Im Bereich der hochpräzisen Navigation werden faseroptische IMUs (Inertial Measurement Units) und INSs (Inertial Navigation Systems) häufig in der Verteidigung, der Luft- und Raumfahrt sowie bei autonomen Plattformen eingesetzt. Eine Frage wird jedoch oft übersehen: Wie lange bleiben diese Systeme zuverlässig? Ohne zuverlässige Alterungstests und Lebenszyklusanalysen besteht bei kritischen Missionen das Risiko unerwarteter Sensordrifts, verminderter Genauigkeit oder sogar eines vollständigen Systemausfalls. Für unternehmenskritische Plattformen ist dies kein akzeptables Risiko.
Alterungstests für Glasfaser-IMUs und INSs sind keine überflüssigen Kosten – sie sind wissenschaftliche Methoden, um die Haltbarkeit vorherzusagen, Garantiezeiträume festzulegen und die Einsatzzuverlässigkeit unter realen Belastungen sicherzustellen.
Wenn Ingenieure oder Beschaffungsteams sich mit faseroptischen IMUs und INS befassen, stellen sich ihnen oft zunächst Fragen zu Genauigkeit und Kosten. Doch ein weiterer Aspekt ist ebenso wichtig: Wie lange bleibt das System zuverlässig, nachdem es das Werk verlassen hat? Alterungstests liefern das fehlende Puzzleteil und geben Anwendern die Gewissheit, dass ihr Navigationssystem nicht nur heute, sondern auch über Jahre hinweg im realen Betrieb funktioniert.
Inhaltsverzeichnis
Warum sind für Glasfaser-IMU/INS Alterungstests erforderlich?
Man könnte meinen, faseroptische Gyroskope und Beschleunigungsmesser seien ewig haltbar, weil sie keine beweglichen Teile haben. Doch das ist nicht der Fall. Lichtquellen werden schwächer, Fasern erschlaffen unter Belastung und elektronische Komponenten altern langsam. Mit der Zeit summieren sich diese kleinen Veränderungen und beeinträchtigen die Bias-Stabilität und die Gesamtgenauigkeit.
Darüber hinaus belasten Temperaturschwankungen, Vibrationen und Feuchtigkeit zehn Jahre oder mehr , reichen Schätzungen nicht aus. Nur strukturierte Alterungstests können ein klares Bild davon liefern, wie sich das System unter realen Bedingungen verhält.
Wie wird die Haltbarkeit wissenschaftlich geschätzt?
Anstatt sich auf Vermutungen zu verlassen, verwenden Ingenieure drei bewährte Ansätze, um die Nutzungsdauer einer Glasfaser-IMU oder eines INS vorherzusagen:
- Beschleunigte Lebensdauerprüfung (ALT): Lassen Sie das Gerät extremer Hitze, Feuchtigkeit oder Vibrationen ausgesetzt, um jahrelangen Verschleiß auf Wochen zu verkürzen, und wenden Sie dann Zuverlässigkeitsmodelle wie Arrhenius an, um die Lebensdauer vorherzusagen.
- Drift-Tracking: Überwachen Sie die Abweichung von Bias und Skalierungsfaktor über Tausende von Betriebsstunden und wandeln Sie Rohdaten in eine Kurve um, die anzeigt, wann die Leistung außerhalb akzeptabler Grenzen liegt.
- Environmental Stress Screening (ESS): Wenden Sie im Werk schnelle Wärmezyklen und Schocks an, um frühzeitige Ausfälle auszuschließen, bevor das Gerät überhaupt ausgeliefert wird.
Zusammen liefern diese Methoden sowohl Herstellern als auch Benutzern beweisbasierte Haltbarkeitsprognosen und keine optimistischen Marketingzahlen.
Alterungstests vs. konventionelle Tests: Wichtige Unterschiede
Auf den ersten Blick klingen Alterungstests wie eine weitere Qualitätsprüfung. Schließlich durchläuft jede Glasfaser-IMU oder jedes Glasfaser-INS vor der Auslieferung bereits eine Werksabnahmeprüfung. Doch hier liegt der entscheidende Unterschied: Herkömmliche Tests geben Aufschluss darüber, ob die Einheit heute funktioniert, während Alterungstests darauf abzielen, ob sie auch in Jahren noch funktionieren wird. Diese zukunftsorientierte Perspektive macht Alterungstests für Kunden aus den Bereichen Verteidigung, Luft- und Raumfahrt sowie Industrie unverzichtbar, die sich Ausfälle während der Mission nicht leisten können.
| Aspekt | Konventionelle Tests | Alterungstests |
|---|---|---|
| Objektiv | Überprüfen Sie die Werkskonformität | Bewerten Sie die langfristige Zuverlässigkeit |
| Dauer | Kurzfristig (Stunden bis Tage) | Langfristig (Hunderte bis Tausende von Stunden) |
| Bedingungen | Normale Temperatur und Umgebung | Beschleunigte Belastung: Hitze, Feuchtigkeit, Vibration, Schock |
| Schlüsselkennzahlen | Anfängliche Genauigkeit, Rauschen, Verzerrung | Driftkurven, Ausfallrate, Lebensdauerverteilung |
| Ergebnis | Pass/Fail-Qualitätskontrolle | Haltbarkeitsvorhersage, Garantiezyklus, Lebenszykluskostenbewertung |
| Wert | Gewährleistet die Versandbereitschaft | Gewährleistet Zuverlässigkeit über einen Zeitraum von 5–10 Jahren |
Einfach ausgedrückt: Eine Einheit, die herkömmliche Tests besteht, kann dennoch frühzeitig im Einsatz versagen, während eine Einheit, die Alterungstests übersteht, ihre Haltbarkeit bereits bewiesen hat.
Welchen praktischen Wert haben Alterungstests?
Für viele Entscheidungsträger lautet die erste Frage zu Alterungstests nicht „wie“, sondern „warum“ . Warum Zeit und Ressourcen in Tests investieren, die sich über Hunderte oder Tausende von Stunden erstrecken? Die Antwort liegt in den versteckten Kosten eines Ausfalls. Eine Glasfaser-IMU oder ein INS, die/das mitten in einer Mission aus dem Toleranzbereich driftet, kann weitaus mehr Schaden anrichten als die Kosten für vorbeugende Tests. Ob auf einem U-Boot, einem unbemannten Luftfahrzeug oder einem Satelliten – nach Beginn der Mission gibt es in der Regel keine Möglichkeit, eine defekte Einheit auszutauschen. Deshalb sind Alterungstests weit über den Laboreinsatz hinaus wertvoll.
- Festlegung von Garantiezeiträumen: Hersteller verwenden Alterungsdaten, um realistische Garantiebedingungen festzulegen – ob 2 Jahre, 5 Jahre oder sogar 10 Jahre – und so den Käufern Klarheit und Vertrauen zu geben.
- Planung der Lebenszykluskosten (LCC): Durch die Modellierung von Drift- und Zuverlässigkeitskurven können Kunden aus den Bereichen Verteidigung und Luft- und Raumfahrt Wartungs- und Austauschzyklen präzise budgetieren.
- Reduzierung des Einsatzrisikos: Am wichtigsten ist, dass Alterungstests katastrophale Ausfälle während des Betriebs verhindern und sicherstellen, dass die Plattformen kampfbereit, einsatzbereit oder branchenkonform bleiben.
Kurz gesagt: Alterungstests sind kein Luxus – sie sind eine praktische Versicherungspolice für den gesamten Lebenszyklus einer Mission.
Wie gehen Ingenieure mit langfristigen Problemen um?
Selbst mit Alterungstests stehen Ingenieure beim Einsatz von Glasfaser-IMUs und INS über viele Jahre hinweg vor praktischen Herausforderungen. Eines der drängendsten Probleme ist die Bias-Drift – die Tendenz, dass sich kleine Fehler mit der Zeit anhäufen. Um dem entgegenzuwirken, werden Systeme häufig regelmäßig eingeschaltet, sodass Selbstkalibrierungsroutinen die Stabilität wiederherstellen und eine unbemerkte Verschlechterung verhindern.
Ein weiterer Faktor sind die Lagerbedingungen . Ein Navigationssystem, das in einem heißen, feuchten Lagerhaus aufbewahrt wird, altert deutlich schneller als eines, das in einer kontrollierten, trockenen Umgebung gelagert wird. Die Haltbarkeit hängt also nicht nur vom Design, sondern auch von der Logistik und der Wartungsdisziplin ab.
Im Gegensatz zu Verbrauchsmaterialien, die lediglich ein „Herstellungsdatum + Ablaufdatum“ aufweisen, lässt sich die Nutzungsdauer einer Glasfaser-IMU oder eines INS nicht mit einer einzigen Zahl beziffern. Sie hängt vielmehr von Driftmodellen, Belastungstestdaten und der kontinuierlichen Überwachung der Leistungsschwellen ab. Alterungsexperimente sind daher nicht nur eine technische Notwendigkeit, sondern bieten Ingenieuren einen Leitfaden zur Gewährleistung der Zuverlässigkeit über den gesamten Lebenszyklus des Systems.
Vom Datenblatt zum Jahrzehnt: Was wirklich zählt
Der wahre Test einer Glasfaser-IMU oder eines INS ist nicht ihre Leistung am ersten Tag, sondern ihre Leistung nach Jahren. Alterungstests schließen diese Lücke und machen die langfristige Zuverlässigkeit in messbare Daten um. Sie beweisen, ob ein System über Tausende von Stunden einsatzbereit bleibt, nicht nur bei Auslieferung im Werk.
Bei GuideNav wird jede von uns gelieferte Glasfaser-IMU und jedes INS durch Alterungsversuche, Belastungstests und Driftanalysen geprüft. Für Anwender aus den Bereichen Verteidigung, Luft- und Raumfahrt sowie Industrie bedeutet dies mehr als nur Spezifikationen – es bedeutet die Gewissheit, dass das System während seiner gesamten Lebensdauer zuverlässig bleibt.
