Im Bereich der hochpräzisen Navigation finden faseroptische IMUs (Inertial Measurement Units) und INS (Inertial Navigation Systems) breite Anwendung in Verteidigung, Luft- und Raumfahrt sowie in autonomen Plattformen. Eine Frage wird dabei jedoch oft vernachlässigt: Wie lange bleiben diese Systeme zuverlässig? Ohne verlässliche Alterungstests und Lebenszyklusanalysen besteht bei kritischen Missionen das Risiko unerwarteter Sensorabweichungen, Genauigkeitsverluste oder gar eines kompletten Systemausfalls. Für missionskritische Plattformen ist dies ein inakzeptables Risiko.
Alterungstests für faseroptische IMUs und INSs sind keine unnötigen Kosten – sie sind wissenschaftliche Methoden, um die Lagerfähigkeit vorherzusagen, Garantiezeiten festzulegen und die Zuverlässigkeit der Mission unter realen Belastungen zu gewährleisten.
Wenn Ingenieure oder Beschaffungsteams Glasfaser-IMUs und INSs betrachten, drehen sich die ersten Fragen oft um Genauigkeit und Kosten. Doch ein weiterer Aspekt ist ebenso wichtig: Wie lange bleibt das System nach Verlassen des Werks zuverlässig? Alterungstests liefern das fehlende Puzzleteil und geben Anwendern die Gewissheit, dass ihr Navigationssystem nicht nur heute, sondern auch jahrelang im realen Einsatz zuverlässig funktioniert.
Inhaltsverzeichnis
Warum benötigen faseroptische IMU/INS Alterungstests?
Man könnte leicht annehmen, dass faseroptische Gyroskope und Beschleunigungsmesser ewig halten, da sie keine beweglichen Teile haben. In Wirklichkeit ist das nicht der Fall. Lichtquellen werden schwächer, Fasern dehnen sich unter Belastung aus und elektronische Bauteile altern mit der Zeit. Diese kleinen Veränderungen summieren sich und beeinträchtigen die Stabilität der Messgenauigkeit und die Gesamtgenauigkeit.
Zusätzlich Temperaturschwankungen, Vibrationen und Luftfeuchtigkeit das System und beschleunigen oft die Drift. Bei Projekten in den Bereichen Verteidigung, Luft- und Raumfahrt sowie Industrie, die eine Zuverlässigkeit von zehn Jahren oder mehr , reicht bloßes Raten nicht aus. Nur strukturierte Alterungstests liefern ein klares Bild davon, wie sich das System unter realen Bedingungen verhält.
Wie wird die Haltbarkeit wissenschaftlich bestimmt?
Statt auf Vermutungen zu setzen, verwenden Ingenieure drei bewährte Ansätze, um die Nutzungsdauer eines faseroptischen IMU oder INS vorherzusagen:
- Beschleunigte Lebensdauerprüfung (ALT): Das Gerät wird extremer Hitze, Feuchtigkeit oder Vibrationen ausgesetzt, um jahrelangen Verschleiß auf wenige Wochen zu komprimieren. Anschließend werden Zuverlässigkeitsmodelle wie Arrhenius angewendet, um die Lebensdauer vorherzusagen.
- Driftverfolgung: Überwachen Sie die Abweichung von Bias und Skalierungsfaktor über Tausende von Betriebsstunden und wandeln Sie Rohdaten in eine Kurve um, die aufzeigt, wann die Leistung die akzeptablen Grenzen überschreitet.
- Umweltstress-Screening (ESS): Schnelle Temperaturzyklen und Schocks werden bereits im Werk angewendet, um frühzeitige Ausfälle auszusortieren, bevor das Gerät überhaupt ausgeliefert wird.
Zusammengenommen liefern diese Methoden Herstellern und Anwendern evidenzbasierte Haltbarkeitsprognosen anstelle von optimistischen Marketingzahlen.
Alterungstests vs. herkömmliche Tests: Die wichtigsten Unterschiede
Auf den ersten Blick mögen Alterungstests wie eine weitere Qualitätsprüfung erscheinen. Schließlich durchläuft jedes faseroptische IMU oder INS vor der Auslieferung bereits einen Werksabnahmetest. Der entscheidende Unterschied liegt jedoch darin: Herkömmliche Tests zeigen, ob das Gerät heute funktioniert, während Alterungstests die Frage beantworten, ob es auch in einigen Jahren noch einsatzfähig sein wird. Diese zukunftsorientierte Perspektive macht Alterungstests unverzichtbar für Kunden aus den Bereichen Verteidigung, Luft- und Raumfahrt sowie Industrie, die sich keine Ausfälle während des Einsatzes leisten können.
| Aspekt | Konventionelles Testverfahren | Alterungstests |
|---|---|---|
| Objektiv | Überprüfung der Werkskonformität | Langzeitzuverlässigkeit bewerten |
| Dauer | Kurzfristig (Stunden bis Tage) | Langfristig (Hunderte bis Tausende von Stunden) |
| Bedingungen | Normale Temperatur und Umgebung | Beschleunigte Belastung: Hitze, Feuchtigkeit, Vibration, Stoß |
| Wichtige Kennzahlen | Anfangsgenauigkeit, Rauschen, systematische Abweichung | Driftkurven, Ausfallrate, Lebensdauerverteilung |
| Ergebnis | Bestanden/Nicht bestanden-Qualitätskontrolle | Haltbarkeitsprognose, Garantiezyklus, Lebenszykluskostenbewertung |
| Wert | Gewährleistet die Versandbereitschaft | Gewährleistet Zuverlässigkeit über 5–10 Jahre Betriebsdauer |
Vereinfacht gesagt: Ein Gerät, das herkömmliche Tests besteht, kann im praktischen Einsatz dennoch frühzeitig ausfallen, während ein Gerät, das Alterungstests übersteht, seine Langlebigkeit bereits unter Beweis gestellt hat.
Welchen praktischen Nutzen haben Alterungstests?
Für viele Entscheidungsträger lautet die erste Frage bei Alterungstests nicht „Wie?“ , sondern „Warum?“ . Warum Zeit und Ressourcen in Tests investieren, die Hunderte oder Tausende von Stunden dauern? Die Antwort liegt in den versteckten Kosten eines Ausfalls. Ein faseroptisches IMU oder INS, das mitten in einer Mission die Toleranzgrenzen überschreitet, kann weitaus größeren Schaden anrichten als die Kosten präventiver Tests. Ob auf einem U-Boot, einer Drohne oder einem Satelliten – in der Regel gibt es keine Möglichkeit, ein defektes Gerät nach Missionsbeginn auszutauschen. Deshalb bieten Alterungstests einen Mehrwert, der weit über das Labor hinausgeht.
- Festlegung von Garantiezeiträumen: Hersteller verwenden Alterungsdaten, um realistische Garantiebedingungen festzulegen – ob 2 Jahre, 5 Jahre oder sogar 10 Jahre – und geben Käufern damit Klarheit und Vertrauen.
- Planung der Lebenszykluskosten (LCC): Durch die Modellierung von Drift- und Zuverlässigkeitskurven können Kunden aus dem Verteidigungs- und Luftfahrtsektor Wartungs- und Ersatzzyklen präzise budgetieren.
- Reduzierung des Einsatzrisikos: Am wichtigsten ist, dass Alterungstests katastrophale Ausfälle während des laufenden Betriebs verhindern und so sicherstellen, dass die Plattformen kampfbereit, einsatzbereit oder branchenkonform bleiben.
Kurz gesagt, Alterungstests sind kein Luxus – sie sind eine praktische Versicherung für den gesamten Missionslebenszyklus.
Wie gehen Ingenieure mit langfristigen Problemen um?
Selbst mit etablierten Alterungstests stehen Ingenieure bei der langjährigen Nutzung von faseroptischen IMUs und INSs vor praktischen Herausforderungen. Eine der dringlichsten Sorgen ist die Bias-Drift – die Tendenz, dass sich kleine Fehler im Laufe der Zeit akkumulieren. Um dem entgegenzuwirken, werden die Systeme häufig regelmäßig eingeschaltet, sodass Selbstkalibrierungsroutinen die Stabilität wiederherstellen und eine unbemerkte Verschlechterung verhindern können.
Ein weiterer Faktor sind die Lagerbedingungen . Ein Navigationsgerät, das in einem heißen, feuchten Lager aufbewahrt wird, altert deutlich schneller als eines, das in einer kontrollierten, trockenen Umgebung gelagert wird. Das bedeutet, dass die Lebensdauer nicht nur von der Konstruktion, sondern auch von der Logistik und der Wartung abhängt.
Im Gegensatz zu Verbrauchsmaterialien, die lediglich ein Herstellungs- und ein Verfallsdatum aufweisen, lässt sich die Nutzungsdauer eines faseroptischen IMU oder INS nicht mit einer einzigen Zahl angeben. Sie hängt vielmehr von Driftmodellen, Belastungstestdaten und der kontinuierlichen Überwachung von Leistungsschwellenwerten ab. Daher sind Alterungsversuche nicht nur technisch notwendig, sondern dienen Ingenieuren auch als Leitfaden, um die Zuverlässigkeit über den gesamten Lebenszyklus des Systems hinweg zu gewährleisten.
Vom Datenblatt zum Jahrzehnt: Was wirklich zählt
Der wahre Test für ein faseroptisches IMU oder INS liegt nicht in seiner Leistung am ersten Tag, sondern in seiner Zuverlässigkeit über Jahre hinweg. Alterungstests schließen diese Lücke und wandeln die Langzeitzuverlässigkeit in messbare Daten um. Sie beweisen, ob ein System über Tausende von Stunden einsatzbereit bleibt, nicht nur zum Zeitpunkt der Auslieferung.
Bei GuideNav werden alle von uns gelieferten faseroptischen IMUs und INS durch Alterungstests, Belastungsprüfungen und Driftanalysen abgesichert. Für Anwender in den Bereichen Verteidigung, Luft- und Raumfahrt sowie Industrie bedeutet dies mehr als nur Spezifikationen – es bedeutet die Gewissheit, dass das System über seine gesamte Lebensdauer zuverlässig funktioniert.
