Man mano che i dispositivi e i sistemi diventano più veloci, compatti e sempre più potenti, garantire prestazioni affidabili è fondamentale. Di conseguenza, gli ingegneri e gli architetti di sistema spesso devono negoziare tra parametri di costo, specifiche aziendali e aspettative del mercato per fornire un prodotto affidabile.
L'affidabilità del prodotto non è più un valore aggiunto: è una necessità in tutti i settori ed è direttamente associata alla reputazione di un marchio. Questo è il motivo per cui le carenze nell'affidabilità percepita possono avere un impatto significativo sull'immagine di un marchio, sul successo del prodotto e sull'adozione di una tecnologia. Nonostante questi effetti, un recente sondaggio sulla progettazione e l'affidabilità dell'hardware di Molex ha rilevato che solo una piccola parte di ingegneri e architetti di sistema oggi considera l'affidabilità una priorità assoluta quando si tratta di scendere a compromessi nella progettazione di un prodotto.
Condotto nell'ottobre 2023, questo sondaggio riflette il contributo di 756 architetti di sistema, ingegneri e responsabili tecnici qualificati di tutto il mondo, che hanno condiviso le loro prospettive riguardo la creazione di soluzioni di prodotti affidabili. I settori rappresentati erano quello automobilistico e dei trasporti, dell'elettronica di consumo, dei data center, dell'industria aerospaziale e militare, della sanità, dell'industria e delle telecomunicazioni, tra gli altri. Continua a leggere per conoscere le opinioni degli intervistati e i relativi approcci che possono aiutare a garantire che i requisiti di progettazione siano soddisfatti senza compromettere l'affidabilità.
I dati del sondaggio evidenziano il fatto che il costo del prodotto e la capacità di produzione sono spesso legati tra loro: il 50% degli intervistati ha indicato il costo, mentre il 46% ha indicato la capacità di produzione come compromessi di progettazione con maggiori probabilità di essere prioritari rispetto all'affidabilità del prodotto. Ma questi compromessi sono davvero necessari?
Sembra che i progressi tecnologici nell'ingegneria predittiva (a volte chiamata modellazione predittiva) e la creazione di gemelli digitali, in gran parte guidati dal settore dei trasporti, porteranno a un cambiamento generale. Queste tecnologie avanzate valutano in modo proattivo le prestazioni previste del prodotto in scenari reali prima che vengano creati prototipi su larga scala. Queste informazioni tempestive possono aiutare gli ingegneri a bilanciare costi, esigenze di produzione e affidabilità. Avere queste informazioni in anticipo è particolarmente vantaggioso in due aree chiave:
Selezione dei materiali: i materiali utilizzati nella progettazione possono influire in modo significativo sul costo di un prodotto, sul metodo di fabbricazione, sull'assemblaggio e sull'affidabilità a lungo termine. L'ingegneria predittiva può fornire indizi sulle prestazioni dei materiali, misurando la loro capacità di resistere all'uso quotidiano regolare e alle condizioni ambientali più difficili.
Selezione dei componenti: la modellazione predittiva può aiutare gli ingegneri progettisti a determinare se è necessario un componente già pronto da utilizzare o uno personalizzato per soddisfare i criteri di prestazioni principali. Questa scelta fondamentale può influenzare il costo complessivo e l'affidabilità durante l'intero ciclo di vita del prodotto.
Cosa riserva il futuro all'ingegneria produttiva e ai gemelli digitali? L'integrazione di queste tecnologie con dispositivi di realtà aumentata (AR) e realtà virtuale (VR) esiste già. Facilita l'interazione diretta degli ingegneri con l'ambiente virtuale dei casi d'uso, contribuendo a generare informazioni chiave sui costi e sulla capacità produttiva fin dalle fasi iniziali. Man mano che queste tecnologie consolidate saranno sempre più utilizzate, gli ingegneri potranno visualizzare le caratteristiche di affidabilità di sistemi, sottosistemi e componenti prima che venga costruito il prodotto vero e proprio.
Forse non sorprende che il 25% degli intervistati abbia collocato il consumo energetico in cima alla lista delle priorità in termini di affidabilità. Poiché gli utenti richiedono sistemi e dispositivi più veloci e dotati di più funzionalità, il consumo energetico è in continuo aumento. Questa dinamica ha generato un'interessante relazione bilaterale con l'affidabilità. Pone sfide dal punto di vista della progettazione del prodotto, in particolare per quanto riguarda la gestione termica. Tuttavia, al contrario, mette a dura prova anche l'affidabilità della rete elettrica stessa poiché vengono adattati questi modelli di utilizzo più elevati.
Come possono gli ingegneri creare progetti rispondendo alle attuali crescenti richieste di energia senza compromettere l'affidabilità?
La selezione di connettori di alta qualità è sempre importante per proteggere l'affidabilità, ma è ancora più critica nelle applicazioni ad alto consumo di energia in cui le connessioni compromesse possono danneggiare il sistema o avere un impatto sull'ambiente circostante. Ad esempio, una carica insufficiente delle batterie dei veicoli elettrici può diminuirne la durata, ridurre le distanze di guida e persino causare pericolose fughe termiche. Rischi simili potrebbero accadere nei sistemi di accumulo dell'energia domestica, dove uno scarso trasferimento di corrente potrebbe inibire il sistema di backup della batteria quando è più necessario.
In termini di gestione termica, la scelta di connettori di alta qualità per applicazioni ad alta potenza può anche contribuire a evitare la produzione di calore dannoso. Naturalmente, la capacità di trasporto della corrente rimane un requisito fondamentale nelle applicazioni ad alta potenza. Tuttavia, gli ingegneri dovrebbero anche prestare attenzione a caratteristiche di progettazione adeguate come ampie superfici di contatto e una bassa resistenza a contatto per ridurre al minimo la produzione di calore.
Ad esempio, la tecnologia degli zoccoli COEUR di Molex contribuisce a garantire una bassa resistenza a contatto sull'interfaccia di accoppiamento, riducendo al minimo la generazione di calore e garantendo allo stesso tempo un'elevata capacità di trasporto di corrente. Esempi di prodotti che utilizzano questa tecnologia innovativa includono il sistema Sentrality di interconnessione tra pin e zoccolo, i connettori PowerWize cavo-scheda e cavo-barra di distribuzione, ad alta tensione e ad alta corrente, e le interconnessioni SW1 cavo-scheda e cavo-barra di distribuzione. Molex offre un'ampia gamma di prodotti ad alta potenza progettati per ottimizzare l'affidabilità.
La crescente diffusione di dispositivi Internet of Things (IoT) e di sistemi sofisticati in tutti i settori può esporre i componenti elettronici a un ampio spettro di condizioni ambientali e casi d'uso. Gli intervistati hanno riconosciuto questa situazione e il 23% di loro considera la capacità di un prodotto di resistere alle condizioni ambientali e di utilizzo come uno dei principali criteri di progettazione.
Al di là dell'ingegneria predittiva, come si può affrontare la durabilità nel mondo reale senza compromettere altri aspetti dell'affidabilità?
Quando si tratta di ambienti difficili, le applicazioni nel settore dei trasporti sono solitamente in cima all'elenco. I connettori utilizzati nei veicoli devono resistere all'acqua, alla polvere, alle vibrazioni frequenti, al calore estremo e altro ancora. Inoltre, sono spesso progettati per dare priorità a prestazioni affidabili quando lo spazio è limitato. È per questo motivo che i veicoli sono spesso considerati la prova definitiva dell'affidabilità dei componenti nel mondo reale. Applicazioni come la robotica industriale, le macchine agricole e l'illuminazione esterna possono trarre vantaggio da connettori robusti, testati su strada, utilizzati nel settore dei trasporti.
Tenendo questo in mente, di seguito sono riportate alcune caratteristiche chiave che gli ingegneri progettisti dovrebbero cercare quando selezionano componenti affidabili per utilizzi e condizioni difficili nel mondo reale:
- Gli alloggiamenti robusti con grado di protezione dall'ingresso elevato (IP), come IP67, IP68 e IP69k, sigillano liquidi e detriti.
- Meccanismi di blocco e allineamento come CPA (Connector Position Assurance), TPA (Terminal Position Assurance), PLR (Primary Lock Reinforcement), ISL (Independent Secondary Lock) e blocchi inerziali riducono al minimo il rischio di disconnessione accidentale.
- Ampie gamme di temperature di esercizio per contribuire a prevenire il congelamento e le condizioni di calore elevato
Alcuni esempi di prodotti Molex includono il sistema di connessione di cavi automobilistici compatto MXP120, sigillato da 1,20 mm, progettato per ambienti difficili e applicazioni con un ingombro ridotto, i connettori DuraClik con una perfetta aderenza al terminale che garantiscono affidabilità di contatto superiore, bloccaggio degli accoppiamenti e ingombro ridotto per applicazioni con forti vibrazioni e temperature elevate, nonché i sistemi di connettori sigillati cavo-cavo Squba con certificazione UL, protezione IP68 e capacità di carico di corrente fino a 14,0 A per una erogazione di potenza affidabile in un'ampia gamma di applicazioni.
Collaborare con i clienti per ottimizzare l'affidabilità
Dal momento che ingegneri devono affrontare sfide di affidabilità sempre più complesse, è chiaro che fornitori esperti come Molex e Arrow svolgono un ruolo fondamentale. Uno schiacciante 91% degli intervistati concorda sul fatto che fornitori affidabili e comprovati sono essenziali per ottenere l'affidabilità del prodotto.
Molex e Arrow hanno una vasta esperienza nell'aiutare i clienti ad affrontare le sfide legate all'affidabilità. La nostra esperienza in molti settori, con team di ingegneri a livello mondiale, il nostro approccio consultivo e il nostro impegno costante nei confronti dei clienti ha consentito a molti ingegneri e architetti di sistema di sviluppare soluzioni di successo. Insieme ci siamo specializzati nel supportare i clienti ad affrontare compromessi complessi senza rinunciare all'affidabilità richiesta.
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