbewerbsvorteil.

Elektronik: Lässt sich die voraussichtliche Lebensdauer im Feld präzise bestimmen?

Marco Kämpfert: Das ist natürlich die Kardinalfrage für eigentlich jeden unserer Kunden. Und es gibt auch Anwendungsfälle mit passenden Prüf- und theoretischen Berechnungsmethoden, die solche Aussagen zulassen. Die Alterung von elektronischen Baugruppen und Gehäusen durch Sonnenstrahlung ist mittlerweile gut aus den Prüfungen ableitbar. Es gibt aber auch Bereiche, bei denen hinter einem Ausfall einige Dutzend Ausfallmechanismen stecken. Hier wäre eine Aussage über die Lebensdauer im Praxiseinsatz nicht mehr glaubhaft.

Bei einem komplexen Element, wie einer Baugruppe, wird es sehr schnell sehr kompliziert. Es gibt unterschiedliche Materialien, deren Alterung jeweils unterschiedlich berechnet werden müssen. Computertechnisch ist das teilweise zwar möglich, aber dafür müssen alle Randbedingungen präzise bekannt sein, was häufig auch nicht gegeben ist. Deshalb beschränken wir uns bei den Zuverlässigkeitsberechnungen auch auf weniger komplexe Objekte.

Elektronik: Wenn Sie neue Prüfmethoden entwickeln, die nicht mit Standard-Prüftechnik sinnvoll durchgeführt werden kann, woher bekommen Sie die Prüfstände und die Messtechnik dafür?

Kris Karbinski: Dafür haben wir den Bereich Sondermaschinenbau, die mit den Fachabteilungen aus der Umweltprüfung zusammenarbeitet. Hier können wir komplett neue Prüfstände entsprechend den Anforderungen konstruieren.
Es kann auch vorkommen, dass etablierte Prüfnormen auf einen neuen Bereich übertragen werden. So geschieht es zum Beispiel gerade im Bereich Elektromobilität. Dafür muss ebenfalls neue Prüftechnik konstruiert werden.

Elektronik: Wie stellen Sie sicher, dass ein neu entwickeltes Prüfverfahren zielführend und aussagekräftig ist – Erfahrungswerte gibt es ja keine.

Marco Kämpfert: Hier leben wir sehr stark von unserer generellen Erfahrung aus der Prüftechnik. Aber ganz allein sind wir dabei auch nicht. Es gibt zum Beispiel im Bereich Automotive den Verband der Automobilindustrie, wo innerhalb von Fachgruppen prüftechnische Aspekte thematisiert werden. Von dort können wir gewisse Prüfempfehlungen bekommen, die natürlich nur bedingt aussagekräftig sind, aber trotzdem eine Hilfestellung bieten.

Es gibt auch viel Austausch mit Fachgremien, wie den verschiedenen Arbeitsgruppen innerhalb der Gesellschaft für Umweltsimulation. Dort sind so gut wie alle großen Prüflabore vertreten und eventuell hat jemand, der nicht im direkten Wettbewerb zu uns steht, einen vergleichbaren Prüfstand schon in Betrieb. In solchen Fällen können wir Ringversuche durchführen, also einen Prüfling auf unserem neuen Prüfstand und dem eines anderen Prüflabors testen und sehen, ob dabei ähnliche Resultate herauskommen.

Elektronik: In wie weit müssen Kunden vertrauliche Informationen preisgeben?

Marco Kämpfert: So ein Projekt findet unter Vertraulichkeitsvereinbarungen statt und es werden umfangreiche Entwicklungsdokumente ausgetauscht. Wir versuchen den Fluss von vertraulichen Informationen so klein wie möglich zu halten. Schließlich gilt ja auch, je mehr wir wissen, desto mehr müssen wir geheim halten. Und das ist aufwendig. Trotzdem werden solche Aspekte schnell kompliziert, wenn Herstellergrenzen überschritten werden. Für das Testen einer Baugruppe ist die Einbaulage im Gesamtsystem relevant und dann muss nicht nur der Baugruppenhersteller seine internen Informationen bereitstellen, sondern es müssen auch Informationen vom Systemhersteller eingeholt werden. Dafür ist ein gewisser Kommunikations- und Überzeugungsaufwand unumgänglich.