Nawet jeśli wada jest niewidoczna, awaria z pewnością nie jest
Opublikowano 20 lipca 2026 w Zrównoważona produkcja
Nawet jeśli wada jest niewidoczna, awaria z pewnością nie jest
Inspekcja 3D metodą rentgenowską dla inwerterów i modułów mocy pojazdów elektrycznych: jak VT-X850 firmy OMRON wykrywa niewidoczne wady
Globalny rynek motoryzacyjny przeszedł bezprecedensową transformację, napędzaną przez dynamiczne przyspieszenie elektryfikacji w ostatnich latach. Producenci samochodów zainwestowali ogromne środki w pojazdy elektryczne i hybrydowe. Ta transformacja przyniosła ze sobą nowe wyzwanie przemysłowe: zapewnienie optymalnej wydajności komponentów elektronicznych odpowiedzialnych za konwersję i zarządzanie energią w tych pojazdach.
W centrum tej rewolucji technologicznej znajdują się układy elektroenergetyczne: akumulatory wysokiego napięcia, moduły IGBT, tranzystory MOSFET, przetwornice DC/DC, a przede wszystkim inwertery – prawdziwe centra nerwowe elektrycznego układu napędowego*.
Komponenty te są kluczowe dla zarządzania energią, konwersji prądu oraz ochrony pozostałych elementów pojazdu. Ich niezawodność jest niezbędna dla zapewnienia bezpieczeństwa, osiągów i trwałości pojazdów elektrycznych.Jednak układy elektroenergetyczne stawiają przed przemysłem motoryzacyjnym szczególne wyzwanie: ich coraz bardziej złożona, wielowarstwowa i gęsta konstrukcja, w połączeniu z wysokimi temperaturami i natężeniami prądu, utrudnia wykrywanie wad niewidocznych gołym okiem.
Właśnie tutaj wkraczają systemy inspekcji rentgenowskiej, oferując rozwiązanie z zakresu badań nieniszczących (NDT) do kontroli wnętrza komponentów, identyfikacji ukrytych wad i zapewnienia jakości produkcji.
Specyficzne wyzwania stawiane przez inwertery w elektryfikacji motoryzacji
Inwertery w pojazdach elektrycznych i hybrydowych pełnią fundamentalną rolę: przekształcają prąd stały (DC) z akumulatorów w prąd zmienny (AC) zasilający silnik elektryczny.
Komponenty te muszą spełniać bardzo rygorystyczne wymagania wydajnościowe:
- Odporność termiczna: inwertery muszą wytrzymywać powtarzające się cykle termiczne bez degradacji.
- Wysoka gęstość prądu: przez obwody przepływają duże natężenia prądu, wymagające projektowania o wysokiej precyzji.
- Trwałość: żywotność tych komponentów musi być maksymalizowana bez uszczerbku dla wydajności.
- Bezpieczeństwo: usterka inwertera może prowadzić do awarii silnika lub, w najgorszym przypadku, zagrożenia dla bezpieczeństwa pasażerów.
Jednym z głównych wyzwań stojących przed producentami jest wykrywanie wewnętrznych wad w złożonych komponentach, takich jak spoiny modułów mocy i delaminacje podłoża, które są niewidoczne w konwencjonalnej inspekcji optycznej. Aby zapewnić optymalną wydajność i uniknąć przedwczesnych awarii, staranna kontrola na każdym etapie produkcji jest absolutną koniecznością.
Strategiczna dźwignia europejskiej konkurencyjności
W Europie, na coraz bardziej konkurencyjnym rynku motoryzacyjnym, opanowanie technologii inspekcji urządzeń elektroenergetycznych staje się kluczowym czynnikiem różnicującym. Popyt na pojazdy elektryczne rośnie dynamicznie, lecz marże pozostają niskie, a wymagania jakościowe są wyższe niż kiedykolwiek.
Rozwiązania inspekcyjne mogą zaoferować europejskim producentom istotną przewagę konkurencyjną, umożliwiając wykrywanie wad na bardzo wczesnym etapie procesu produkcyjnego. Ta precyzja pozwala ograniczyć zwroty od klientów, optymalizować wydajność produktów i spełniać rygorystyczne wymagania certyfikacji oraz audytów producentów samochodów.
Rozwiązania inspekcyjne dostosowane do wyzwań elektryfikacji motoryzacji
OMRON jest czołowym globalnym graczem w dziedzinie technologii automatyki przemysłowej i kontroli jakości, z ponad 90-letnim doświadczeniem w systemach sterowania i automatyzacji. Firma rozwija rozwiązania z zakresu wizji maszynowej, zautomatyzowanej metrologii i inspekcji rentgenowskiej dla wymagających sektorów, takich jak elektronika, motoryzacja, półprzewodniki i przemysł lotniczo-kosmiczny.
Inwertery, moduły IGBT, tranzystory MOSFET i inne komponenty elektroenergetyczne wyróżniają się złożonością wewnętrznej budowy. Zawierają wiele warstw materiałów, podłoża DCB (Direct Copper Bonding), wrażliwe półprzewodniki i masywne złącza lutowane. Wady, które mogą wystąpić w tych komponentach, często są niewidoczne gołym okiem i mogą prowadzić do poważnych awarii, jeśli nie zostaną wcześniej wykryte.
Aby sprostać tym wyzwaniom, OMRON opracował system VT-X850, bazując na platformie VT-X750, zaprojektowanej pierwotnie do kontroli płytek PCB o wysokiej gęstości i elementów montowanych powierzchniowo (SMD).
OMRON VT-X850 to wysokorozdzielczy system inspekcji 3D metodą rentgenowską. Wykorzystując tomografię komputerową (TK), rekonstruuje szczegółowe trójwymiarowe obrazy wewnętrznej struktury komponentów, umożliwiając wykrywanie wad niewidocznych metodami konwencjonalnej inspekcji optycznej. VT-X850 rozszerza możliwości platformy VT-X750, aby sprostać specyficznym wymaganiom inspekcji urządzeń elektroenergetycznych, oferując wysokorozdzielczą inspekcję 3D metodą rentgenowską, która pozwala obserwować każdą warstwę komponentów bez ich uszkadzania.
VT-X850 oferuje dogłębną analizę komponentów, wykrywając:
- Wewnętrzne pustki pod chipami IGBT lub MOSFET
- Wady spoin (zimne spoiny, pęcherzyki powietrza, zanieczyszczenia)
- Odwarstwienia podłoża lub niewidoczne mikropęknięcia
- Problemy z wyrównaniem w strukturach wielowarstwowych
Badania nieniszczące metodą rentgenowską są niezbędne, aby zapewnić, że komponenty te będą w stanie wytrzymać wysokie naprężenia termiczne i elektryczne, którym poddawane są podczas eksploatacji w pojazdach elektrycznych. VT-X850 zapewnia zaawansowane wykrywanie wad na wczesnych etapach produkcji.
Studium przypadku: wyniki dla globalnego producenta pojazdów elektrycznych
Jeden z największych światowych graczy w dziedzinie elektryfikacji motoryzacji, specjalizujący się w projektowaniu i produkcji inwerterów do pojazdów elektrycznych, zintegrował VT-X850 firmy OMRON ze swoimi liniami produkcyjnymi w celu kontroli najbardziej złożonych modułów mocy.
Wyzwania, z którymi borykał się ten klient, były liczne:
- Niewystarczające wskaźniki wykrywalności dla niektórych złożonych wad wewnętrznych w modułach mocy.
- Zmienność procesu w przypadku najbardziej zaawansowanych modeli inwerterów, których nie można było w zadowalający sposób kontrolować za pomocą istniejących technologii.
- Konieczność redukcji wskaźnika DPPM (wad na milion jednostek) przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej wydajności produkcji.
Po rygorystycznej fazie oceny producent zdecydował się zintegrować VT-X850 z najbardziej krytycznymi liniami produkcyjnymi, dedykowanymi zaawansowanym komponentom stosowanym w pojazdach elektrycznych nowej generacji.
Wyniki okazały się imponujące:
- Znacząca poprawa wskaźnika wykrywalności wad wewnętrznych, w tym wad spoin i odwarstwień pod chipem.
- Zmniejszenie liczby reklamacji jakościowych dzięki wczesnemu wykrywaniu niewidocznych wad, co zapobiega przedwczesnym awariom modułów.
- Optymalizacja procesu produkcyjnego dzięki lepszej identyfikowalności i bardziej precyzyjnej kontroli jakości, co umożliwiło stabilizację parametrów produkcji.
- Wzrost zaufania klientów, gdyż osiągi tych modułów przekroczyły oczekiwania w zakresie trwałości i bezpieczeństwa.
Podsumowanie
Elektryfikacja przemysłu motoryzacyjnego i rosnące wymagania stawiane elektronice mocy, w tym inwerterom, napędzają rozwój coraz bardziej zaawansowanych rozwiązań inspekcyjnych. VT X850 firmy OMRON pozycjonuje się jako niezbędne narzędzie do zapewnienia jakości i niezawodności komponentów elektroniki mocy w pojazdach elektrycznych.
Więcej informacji znajdziesz na stronie OMRON Inspection Systems
*Elektryczny układ napędowy obejmuje wszystkie komponenty odpowiedzialne za generowanie i przenoszenie napędu w pojeździe elektrycznym. Moduły IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistors) to półprzewodnikowe przełączniki, które z dużą precyzją sterują przepływem prądu o wysokiej mocy. Tranzystory MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors) pełnią podobną funkcję przełączającą, zazwyczaj przy wyższych częstotliwościach i w niższych zakresach mocy. Przetwornice DC/DC regulują poziomy napięcia między różnymi częściami układu elektrycznego; przykładowo obniżają napięcie wysokowoltowego akumulatora, aby zasilić układy 12 V pojazdu. Inwertery przekształcają prąd stały (DC) zgromadzony w akumulatorze w prąd zmienny (AC) niezbędny do napędzania silnika elektrycznego i stanowią centralny element determinujący osiągi oraz efektywność energetyczną pojazdu.
