System Reliability Assessment

(SRA)

Machine Deep learning algorithms, Artificial intelligence (AI), Automation and modern technology in business as concept.
© Fraunhofer IZM

In transdisziplinären Teams entwickeln wir innovative, kundenorientierte Lösungen für robuste, energieeffiziente und nachhaltige elektronische Systeme. Durch applikationsspezifische Systemauslegung, Qualifizierung, Schwachstellenanalyse und die Optimierung von der System- bis zur Technologieebene wird die Zuverlässigkeit dabei abgesichert. Experimentelle und simulative Methoden werden dazu weiterentwickelt und eingesetzt. 

Für die Zuverlässigkeitsbewertung und Manipulationserkennung komplexer elektronischer Systeme nutzen wir zunehmend die Ansätze der hybriden (Grey-Box) Modellierung. Funktionale Schaltungsstrukturen werden durch physikalisch basierte Modellansätze und datenbasierte, KI-gestützte Auswertemethoden erweitert (digitaler Zwilling).

Mit unserer technologischen Expertise kombiniert mit den vielseitigen analytischen Ressourcen des Hauses unterstützen wir unsere Kund*innen außerdem bei der Fehler- und Ursachenanalyse von elektronische Baugruppen oder leistungselektronischen Modulen. Zur Bewertung der Zuverlässigkeit und Robustheit von elektronischen Baugruppen und Systemen decken wir ein breites Spektrum an definierten Belastungstests ab und entwickeln auf Basis anwendungsspezifischer Mission Profiles zielführende Belastungsszenarien.  

Forschungsschwerpunkte

Applikationsspezifische Systembewertung

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Eine Aufgabe ist die Steuerung der Tätigkeiten zum Erreichen zuverlässiger Produkte und Prozesse über den gesamten Produktlebenszyklus. Die Absicherung der Zuverlässigkeit beginnt bereits in der Innovationsphase. Während der Produktentstehung ist darauf zu achten, dass Einflüsse von Produktion und Betrieb beachtet werden und die Funktionsfähigkeit bzw. Verfügbarkeit in der Nutzungsphase sichergestellt wird.

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Zuverlässigkeit: Simulation, Test und Optimierung

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Der Forschungsschwerpunkt „Zuverlässigkeit: Simulation, Test und Optimierung“ umfasst die Entwicklung und Anwendung experimenteller und simulativer Methoden, die ein „Design for Reliability“ ermöglichen. Die Grundlage bilden Lebensdauermodelle, die in beschleunigten Lebensdauertests ermittelt werden.

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Korrosion, elektrochemische Migration, Feuchtediffusion

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Eine große Anzahl an Ausfällen von elektronischen Baugruppen lassen sich nachweislich auf den Einfluss und das Einwirken von Feuchte zurückführen. Elektronische Systeme werden immer öfter wechselnden klimatischen Umgebungseinflüssen ausgesetzt. Gleichzeitig führt die fortschreitende Miniaturisierung zu immer kleineren Strukturabmessungen und folglich kleineren Packages. Geringere Abmessungen in den Packages haben auch geringere Diffusionswege für äußere Belastungen durch Feuchte zur Folge.

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Zustandsüberwachung elektronischer Systeme

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Condition Monitoring Concepts

Eine hohe Verfügbarkeit und niedrige Ausfallraten sind wichtige Anforderungen an langlebige Produkte und gleichzeitig Hauptkriterien für deren nachhaltige Nutzung. Konzepte der Zustandsüberwachung basieren auf der Identifikation der für die Zuverlässigkeit relevanten Systemparameter und deren effizienter Aufnahme. Durch intelligente Interpretation entsprechender Felddaten können der Zustand und die Restlebensdauer von elektrischen, elektronischen und mechatronischen Systemen (E/E/M-Systeme) ermittelt werden.

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Modellansätze zur Entwicklung digitaler Zwillinge

Digital twin business and industrial process modelling. innovation and optimisation.
© adobestock.com - WrightStudio
Entwicklung eines hybriden Ansatzes zur Selbstvalidierung von sicherheitskritischen Elektronikanwendungen

Der Einsatz eines digitalen Zwillings mechatronischer Systeme ermöglicht in der Entwicklungsphase Design-Optimierungen, virtuelle Tests und Validierungen sowie kontinuierliche Überwachung im Betrieb. Durch die Integration von vertrauenswürdigen Datenquellen wird das theoretische Verhalten des digitalen Zwillings oder des baugruppenspezifischen digitalen Fingerabdrucks analysiert und mit der realen Anwendung abgeglichen.

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