振動ストレスが製品構造設計とパッケージングにもたらす問題とは

振動ストレスが製品に与える目に見えない影響

モバイルデバイス時代の到来とともに、多くの家電製品が特定のエリアや位置に固定されなくなりましたが、移動しながら製品を使用する場合、さまざまな環境ストレスに直面してしまいます。製品のレビューや、アリオンが実際に行った実験によると、一部の消費者から、使用中に突然製品に異常が現れた、または輸送後に製品が破損していることに気付いたという報告が寄せられています。こうした製品破損の多くは、「振動外力」による製品への影響が原因であるため、一般的な製品の出荷時には特に注意を払う必要があるほか、ガジェット製品の構造設計とパッケージングにおいて、いかにユーザーの使用シナリオを効果的にシミュレーションして関連検証を行うかが、現在必須課題になりつつあります。

さまざまなユーザーシナリオで振動リスクを評価したうえで、保護措置を講じるには?

振動などが原因で消費者向け家電製品が故障した場合、ユーザーに悪い消費体験を与えてしまいかねず、消費者の購買意欲に影響するほか、その後の保証コストも発生してしまいます。

アリオンは30年以上にわたるテスト実績と経験があるラボとして、システム統合テスト(SIT, System Integration Test)専門家チームを持っており、ユーザーシナリオを信頼性テストに落とし込んで、さまざまな振動要因を正確にシミュレーションすることができます。以下、振動が発生する一般的な原因を紹介します。

1.　外部刺激：外部の力や機器の動作が、物体の振動を引き起こす主な原因の1つです。例えば、機械設備の動作や交通機関の運行など、または地震、気流の乱れなどの自然の要因も振動を引き起こす可能性があります。振動エネルギーが発生する限り、物品の損傷リスクがあると言えます。

2.　共振：外部刺激の周波数が物体固有の周波数に近づくと、共振が発生する可能性があり、物体の振幅が増加し、部品の損傷につながる可能性があります。

3.　機械的故障：機械部品の故障や摩耗、または不適切な取り付けで振動が発生し、さらには故障する可能性さえあります。これにより、部品が正常に機能しなくなり、装置全体が効果的に動作しなくなります。

4.　電子振動：電子部品と回路では、電流と電圧の変動も部品の振動を引き起こす可能性があり、このタイプの電子振動は通常高周波で発生します。

5.　摩擦：摩擦力は、特に物体が表面上で滑ったり移動したりする時に物体の振動を引き起こす可能性があり、このタイプの振動は通常滑り振動と呼ばれます。

実測結果　

アリオンのユーザー信頼性検証テストでは、製品の環境条件だけでなく、製品使用時の状況を考慮し、ユーザーが起こしそうな操作行動もシミュレーションします。過去に実施した関連事例から、よく起こる問題をいくつか発見しました。

コネクタや部品に対し、さまざまな輸送条件をシミュレーションした振動テストを実施したところ、溶接部に断裂や剥がれが生じました。これは溶接や機構設計が不適切であることを示しています。
消費者が使用する際に起こる振動のシミュレーションテストを実施したところ、製品の一部機能で異常が発生しました。これは一部のモジュール機能や機構の設計が不適切であることを示しています。
パッケージング済の製品を使用して、輸送振動条件のシミュレーションテストを実施したところ、内容物に傷がついていることが判明しました。これは製品のパッケージ設計が不適切であり、製品保護が不十分であることを示しています。

実際のユーザーシナリオをシミュレーションし、潜在リスクを深く掘り下げ

製品用途に起因する潜在的な問題を特定するためには、ユーザーシナリオが非常に重要なテスト条件となります。従来の信頼性規制基準テストとは異なり、アリオンは、ユーザーシナリオの振動テストに関する総合的な技術コンサルティングサービスを提供することができます。実際のシナリオを正確にシミュレーションし、製品が特定用途のシナリオで遭遇する可能性のある潜在リスクを深く掘り下げます。お客様のテストニーズを満たし、製品の構造特性が十分に強固で安定しているかを確認できるようサポートします。

アリオンのテストサービスを通じて、お客様は次のようなサポートを受けることができます。

品質管理と検証　

振動テストにより、製品の製造プロセスで品質が基準と規格に準拠しているかを確認することができます。実際に使用する際の振動環境をシミュレーションすることで、製品の性能と信頼性を保証します。

耐久性評価　

振動テストを通じて長時間の振動をシミュレーションし、製品の耐久性を効果的に評価することができます。

性能評価　

電子機器の部品といった一部の製品は、振動が性能に影響する可能性があります。振動テストによって、振動条件下で製品の性能パフォーマンスを確認し、期待される要件を満たすかを確認することができます。

製品設計　

製品設計段階における振動テストによって、使用する材質など、さまざまな設計選択の影響をエンジニアが評価・比較することで、より適切な設計上の決定を下し、潜在的な問題を事前に発見することができます。

Faster、Easier、Better　―　最も信頼できる検証コンサルタント

高周波/高速製品の多様化に伴い、従来の信頼性テスト基準では今日のニーズに対応できなくなりました。私たちは、ユーザーシナリオが潜在的なリスクを明らかにするうえで、ユーザーシナリオが重要な役割を果たすことを深く理解しています。アリオンは、ユーザーシナリオテストにおける豊富な経験を活かし、専門的且つ詳細なユーザー信頼性検証コンサルティングサービスを提供します。

Faster　ー　より迅速　

業界をリードするミックステスト（高温低温および振動の複合的評価）の能力で、仕様の提案やサプライヤーの選定、サンプルの仕様確認など、製品開発のどの段階においても、さまざまな基準やサイズ、仕様に対応してサービスを提供し、お客様が製品テストサイクルをさらに迅速化できるようサポートします。

Easier　ー　より簡単　

アリオンには30年以上にわたる専門的な実績、専門的な技術チームがあり、包括的なテスト環境と計器装置を備えています。製品に関連する潜在的なリスクが発見されれば、アリオンはお客様と共に問題の発生原因を明らかにし、同時にお客様が迅速な意思決定と問題解決ができるよう、トラブルシューティングサポートとソリューション提案を行います。

Better　ー　より正確　

アリオンにはシステム統合テストチームがあり、シナリオシミュレーション条件を設計したうえで、お客様と協力して製品の負荷条件を設定し、ユーザーの操作行動をシミュレーションするサポートを行います。テスト中に問題が発生しデバッグが必要な場合、アリオンのSITチームがログファイルの収集や、リモートサービス接続の設定、コンポーネントの交換、ソフトウェア/ファームウェアの更新などを行い、さらにROM/BIOSのフラッシュなどの作業もサポートします。こうした包括的なサービスにより、お客様が現場に出向く機会を大幅に減らし、さらにはラボの現場に全く立ち入ることなく、すべてのテストプロジェクトを完了することができます。