En luftboble kan koste millioner
Slik brukes vakuumovn til å sikre pålitelig elektronikk i autonome undervannsfartøy – ned til 6 000 meters dyp.
Kortversjon
- En eneste luftboble i elektronikkinnkapslingen kan ødelegge et AUV-fartøy til millionverdi.
- Fraunhofer IOSB-AST bruker Memmert VO101 vakuumovn for å kapsle inn elektronikk i silikongelé – helt uten luftbobler.
- Prosessen kjøres ved 5 mbar og romtemperatur i 2–5 minutter.
- Trykknøytral konstruksjon krever at det indre trykket matcher omgivelsene – ned til 6 000 meter.
- Relevante bruksområder: offshore, vindmølleparker, rørledningsinspeksjon og undersjøisk forskning.
Dyphavet: mer ukjent enn månen
I Nordsjøen foregår det daglig undersjøisk aktivitet – fra inspeksjon av rørledninger og vindmøllefundamenter til kartlegging av havbunnen. I dette krevende miljøet er utstyrets pålitelighet avgjørende. Professor Dr.-Ing. habil. Thomas Rauschenbach ved Fraunhofer IOSB-AST i Ilmenau har jobbet med undervannsteknologi i 25 år, og setter det på spissen:
“Månens overflate er bedre kartlagt enn havbunnen – og selv verdensrommet stiller mindre krav til materialers holdbarhet og robusthet enn dyphavet.”
Prof. Dr.-Ing. habil. Thomas Rauschenbach, Fraunhofer IOSB-AST
Det er nettopp denne ekstreme utfordringen som driver utviklingen av autonome undervannsfartøy (AUV-er) ved instituttet. Disse kjøretøyene kan dykke ned til 6 000 meter og motstå et trykk som umiddelbart ville knust konvensjonelle fartøy.
Trykknøytral konstruksjon
Tradisjonelle undervannsfartøy er bygd med trykkresistente ytterskall. DEDAVE-fartøyene (Deep Diving AUV for Exploration) fra Ilmenau tar en annen tilnærming: de er trykknøytrale. Det betyr at det indre trykket i alle komponenter er identisk med det ytre vanntrykket til enhver tid.
På 10 meters dyp er trykket 1 bar. I Mariana-gropen – jordens dypeste punkt – er det 1 000 bar. Den trykknøytrale konstruksjonen gir fordeler som:
– Større dybde og lengre operasjonstid
– Lettere og mer kompakt design
– Bedre manøvreringsevne
– Mer effektiv datainnsamling
Hvorfor er én luftboble nok til katastrofe?
Her kommer vakuuminnkapslingen inn. Elektronikken i AUV-ene innkapsles i silikongelé for beskyttelse mot trykk, kulde og saltvann. Men hvis det sitter luftbobler i geléen, oppstår det kritiske problemer:
– Trykkskader: Luft er komprimerbar – silikongelé er det ikke. Under stigende vanntrykk vil bobler kollapse og deformere sensitiv elektronikk.
– Isolasjonssvikt: Luftbobler bryter ned silikonens isolerende egenskaper og kan forårsake kortslutning.
– Brudd på trykknøytralitet: Selv én boble forstyrrer det nøye kalibrerte trykk-likevektssystemet.
– Materialslitasje: Over tid endrer bobler størrelse og posisjon under varierende trykk, noe som skaper stresspunkter og materialutmattelse.
– Korrosjon: Luftlommer skaper sårbare punkt der sjøvann kan trenge inn og starte korrosjon.
Memmert VO101 – løsningen
For å eliminere alle luftbobler bruker Fraunhofer-teamet Memmert Vakuumovn VO101. Prosessen er enkel, men kritisk: elektronikkkomponentene plasseres i silikongelé og avgasses ved 5 mbar og romtemperatur i 2–5 minutter – uten behov for varme.
Før de anskaffet VO101 brukte labben en enklere vakuumklokke og pumpe. Etter grundig evaluering valgte de Memmert-modellen på grunn av:
– Romslig kammer i kompakt design
– Bredt trykkområde (5–1 100 mbar) for presis reproduserbarhet
– Stabil trykkstyring
– Brukervennlig grensesnitt
– Integrert vakuumpumpe og pumpstyring
Relevans for Nordsjøen og norsk industri
Teknologien som beskrives her er direkte relevant for norsk offshore-industri. AUV-er og ROV-er brukes allerede til inspeksjon av rørledninger, kaianlegg, dammer og havvindsmølleparker i Nordsjøen. Korrekt innkapsling av elektronikk er avgjørende for at utstyret skal fungere pålitelig under ekstremt trykk og i korrosivt sjøvann.
Vakuumavgassing med Memmert VO er ikke utelukkende for dypseavforskning – teknikken brukes i alle bransjer der luftbobler i innstøpte komponenter kan forårsake funksjonsfeil: fra undervannssensorer til industriell elektronikk.
