Bei der Herstellung von Leiterplatten für die Eisenbahnindustrie müssen bestimmte Anforderungen berücksichtigt werden, wobei Brandprüfung ein Schlüsselwort ist. Lesen Sie mehr über die Norm EN 45545-2 und erfahren Sie, wie einer der Kunden von NCAB, Leroy Automation, die Prüfung seiner Leiterplatten handhabt und wie NCAB ihn dabei unterstützt.
Die Eisenbahnindustrie hat keine gesonderten Anforderungen an die Herstellung und Akzeptanz von Leiterplatten. Es gibt jedoch eine sehr wichtige Anforderung für die Brandprüfung – EN-45545-2. Deshalb ist es wichtig, im Zusammenhang mit der Eisenbahnindustrie auf die Brand-/Rauchschutzvorschriften zu verweisen, die die Sicherheit und Evakuierung von Fahrgästen, Begleitpersonal und potenziellen Rettungsdiensten gewährleisten sollen.
Wichtige Normen für Brandschutz und Sicherheit
Auf europäischer Ebene muss die Norm EN 45545-2 (Brandschutz in Schienenfahrzeugen) angewendet werden. Diese Norm besteht zusätzlich neben bestehenden, länderspezifischen Normen.
Die festgelegten Prüfungen des Brandverhaltens zielen darauf ab, die Produkte entsprechend ihrer Endanwendung (elektrische Geräte, Sitze, Fußböden, Wände, Decken usw.) zu qualifizieren und müssen bestimmen Anforderungsstufen entsprechen (von R1 bis R24).
Für jede Anforderung gibt es eine Reihe von Tests. Diese Tests zielen hauptsächlich darauf ab:
- Qualifizierung der Entflammbarkeit der Materialien
- In welchem Umfang die Materialien zu einem Brand beitragen
- Die Rauchentwicklung bei einem Brand (Toxizität und Trübung)
- Flammenausbreitung.
Die Norm EN 45545-2* kann ebenfalls angewandt werden, ergänzt durch das STM-S-001 oder SAM-S-002. In diesem Fall wird ein Bericht erstellt, der die Klassifizierungsstufe HL1/HL2/HL3** gemäß der geforderten Norm R24/R25 angibt, eventuell ergänzt durch einen Teil von R22.
* Die grundlegenden Anforderungen der EN 45545-2
1/ Allgemeines
2/ Anforderungen an das Brandverhalten von Werkstoffen und Bauteilen
3/ Anforderungen an die Feuerbeständigkeit von Feuerschutzwänden;
4/ Brandschutzanforderungen an die Konstruktion von Schienenfahrzeugen;
5/ Brandschutzanforderungen für elektrische Ausrüstungen einschließlich Oberleitungsbusse, gelenkte Busse und Magnetschwebebahnen
6/ Brandmanagement und Kontrollsysteme;
7/ Brandsicherheitsanforderungen für Anlagen für brennbare Flüssigkeiten und brennbare Gase.
** Die Risikostufen hängen von der Evakuierung des Zuges ab
HL1: Straßenbahn (fährt nicht durch einen Tunnel)
HL2: TGV, TER, RER (80% des Marktes) Schnell und kann Tunnel durchfahren
HL3: U-Bahn, Schlafwagen (fährt durch Tunnel)
| Bezeichnung der Prüfungen | Beschreibung der Prüfungen |
| EN 45545 NF F 16-101 STM-S-001 | Prüfungen gemäß R25/Klassifizierung I NF EN 60695-2-11 Glühdrahtprüfung |
| Prüfung nach ITC PNL-Kriterium der R22-Anforderung (STM-S-001) und Klassifizierungstest F NF X 70-100 Gasanalyse | |
| Ergänzungsprüfung Klassifizierung F (2/2) NF X 10-702 Bestimmung der Rauchgastrübung |
Die von NCAB getesteten Wechselwirkungen zwischen Material und Lötstoppmaske sind:
FR4 Tg150 IT158TC + Taiyo PSR4000-GHP3X + AVR80BA
FR4 Tg170 S1000-2* + Taiyo PSR4000-GHP3X + AVR80BA Grüner Lötstopplack
FR4 Tg170 S1000-2M + Taiyo PSR4000-G23K Grüner Lötstopplack + AVR80BA
FR4 Tg170 EM827 + Taiyo PSR4000-GHP3X + AVR80BA
*Das S1000-2-Material könnte in Zukunft durch das S1000-2M ersetzt werden.
Gemäß EN 45545-2: “Eine geprüfte Referenz entspricht einer bestimmten Dicke des Laminats + einer Marke und Dicke der Lötstoppmaske + einer Marke und Dicke der Schutzlackierungs”. Von NCAB qualifizierte Dicke: 1,6 mm.
Um die Norm EN 45545-2 zu vertiefen, haben wir mit Vincent Laborde, Ingenieur bei Leroy Automation, gesprochen.
Leroy Automation wurde 1983 gegründet und ist Teil einer französischen Gruppe, zu der FEDD, Leroy Automation, Phenix und Team 31 gehören, die 2021 vom Investmentfonds Argos übernommen wurde. Leroy Automation entwickelt, fertigt und vertreibt Automatisierungsprodukte und -komponenten für den Eisenbahn-, Militär- und Industriemarkt. Zu seinen Kunden zählen Alstom, Bombardier, RATP und SNCF.
Zweck: Schutz der Menschen
Die Norm EN 45545-2 ist von höchster Bedeutung, wenn es um Leiterplatten für die Eisenbahnindustrie geht. Vincent Laborde kann erklären, warum sie für die Kunden so wichtig ist.
“Die Kunden verwenden diese Norm aus Sicherheitsgründen. Feuer-/Rauchnormen gibt es in der Eisenbahnindustrie schon seit Jahren. Sie war der erste Verkehrsträger, der sie anwandte, und die Normen für die Luftfahrt wurden nach dem Vorbild der Eisenbahn entwickelt. Sie müssen angewandt werden, um zu verhindern, dass sich Unfälle, die sich bereits ereignet haben, wiederholen. Ihr Zweck ist der Schutz der Menschen. Manchmal mögen diese Normen kompliziert erscheinen, aber es ist unerlässlich, sie anzuwenden”, sagt M. Laborde. Vor allem Kabel sind sehr restriktiv, da sie einen Brandherd darstellen. Das Kabel verhält sich wie ein Docht, der die Flamme von einem Produkt auf ein anderes überträgt und das Brandphänomen vergrößert.
“Die Brand-/Rauchschutznorm ist gut gemacht, weil sie die Gruppierungen berücksichtigt. Unsere Kunden wenden diese Normen auf Wunsch der Zugbetreiber an, einfach aus Sicherheitsgründen. Die Ursachen für einen Brand können vielfältig sein: eine Erhitzung beim Bremsen, die Funken erzeugt, oder ein Akt von Vandalismus (z. B. Zigaretten)”, sagt M. Laborde.
Die wichtigsten Parameter, die bei der Qualifizierung zu berücksichtigen sind, sind die Normen, die sie festlegen.
“Das Wichtigste ist das Zusammenspiel der Materialien (FR4, Lötstoppmaske und Schutzlackierung). Das ist nach wie vor eine chemische Angelegenheit, die im Labor getestet werden muss. Es gibt zu viele Unbekannte, als dass sich die Feuerbeständigkeit mit Computermodellen lösen ließe. Die Norm wird je nach Bauteil unterschiedliche Anforderungen festlegen”, sagt M. Laborde.
Bei Leiterplatten bedeutet dies ein Zusammenspiel der Materialien: zum Beispiel ein TG 150-Material, eine TAIYO PSR4000-Lötstoppmaske und eine AVR-80BA-Schutzlackierung. Diese Kombination kann völlig unterschiedlich reagieren, weshalb die gesamte Interaktion zwischen den drei Elementen validiert werden muss.
“Vor 10-15 Jahren haben wir die Lötstoppmaske nicht berücksichtigt, aber wir haben in den Ergebnissen gesehen, dass sie einen großen Einfluss hat, weil sie die erste Schicht ist. Außerdem müssen wir die verschiedenen Gruppierungen berücksichtigen, wenn mehrere elektronische Platinen nebeneinander liegen, weil sie das Feuer aufeinander übertragen können”, sagt M. Laborde.
“Es ist das Gewicht, das in Betracht gezogen wird. Unter 10 Gramm brennbarem Material werden die Bauteile nicht berücksichtigt, da die Energie, die sie beim Brennen erzeugen, sehr gering ist. Das Bauteil selbst kann mehr als 10 Gramm wiegen, nur das brennbare Material darf dieses Gewicht gemäß der Norm nicht überschreiten”, sagt M. Laborde.
Vincent Laborde erklärt, dass das größte Risiko für Leroy Automation im Falle einer Nichteinhaltung der Parameter ein Kurzschluss an einem seiner Produkte wäre. Im Falle eines Brandes muss das Produkt in der Lage sein, das Feuer einzudämmen.
“Grob gesagt ähnelt der Flammentest dem Stofftiertest für Kinder: Das Stofftier wird eine gewisse Zeit lang einer Flamme ausgesetzt, dann wird die Flamme abgeschaltet. Der Stofftier darf nicht weiterbrennen und ausbrennen. Bei der Leiterplatte ist es genau dasselbe Prinzip. Vor 15 Jahren waren die ersten Tests katastrophal, die ganze Leiterplatte ging nach 10 Sekunden in Rauch auf.“
Vincent Laborde
Ingenieur, Leroy Automation
“Wenn das Produkt diese Norm nicht erfüllt und einen Brand in einem Zug verursacht, wird Leroy Automation zur Verantwortung gezogen. Wenn das Produkt hingegen einen Brand in einem Zug verursacht und das Unternehmen die Einhaltung der Norm EN 45545-2 nachweist, wird es nicht haftbar gemacht. Ein Zug hat einen Wert von mehreren Millionen Euro, so dass das Risiko für Leroy Automation vor allem finanzieller Natur ist, ganz zu schweigen von den Menschenleben, die unbezahlbar sind”, sagt M. Laborde.
Da es um Menschenleben und ein potenziell großes finanzielles Risiko geht, ist die Prüfung der Leiterplatten von höchster Bedeutung. Vincent Laborde erklärt, wie Leroy Automation bei der Prüfung vorgeht.
“Die Prüfung von Leiterplatten bei Leroy Automation ist genau dasselbe. Leroy Automation hat NCAB France seinerzeit empfohlen, die Prüfungen mit CREPIM durchzuführen. Wir befolgen die Kriterien R24, R25 und R22. Wir versuchen, es unserem Hauptkunden, der SNCF, leicht zu machen, das STMS direkt auszufüllen. Auch wenn wir die Normen EN 45145-2 und STMS 001 einhalten müssen, sind die durchgeführten Tests die gleichen: Flamme und Toxizität”, sagt M. Laborde.
Er zieht Parallelen zur Prüfung von Leiterplatten und zur Prüfung von Stofftieren, die für Kinder hergestellt werden.
“Grob gesagt ähnelt der Flammentest dem Stofftiertest für Kinder: Das Stofftier wird eine gewisse Zeit lang einer Flamme ausgesetzt, dann wird die Flamme abgeschaltet. Der Stofftier darf nicht weiterbrennen und ausbrennen. Bei der Leiterplatte ist es genau dasselbe Prinzip. Vor 15 Jahren waren die ersten Tests katastrophal, die ganze Leiterplatte ging nach 10 Sekunden in Rauch auf.“ , schließt M. Laborde.
Es gibt auch den Heißdrahttest. Dabei handelt es sich um einen Draht, der auf 850 Grad erhitzt und auf die Leiterplatte geklebt wird. Das Ziel ist, dass sich die Leiterplatte nicht entzündet. Es gibt mehrere Gefahrenstufen, die von HL1 bis HL3 (die höchste) reichen, je nach Art der Evakuierung der Züge.
“Der R22 ist nicht mehr von der Norm EN 45145 betroffen, aber die SNCF verlangt weiterhin diesen Test, um die Trübung des Rauches zu messen. Wenn ein Zug evakuiert werden muss und der Rauch sehr dicht ist, ist die Sicht eingeschränkt. Diese Gaswerte werden von Leroy Automation geprüft. Es gibt 6 Stufen von Gasen, die für den Menschen giftig sind”, sagt M. Laborde.
Die Prüfung der Leiterplatten auf Entflammbarkeit erfolgt streng nach den Routinen und würde spezielle Bereiche dafür erfordern, eine kostspielige Angelegenheit, könnte man meinen. Bei Leroy Automation hat man dafür eine gute Lösung gefunden.
“Die Tatsache, dass einige Hersteller wie NCAB die Materialinteraktion validieren, ist sehr nützlich für Leroy Automation, das sich auf diese Tests verlassen kann, ohne sie erneut durchführen zu müssen. Wir haben kein eigenes Labor für die Durchführung der Tests in unseren Einrichtungen, sondern arbeiten mit zwei unabhängigen Labors zusammen: CREPIM oder LNE (Laboratoire National de Métrologie et d’Essais), um unsere Tests durchzuführen”, sagt M. Laborde.
Die Validierung des Zusammenspiels der Materialien ist sowohl für neue als auch für bestehende Kunden von NCAB ein eindeutiger wirtschaftlicher Vorteil. NCAB kann die Konformität bescheinigen und einen Bericht erstellen, der die Kunden beruhigt.
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