Was leistet eine Umweltüberwachungskammer?

Baumaterialien, Arzneimittel, Textilien, Präzisionsinstrumente, elektronische Bauteile, aber auch Getränke und Lebensmittel: Fast alle Produkte, die uns im Alltag umgeben, müssen eine Reihe strenger, von internationalen Gremien anerkannter Tests , bevor sie auf den Markt kommen dürfen.

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Viele dieser Tests dienen der Bewertung der Auswirkungen verschiedener Umwelteinflüsse auf ein Produkt. Die Klimakammer ist das Instrument, mit dem diese Tests durchgeführt werden.

Was versteht man unter Umweltkontrolle?

Unter Umweltkontrolle versteht man die Exposition eines Materials oder Produkts gegenüber einer Reihe von Umwelteinflüssen in einer kontrollierten Umgebung.

Diese Simulation bildet die atmosphärischen Bedingungen nach, denen das Material oder Produkt während seines gesamten Lebenszyklus ausgesetzt sein wird. Die in den Tests reproduzierbaren Umweltparameter reichen von den gängigsten wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit bis hin zu spezifischeren Tests wie Sonneneinstrahlung, Korrosion und verschiedenen Niederschlagsarten, die mit Präzisionsinstrumenten simuliert werden.

Das Laborinstrument , mit dem wir all diese Umweltfaktoren nachbilden können, ist die Klimakammer.

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Gibt es einen Unterschied zwischen einer Klimakammer und einer Umweltkammer?

Klimakammer ist die allgemeine Bezeichnung für alle Geräte, die Umweltkontrolltests durchführen. Sie ist aber auch die spezifische Bezeichnung für die Standardversion dieser Laborgeräte. Wenn wir von einer Umweltkontrollkammer sprechen, meinen wir hingegen die Umweltkammer , die sich in einigen Punkten deutlich unterscheidet.

Die Klimakammer hat im Allgemeinen einen Temperaturbereich zwischen 0 und 70°und kann  mit entsprechenden Modifikationen ein Maximum von -30 bis 80° erreichen.

Die Klimakammer hingegen übertrifft sie in beiden Extremen: In ihrer Standardausführung hat sie einen Bereich von -70° bergab und 180° bergauf, aber einige Kammern können sogar -80° erreichen. 

Aus diesem Grund wird die Klimakammer für sogenannte Extremtemperaturtests verwendet, die in vielen Sektoren unerlässlich sind, darunter die Automobil-, Militär-, Luft- sowie die Elektronikindustrie im Allgemeinen.

Hier finden Sie unseren Artikel zum Thema Fahrzeugtests , der auch die Prüfung verschiedener elektronischer Bauteile umfasst.

Die FDM-Umweltkontrollkammer

Die FDM-Umweltkammer ist das perfekte Werkzeug zur Durchführung von Umweltkontrolltests an allen Produkten und Materialien, die extreme Prüfungen erfordern, um nach internationalen Standards zugelassen zu werden.

Zusätzlich zu den Temperatur- und Feuchtigkeitsparametern kann die FDM-Klimakammer mit weiteren Instrumenten ausgestattet werden , um andere grundlegende Tests durchzuführen, wie zum Beispiel den Korrosionstest in der Klimakammer oder den Sonnenexpositionstest mit einem Ultraviolett-LED-Beleuchtungssystem.

Für weitere Modifikationen und individuelle Anpassungen Ihrer Klimakammerzögern Sie nicht, uns zu kontaktieren: Die Techniker von FDM stellen ihre Professionalität in den Dienst des Kunden, um alle seine Bedürfnisse zu erfüllen.

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Referenzstandards

• IEC 60068-1:2013 – Umweltprüfungen – Teil 1: Allgemeines und Leitfaden. Allgemeine Referenz für alle Umweltprüfungen an Bauteilen und Geräten.
• IEC 60068-2 (vollständige Reihe) — Spezielle Verfahren: -1 Kälte (Ab), -2 trockene Hitze (Bb), -30 zyklische feuchte Hitze (Db), -78 stetige feuchte Hitze (Cab).
• MIL-STD-810H (2019) — Umwelttechnische Überlegungen und Labortests, US-Militärstandard mit 29 Umweltmethoden.
• ISO 16750-4:2023 — Straßenfahrzeuge – Umgebungsbedingungen und Prüfung elektrischer und elektronischer Geräte – Teil 4: Klimatische Belastungen.
• RTCA DO-160G — Umgebungsbedingungen und Testverfahren für Bordgeräte, Avionik-Referenz.
• ECSS-Q-ST-70C — Werkstoffe, mechanische Teile und Prozesse, ESA-Standard für Weltraumausrüstung.

Autoritative Quellen

• IEC – Internationale Elektrotechnische Kommission. Internationale Normungsorganisation für Elektrotechnik, verantwortlich für die Normenreihe IEC 60068 für Umweltprüfungen.
• ASTM International. Amerikanische Normungsorganisation mit Hunderten von Methoden für Klimatests in allen Sektoren.
• RTCA, die Normungsorganisation für Avionik, veröffentlicht DO-160, den globalen Maßstab für die Umweltqualifizierung in der Luft- und Raumfahrt.
• ECSS – Europäische Zusammenarbeit für Weltraumstandardisierung. ESA-Industrie-Kooperationssystem für Standards im Raumfahrtsektor.

Häufig gestellte Fragen zu Klimakammern

Worin besteht der technische Unterschied zwischen einer Klimakammer und einer Umweltkammer?

Der Unterschied liegt in Größe und Leistung. Eine Standard-Klimakammer arbeitet typischerweise im Bereich von -25 °C bis +70 °C (manche bis zu -40 °C/+85 °C) mit einer RH. Sie ist für Stabilitätsprüfungen nach ICH Q1A/B (Pharmazeutika), Textilprüfungen nach ISO 139 und die Konditionierung von Unterhaltungselektronik vorgesehen. Die Umweltkammer erweitert den Bereich auf -70 °C bis +180 °C (in speziellen Konfigurationen bis zu -80 °C/+200 °C) mit schnelleren Temperaturrampen (3–15 °C/min). Sie ist erforderlich für die Qualifizierung nach AEC-Q100 (Automobilindustrie), MIL-STD-810 und RTCA DO-160 (Luft- und Raumfahrt) sowie JEDEC (Halbleiterindustrie). Der konstruktionstechnische Unterschied liegt im Kältesystem: Klimakammern nutzen eine einfache Kaskade mit R449A/R452A, Umweltkammern benötigen hingegen eine doppelte Kaskade mit R507/R23 oder R508B, um bei hohen Wärmelasten -70 °C zu erreichen. Auch Isolierung, Türen und Kammermaterialien unterscheiden sich, um höchste Leistung zu gewährleisten.

Welche Umweltparameter werden am häufigsten im Labor simuliert?

Die wichtigsten Faktoren, die in der Klimakammer nachgebildet werden, sind: Temperatur (erweiterte Bereiche -70/+180 °C für die Qualifizierung in der Raumfahrt und der Automobilindustrie); relative Luftfeuchtigkeit (10-98 % RH mit psychrometrischer Regelung); Sonneneinstrahlung über Xenon- oder Metallhalogenidlampen gemäß ISO 4892, ASTM G155, mit einer Bestrahlungsstärke von 0,35-1,2 W/m²/nm bei 340 nm; Salzsprühnebel für Korrosionsprüfungen nach ISO 9227 NSS/AASS/CASS; Druck für Höhenprüfungen (bis zu 100.000 Fuß für die Luft- und Raumfahrt). Vibrationsprüfung gemäß MIL-STD-810 Methode 514. Weitere spezifische Parameter umfassen kontrollierte Atmosphären (O₂/N₂/CO₂) für Lagersimulationen, Staub und Sand (IEC 60529 IP6X), Regen (IEC 60529 IPX5/IPX6/IPX7) sowie Frost-Tau-Wechsel für Baumaterialien. Hochwertige Klimakammern integrieren mehrere Parameter in eine einzige, synergistische Testumgebung.

Welche thermische Gleichmäßigkeit ist für die Automobilqualifizierung nach AEC-Q100 erforderlich?

AEC-Q100 bezieht sich auf IEC 60068-2-14 Nb für Temperaturwechselbeanspruchung und JESD22-A104 für Temperaturwechselbeanspruchung, jeweils mit einer Sollwerttoleranz von ± 3 °C bezogen auf die Probe und einer Kammerhomogenität von ± 2 °C im Nutzvolumen. Für die anspruchsvolleren Klassen (Klasse 0: -40/+150 °C, Klasse 1: -40/+125 °C) sind Klimakammern mit Aufheiz-/Abkühlraten von 5–10 °C/min, einer zeitlichen Stabilität von ± 0,5 °C, Backup-Sensoren und redundanter Steuerung erforderlich. Das von den Proben belegte Volumen darf 30 % des Nutzvolumens nicht überschreiten, um die Homogenität zu gewährleisten. Die Kammern müssen IQ/OQ/PQ-qualifiziert sein, mit einer 9-Punkt-Kartierung im Leerlauf und 5-Punkt-Kartierung unter repräsentativer Last. Für die Betriebsklasse 0 (extreme Bedingungen im Motorraum) wird eine Kammer mit einem erweiterten Temperaturbereich von -50 bis +170 °C empfohlen, um einen Sicherheitsspielraum für die Sollwerte zu gewährleisten. Eine kontinuierliche Aufzeichnung (mindestens 1 Hz) mit Protokollierung ist eine typische OEM-Anforderung.

Wie ist das Kammervolumen im Verhältnis zu den Prüfkörpern zu dimensionieren?

Grundsätzlich sollte das Probenvolumen ≤ 30 % des nutzbaren Kammervolumens, mit einem Mindestabstand von 100 mm zu den Wänden und 50 mm zwischen den Proben. Bei dynamischen Tests mit schnellen Temperaturrampen ist die Regel strenger: ≤ 20 %, da die thermische Masse der Proben die Übergänge verlangsamt. Für Qualifizierungstests mit mehreren Chargen (z. B. 20–50 statistische Proben) ist eine Bodenkammer mit einem Volumen von > 500 Litern erforderlich. Für die Forschung und Entwicklung einzelner Geräte ist eine Tischkammer mit 50–200 Litern ausreichend. Die Luftströmung muss an allen exponierten Oberflächen ≥ 0,5 m/s betragen. Bei aktiver thermischer Belastung (Proben unter Einbrennleistung) muss das Kühlsystem sowohl die thermische als auch die elektrische Last der Proben abführen: Die Berechnung umfasst P_{_gesamt} = P_{_Last} + Q<sub>_Wände + Q<sub>_{Luftaustausch}, wobei der Kompressor für den ungünstigsten Fall dimensioniert wird. FDM bietet Kataloge mit Last-Temperatur-Kurven für jedes Modell an.