Anche se il difetto è invisibile, il guasto non lo è di certo
Pubblicato il 20 Luglio 2026 a Produzione sostenibile
Anche se il difetto è invisibile, il guasto non lo è di cer
Ispezione 3D a raggi X per inverter e moduli di potenza per veicoli elettrici: come il VT-X850 di OMRON individua i difetti invisibili
Il mercato automobilistico globale ha subito una trasformazione senza precedenti, guidata dall'accelerazione dell'elettrificazione negli ultimi anni. I costruttori di automobili hanno investito massicciamente nei veicoli elettrici e ibridi. Questa transizione ha portato con sé una nuova sfida industriale: garantire le prestazioni ottimali dei componenti elettronici che governano la conversione e la gestione dell'energia in questi veicoli.
Al cuore di questa rivoluzione tecnologica si trovano i sistemi di potenza: batterie ad alta tensione, moduli IGBT, MOSFET, convertitori DC/DC e, soprattutto, gli inverter, i veri centri nevralgici del gruppo motopropulsore elettrico*.
Questi componenti sono fondamentali per la gestione dell'energia, la conversione della corrente e la protezione degli altri componenti del veicolo. La loro affidabilità è essenziale per garantire la sicurezza, le prestazioni e la longevità dei veicoli elettrici. Tuttavia, questi sistemi di potenza rappresentano una sfida particolare per l'industria automobilistica: il loro design sempre più complesso, multistrato e compatto, unito alle alte temperature e correnti in gioco, rende difficile individuare difetti invisibili a occhio nudo.
È qui che entrano in gioco isistemi di ispezione a raggi X, che offrono una soluzione di prove non distruttive (PND) per ispezionare l'interno dei componenti, identificare i difetti nascosti e garantire la qualità della produzione.
Le sfide specifiche degli inverter nell'elettrificazione dell'automotive
Gli inverter nei veicoli elettrici e ibridi svolgono un ruolo fondamentale: convertono la corrente continua (CC) delle batterie in corrente alternata (CA) per alimentare il motore elettrico.
Questi componenti devono soddisfare requisiti di prestazione molto stringenti:
- Resistenza termica: gli inverter devono sopportare cicli termici ripetuti senza deteriorarsi.
- Alta densità di corrente: nei circuiti scorrono correnti elevate, che richiedono una progettazione di alta precisione.
- Durabilità: la vita utile di questi componenti deve essere massimizzata senza compromettere le prestazioni.
- Sicurezza: un guasto a un inverter può causare il blocco del motore o, nel peggiore dei casi, mettere a rischio la sicurezza degli occupanti del veicolo.
Una delle principali sfide per i produttori è il rilevamento dei difetti interni in componenti complessi, come le saldature dei moduli di potenza e le delaminazioni del substrato, invisibili alle ispezioni ottiche convenzionali. Per garantire prestazioni ottimali ed evitare guasti prematuri, un'ispezione accurata in ogni fase della produzione è imprescindibile.
Una leva strategica per la competitività europea
In Europa, su un mercato automotive sempre più competitivo, la padronanza dell'ispezione dei dispositivi di potenza sta diventando un fattore di differenziazione determinante. La domanda di veicoli elettrici è in forte crescita, ma i margini restano stretti e le esigenze di qualità sono più elevate che mai.
Le soluzioni di ispezione possono offrire ai produttori europei un importante vantaggio competitivo, consentendo il rilevamento dei difetti in una fase molto precoce del processo produttivo. Questa precisione contribuisce a ridurre i resi da parte dei clienti, a ottimizzare le prestazioni dei prodotti e a soddisfare i requisiti stringenti delle certificazioni e degli audit dei costruttori automobilistici.
Soluzioni di ispezione adattate alle sfide dell'elettrificazione automotive
OMRON è un operatore globale di riferimento nelle tecnologie di automazione industriale e controllo qualità, con oltre 90 anni di esperienza nei sistemi di controllo e automazione. L'azienda sviluppa soluzioni di visione artificiale, metrologia automatizzata e ispezione a raggi X per settori ad alta esigenza qualitativa come l'elettronica, l'automotive, i semiconduttori e l'aerospaziale.
Inverter, moduli IGBT, MOSFET e altri componenti di potenza si distinguono per la loro complessità interna. Incorporano molteplici strati di materiali, substrati DCB (Direct Copper Bonding), semiconduttori sensibili e massicce giunzioni di brasatura. I difetti che possono presentarsi in questi componenti non sono spesso visibili a occhio nudo e possono causare guasti gravi se non rilevati in tempo.
Per far fronte a queste sfide, OMRON ha sviluppato il VT-X850, basandosi sulla sua piattaforma VT-X750, inizialmente progettata per i PCB ad alta densità e i componenti a montaggio superficiale (SMD).
Il VT-X850 di OMRON è un sistema di ispezione 3D a raggi X ad alta risoluzione. Attraverso la tomografia computerizzata (TC), ricostruisce immagini tridimensionali dettagliate della struttura interna dei componenti, consentendo il rilevamento di difetti invisibili ai metodi di ispezione ottica convenzionali. Il VT-X850 estende le capacità del VT-X750 per rispondere alle esigenze specifiche dell'ispezione dei dispositivi di potenza, offrendo un'ispezione 3D ad alta risoluzione a raggi X che permette di osservare ogni strato dei componenti senza danneggiarli.
Il VT-X850 offre un'analisi approfondita dei componenti, rilevando:
- Vuoti interni sotto i chip IGBT o MOSFET
- Difetti di saldatura (saldature fredde, bolle d'aria, contaminazione)
- Distacchi del substrato o microcrepe invisibili
- Problemi di allineamento nelle strutture multistrato
Le prove non distruttive a raggi X sono essenziali per garantire che questi componenti possano resistere alle elevate sollecitazioni termiche ed elettriche a cui sono sottoposti durante il loro utilizzo nei veicoli elettrici. Il VT-X850 assicura un rilevamento avanzato dei difetti nelle prime fasi della produzione.
Un caso reale: risultati concreti per un produttore globale di veicoli elettrici
Uno dei maggiori attori mondiali nell'elettrificazione dell'automotive, specializzato nella progettazione e produzione di inverter per veicoli elettrici, ha integrato il VT-X850 di OMRON nelle proprie linee produttive per ispezionare i moduli di potenza più complessi.
Le sfide affrontate da questo cliente erano molteplici:
- Tassi di rilevamento insufficienti per alcuni difetti interni complessi nei moduli di potenza. ·
- Variabilità del processo sui modelli di inverter più sofisticati, che non potevano essere ispezionati in modo soddisfacente con le tecnologie esistenti.
- Necessità di ridurre i DPPM (difetti per milione di unità) mantenendo al contempo elevate cadenze produttive.
Dopo una rigorosa fase di valutazione, il produttore ha scelto di integrare il VT-X850 nelle sue linee di produzione più critiche, dedicate ai componenti ad alta tecnologia utilizzati nei veicoli elettrici di nuova generazione.
I risultati sono stati notevoli:
- Significativo miglioramento del tasso di rilevamento dei difetti interni, inclusi difetti di saldatura e distacchi sotto chip.
- Riduzione dei resi per qualità grazie al rilevamento precoce di difetti invisibili, prevenendo guasti prematuri dei moduli.
- Ottimizzazione del processo produttivo grazie a una migliore tracciabilità e a un controllo qualità più preciso, che ha consentito di stabilizzare i parametri di produzione.
- Aumento della fiducia dei clienti, poiché le prestazioni di questi moduli hanno superato le aspettative in termini di durabilità e sicurezza.
Conclusione
L'elettrificazione dell'industria automobilistica e le crescenti esigenze sull'elettronica di potenza, inclusi gli inverter, stanno guidando lo sviluppo di soluzioni di ispezione sempre più sofisticate. Il VT X850 di OMRON si posiziona come uno strumento essenziale per garantire la qualità e l'affidabilità dei componenti di elettronica di potenza nei veicoli elettrici.
Per ulteriori informazioni, visitate OMRON Inspection Systems
*Il gruppo motopropulsore elettrico comprende tutti i componenti responsabili della generazione e della trasmissione della propulsione in un veicolo elettrico. I moduli IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistors) sono interruttori a semiconduttore che controllano con precisione correnti elettriche ad alta potenza. I MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors) svolgono una funzione di commutazione analoga, tipicamente a frequenze più elevate e per fasce di potenza inferiori. I convertitori DC/DC regolano i livelli di tensione tra le diverse parti del sistema elettrico; ad esempio, abbassano la tensione della batteria ad alta tensione per alimentare i sistemi a 12 V del veicolo. Gli inverter convertono la corrente continua (CC) immagazzinata nella batteria nella corrente alternata (CA) necessaria per azionare il motore elettrico, e rappresentano il componente centrale che governa le prestazioni e l'efficienza energetica del veicolo.
