Les appareils et les systèmes devenant plus rapides, plus compacts et de plus en plus puissants, il est essentiel de garantir des performances fiables. En conséquence, les ingénieurs et les architectes système doivent souvent négocier entre les paramètres de coûts, les spécifications commerciales et les attentes du marché pour assurer la fiabilité des produits.
La fiabilité du produit n'est plus essentielle ; dans tous les secteurs d’activité, elle est devenue une nécessité qui est directement associée à la réputation d'une marque. C'est pourquoi les défauts de fiabilité perçus peuvent avoir un impact significatif sur l'image d'une marque, le succès du produit et l'adoption de technologies. En dépit de ces faits, une récente enquête Molex Reliability and Hardware Design Survey a révélé qu'une petite fraction seulement des ingénieurs et architectes systèmes considèrent la fiabilité comme une priorité absolue lorsqu'il s'agit de faire des choix complexes en matière de conception.
Cette enquête réalisée en octobre 2023 reflète les avis de 756 architectes systèmes, ingénieurs et responsables d'ingénierie qualifiés du monde entier ayant partagé leurs perspectives au sujet de l'élaboration de solutions produits fiables. Les secteurs représentés incluaient l'automobile/les transports, l'électronique grand public, les centres de données, la défense/l'aérospatiale, la santé, l'industrie, les télécommunications et bien plus encore. Poursuivez votre lecture pour découvrir les idées des participants et les approches associées pouvant contribuer à garantir le respect des exigences de conception tout en évitant les compromis en matière de fiabilité.
Les données de l'enquête renforcent le fait que le coût et la fabricabilité des produits sont souvent liés, 50 % des personnes interrogées citant le coût et 46 % la fabricabilité comme les compromis de conception les plus susceptibles d'être privilégiés par rapport à la fiabilité du produit. Mais ces compromis sont-ils réellement nécessaires ?
Il semble que les avancées technologiques en matière d'ingénierie prédictive (parfois appelée modélisation prédictive) et de création de jumeaux numériques, en grande partie sous l'impulsion de l'industrie des transports, soient sur le point de changer la donne. Ces technologies sophistiquées évaluent de manière proactive les performances attendues des produits dans des scénarios réels avant de créer des prototypes à grande échelle. Cette prise de conscience précoce peut aider les ingénieurs à trouver un équilibre efficace entre coût, fabricabilité et fiabilité. Ces informations précoces sont particulièrement utiles dans deux domaines clés :
Sélection de matériau : les matériaux utilisés dans la conception peuvent influencer de manière significative le coût d'un produit, sa méthode de fabrication, son assemblage et sa fiabilité à long terme. L’ingénierie prédictive peut aider à déterminer les performances des matériaux, en évaluant leur capacité à supporter une utilisation quotidienne régulière et des conditions environnementales plus difficiles.
Sélection de composant : la modélisation prédictive peut aider les ingénieurs de conception à déterminer si un composant prêt à l'emploi ou une version personnalisée est requis pour satisfaire aux principaux critères de performance. Ce choix critique peut influencer le coût global et la fiabilité pendant la durée de vie du produit.
Quelle est la prochaine étape pour l'ingénierie prédictive et les jumeaux numériques ? L'intégration de ces technologies dans des appareils de réalité augmentée (RA) et de réalité virtuelle (VR) est déjà en cours. Cette intégration facilite l'interaction directe des ingénieurs avec l'environnement de cas d'utilisation virtuel, aidant ainsi à obtenir dès le début des informations clés sur les coûts et la fabricabilité. Au fur et à mesure que ces technologies consolidées se répandront, elles permettront aux ingénieurs de visualiser les caractéristiques de fiabilité des systèmes, des sous-systèmes et des composants avant même qu'un produit réel ne soit fabriqué.
Il n'est probablement pas surprenant que 25 % des personnes interrogées placent la consommation d'énergie en haut de leur liste de priorités en matière de fiabilité. Les utilisateurs exigeant des systèmes et des appareils plus rapides et plus riches en fonctionnalités, la consommation d’énergie est en augmentation. Cette dynamique a créé une relation bilatérale intéressante avec la fiabilité. Cela pose des défis du point de vue de la conception des produits, notamment en matière de gestion thermique. À l'inverse, la fiabilité du réseau électrique lui-même est mise à rude épreuve, car il doit s'adapter à ces modes de consommation plus élevés.
Comment les ingénieurs peuvent-ils concevoir des produits répondant à la demande croissante d'énergie d'aujourd'hui sans mettre en péril la fiabilité ?
Il est toujours important de sélectionner des connecteurs de haute qualité pour assurer la fiabilité, mais cela est encore plus critique dans les applications haute puissance où des connexions altérées peuvent endommager le système ou avoir un impact sur l'environnement. Par exemple, une charge insuffisante des batteries des véhicules électriques peut réduire la durée de vie, raccourcir les distances de conduite et même provoquer un emballement thermique dangereux. Des risques similaires peuvent s'appliquer aux systèmes de stockage d'énergie domestiques, où un mauvais transfert d'énergie pourrait inhiber le système de batterie de secours lorsqu'il est le plus nécessaire.
En termes de gestion thermique, la sélection de connecteurs de haute qualité pour les applications haute puissance peut aussi contribuer à éviter de produire de la chaleur néfaste. La capacité de transport de courant reste bien entendu une exigence clé dans les applications à haute puissance. Cependant, les ingénieurs doivent également rechercher des caractéristiques de conception spécialisées, telles qu'une grande surface de contact et une faible résistance de contact, afin de minimiser la génération de chaleur.
Par exemple, la technologie de prise COEUR de Molex contribue à garantir une faible résistance de contact au niveau de l'interface d'accouplement, ce qui minimise la génération de chaleur tout en permettant une grande capacité de transport de courant. Les exemples de produit qui exploitent cette technologie innovante incluent le système d’interconnexion à broches et à douilles Sentrality, les connecteurs fil-à-carte/fil-jeu de barres haute tension et courant élevé PowerWize et les interconnexions fil-à-carte/fil-jeu de barres SW1. Molex propose une large gamme de produits haute puissance conçus pour optimiser la fiabilité.
La prévalence croissante des appareils de l'internet des objets (IoT) et des systèmes sophistiqués dans tous les secteurs d'activité peut exposer l'électronique à un large éventail de conditions environnementales et de cas d'utilisation. Cela a été reconnu par les personnes interrogées, dont 23 % considèrent la capacité d'un produit à résister aux conditions environnementales et d'utilisation comme l'un de leurs principaux critères de conception.
Au-delà de l’ingénierie prédictive, comment aborder la durabilité dans le monde réel sans compromettre les autres aspects de la fiabilité ?
Dans les environnements difficiles, les applications de transport occupent généralement le haut de la liste. Les connecteurs utilisés dans les véhicules doivent résister à l’eau, à la poussière, aux vibrations fréquentes, à la chaleur extrême et bien plus encore. De plus, ils sont souvent conçus pour donner la priorité à des performances fiables lorsque l'espace est limité. C’est pourquoi les véhicules sont souvent considérés comme le test ultime en situation réelle de la fiabilité des composants. Les applications telles que la robotique industrielle, les machines agricoles et l'éclairage extérieur peuvent toutes bénéficier des connecteurs robustes et testés sur route utilisés dans le secteur des transports.
Dans cet esprit, voici quelques caractéristiques clés que les ingénieurs concepteurs devraient rechercher lors de la sélection de composants fiables pour des conditions difficiles et une utilisation réelle :
- Boîtiers robustes avec des indices de protection (IP) élevés tels que IP67, IP68 et IP69k pour aider à isoler les fluides et les débris
- Mécanismes de verrouillage et d'alignement tels que l'assurance de la position du connecteur (CPA), l'assurance de la position des bornes (TPA), le renforcement du verrouillage primaire (PLR), le verrouillage secondaire indépendant (ISL) et le verrouillage à inertie pour aider à minimiser les déconnexions accidentelles.
- Larges plages de températures de fonctionnement pour protéger contre le gel et les conditions de chaleur élevée
Des exemples de produits Molex incluent le système de connexion scellé automobile compact MXP120 fil à fil de 1,2 mm, spécialement conçu pour les environnements hostiles et les applications à espace restreint ; les connecteurs DuraClik, avec options de retenue de borne assurant une extrême fiabilité des contacts électriques, le maintien de l'accouplement et un gain de place pour les applications à fortes vibrations et hautes températures ; ainsi que les systèmes de connecteurs fil à fil scellés Squba, offrant un indice d'étanchéité IP68 approuvé UL et transportant jusqu'à 14,0 A de courant pour fournir une alimentation fiable dans une large gamme d'applications à espace limité.
Collaborer avec les clients pour optimiser la fiabilité
Alors que les ingénieurs sont confrontés à des défis de plus en plus complexes en matière de fiabilité, il est clair que les fournisseurs expérimentés tels que Molex et Arrow jouent un rôle essentiel. Une majorité écrasante de 91 % des répondants à l'enquête ont reconnu que des fournisseurs fiables et éprouvés sont essentiels pour assurer la fiabilité des produits.
Molex et Arrow ont l'habitude d'aider les clients à relever les défis liés à la fiabilité. Notre histoire collective diversifiée dans tous les secteurs, nos équipes d’ingénierie mondiales, notre approche consultative et notre engagement continu auprès des clients permettent aux ingénieurs de conception et aux architectes systèmes de réussir. Ensemble, nous sommes spécialisés dans l'aide aux clients d'aujourd'hui pour qu'ils puissent faire des choix complexes sans compromettre la nécessité de donner la priorité à la fiabilité.
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