Technologie de tests environnementaux accélérés

Les tests environnementaux traditionnels reposent sur la simulation de conditions environnementales réelles, appelées tests de simulation environnementale. Cette méthode se caractérise par la simulation d'environnements réels et l'intégration de marges de conception pour garantir la réussite du test. Cependant, ses inconvénients incluent une faible efficacité et une consommation importante de ressources.

Les tests environnementaux accélérés (TEA) constituent une technologie émergente de test de fiabilité. Cette approche rompt avec les méthodes traditionnelles de test de fiabilité en introduisant un mécanisme de stimulation qui réduit considérablement la durée des tests, améliore leur efficacité et diminue leurs coûts. La recherche et l'application des TEA revêtent une importance pratique considérable pour le progrès de l'ingénierie de la fiabilité.

Essais environnementaux accélérés

Les tests de stimulation consistent à appliquer des contraintes et à détecter rapidement les conditions environnementales afin d'éliminer les défauts potentiels des produits. Les contraintes appliquées lors de ces tests ne simulent pas des environnements réels, mais visent à maximiser l'efficacité de la stimulation.

Les essais environnementaux accélérés sont une forme d'essai de stimulation qui utilise des conditions de contrainte accrues pour évaluer la fiabilité d'un produit. Le niveau d'accélération lors de ces essais est généralement représenté par un facteur d'accélération, défini comme le rapport entre la durée de vie d'un appareil en conditions de fonctionnement naturelles et sa durée de vie en conditions accélérées.

Les contraintes appliquées peuvent inclure la température, les vibrations, la pression, l'humidité (appelées les « quatre contraintes globales ») et d'autres facteurs. La combinaison de ces contraintes est souvent plus efficace dans certains scénarios. Les cycles de température à haute fréquence et les vibrations aléatoires à large bande sont reconnus comme les formes de contrainte de stimulation les plus efficaces. Il existe deux principaux types de tests environnementaux accélérés : les tests de durée de vie accélérés (ALT) et les tests d'amélioration de la fiabilité (RET).

Les tests d'amélioration de la fiabilité (RET) permettent d'identifier les défaillances précoces liées à la conception d'un produit et de déterminer sa résistance aux défaillances aléatoires pendant sa durée de vie effective. Les tests de durée de vie accélérée visent à identifier comment, quand et pourquoi les défaillances d'usure surviennent dans les produits.

Vous trouverez ci-dessous une brève explication de ces deux types fondamentaux.

1. Test de durée de vie accéléré (ALT) : Chambre d'essai environnementale

Les tests de durée de vie accélérés (ALT) sont réalisés sur les composants, les matériaux et les procédés de fabrication afin de déterminer leur durée de vie. Leur objectif n'est pas de révéler les défauts, mais d'identifier et de quantifier les mécanismes de défaillance qui conduisent à l'usure du produit en fin de vie. Pour les produits à longue durée de vie, les ALT doivent être réalisés sur une période suffisamment longue pour permettre une estimation précise de leur durée de vie.

L'ALT repose sur l'hypothèse que les caractéristiques d'un produit soumis à des contraintes élevées à court terme sont cohérentes avec celles d'un produit soumis à de faibles contraintes à long terme. Pour réduire la durée des essais, des contraintes accélérées sont appliquées, une méthode appelée « Test de Durée de Vie Hautement Accélérée » (HALT).

L'ALT fournit des données précieuses sur les mécanismes d'usure attendus des produits, un atout crucial sur le marché actuel, où les consommateurs exigent de plus en plus d'informations sur la durée de vie des produits qu'ils achètent. L'estimation de la durée de vie des produits n'est qu'une des applications de l'ALT. Elle permet aux concepteurs et aux fabricants d'acquérir une compréhension globale du produit, d'identifier les composants, matériaux et procédés critiques, et d'apporter les améliorations et contrôles nécessaires. De plus, les données obtenues grâce à ces tests inspirent confiance aux fabricants et aux consommateurs.

L'ALT est généralement réalisée sur des produits échantillonnés.

2. Tests d'amélioration de la fiabilité (RET)

Les tests d'amélioration de la fiabilité portent différents noms et formes, tels que les tests de contrainte par paliers, les tests de durée de vie sous contrainte (STRIEF) et les tests de durée de vie hautement accélérés (HALT). L'objectif des tests d'amélioration de la fiabilité est d'appliquer systématiquement des niveaux croissants de contraintes environnementales et opérationnelles afin de provoquer des défaillances et de révéler les faiblesses de conception, évaluant ainsi la fiabilité du produit. Par conséquent, les tests d'amélioration de la fiabilité doivent être mis en œuvre dès le début du cycle de conception et de développement du produit afin de faciliter les modifications de conception.

Les chercheurs en fiabilité ont constaté au début des années 1980 que d'importants défauts de conception résiduels offraient une marge d'amélioration considérable. De plus, le coût et la durée du cycle de développement sont des facteurs critiques sur le marché concurrentiel actuel. Des études ont montré que la RET est l'une des meilleures méthodes pour résoudre ces problèmes. Elle offre une fiabilité supérieure aux méthodes traditionnelles et, surtout, fournit des informations précoces sur la fiabilité en peu de temps, contrairement aux méthodes traditionnelles qui nécessitent une croissance prolongée de la fiabilité (TAAF), réduisant ainsi les coûts.