Quando si producono circuiti stampati per il settore ferroviario, è necessario tenere conto di alcuni requisiti: fuoco e test sono le parole chiave. In questo articolo vi parleremo dello standard EN 45545-2 e vi racconteremo come uno dei clienti di NCAB, Leroy Automation, gestisce il collaudo dei propri circuiti stampati con il supporto di NCAB.
L’industria ferroviaria non ha requisiti specifici per la produzione e l’accettabilità dei PCB. Tuttavia, esiste un requisito molto importante per le prove antincendio: la norma EN-45545-2. Per questo motivo, quando si parla di settore ferroviario, è importante fare riferimento alle norme antincendio e antifumo volte a garantire la sicurezza e l’evacuazione dei passeggeri, del personale di accompagnamento e dei potenziali servizi di soccorso.
Standard importanti per l’antincendio e la sicurezza
Su scala europea, deve essere applicata la norma EN 45545-2 (“Protezione dal rischio di incendio nei veicoli ferroviari”). Questo standard coesiste ancora con regolamentazioni specifiche per ogni Paese.
Le prove di reazione al fuoco definite mirano a qualificare i prodotti in base alle loro applicazioni finali (apparecchiature elettriche, sedili, pavimenti, pareti, soffitti, ecc.) e devono soddisfare un livello di requisiti corrispondente (requisiti che vanno da R1 a R24).
Per ogni requisito è prevista una serie di test, principalmente finalizzati a:
● Qualificare l’infiammabilità dei materiali.
● Comprendere in quale misura i materiali contribuiscono allo scoppiare di un incendio.
● Valutare il fumo rilasciato in caso di incendio (tossicità e opacità).
● Quantificare la propagazione delle fiamme.
È possibile applicare anche la norma EN 45545-2, completata da STM-S-001 o SAM-S-002. In questo caso, si ottiene un rapporto che menziona il livello di classificazione HL1/HL2/HL3* secondo la norma richiesta R24/R25, eventualmente integrata da una parte della R22.
* I requisiti essenziali della norma EN 45545-2
1/ Generale;
2/ Requisiti per il comportamento al fuoco di materiali e componenti;
3/ Requisiti di resistenza al fuoco per le barriere antincendio;
4/ Requisiti di sicurezza antincendio per la progettazione di veicoli ferroviari;
5/ Requisiti di sicurezza antincendio per le apparecchiature elettriche, compresi filobus, autobus guidati e veicoli a levitazione magnetica;
6/ Sistemi di gestione e controllo degli incendi;
7/ Requisiti di sicurezza antincendio per le installazioni di liquidi e gas infiammabili.
** I livelli di rischio dipendono dall’evacuazione del treno.
HL1: Tramway (non passa sotto nessuna galleria).
HL2: TGV, TER, RER (80% del mercato) Veloce e in grado di passare sotto le gallerie.
HL3: Metropolitana, vagoni letto (passano sotto le gallerie).
| Nome del Test | Descrizione del Test |
| EN 45545 NF F 16-101 STM-S-001 | Test come richiesto dalla R25/Classification I NF EN 60695-2-11 Prova del filo incandescente |
| Test sulla base del criterio ITC PNL requisiti R22 (STM-S-001) e classificazione test F NF X 70-100 Gas analysis | |
| Complementary test classification F (2/2) NF X 10-702 Determinazione dell’opacità del fumo |
Le interazioni tra materiale e soldermask testate da NCAB sono:
FR4 Tg150 IT158TC + Taiyo PSR4000-GHP3X + AVR80BA
FR4 Tg170 S1000-2* + Taiyo PSR4000-GHP3X + AVR80BA Green soldermask
FR4 Tg170 S1000-2M + Taiyo PSR4000-G23K Green soldermask + AVR80BA
FR4 Tg170 EM827 + Taiyo PSR4000-GHP3X + AVR80BA
*Il materiale S1000-2 potrebbe essere sostituito in futuro dall’S1000-2M.
Secondo la norma EN 45545-2: “Un riferimento testato corrisponde a un determinato spessore di laminato + una marca e uno spessore di soldermask + una marca e uno spessore di conformal coating”. Spessore qualificato da NCAB: 1,6 mm.
Per approfondire lo standard EN 45545-2 abbiamo parlato con Vincent Laborde, ingegnere di Leroy Automation.
Leroy Automation è stata fondata nel 1983 e fa parte di un gruppo francese che comprende FEDD, Leroy Automation, Phenix e Team 31, acquisito nel 2021 dal fondo di investimento Argos. Leroy Automation progetta, produce e commercializza prodotti e componenti di automazione per i mercati ferroviario, militare e industriale. Tra i suoi clienti figurano Alstom, Bombardier, RATP e SNCF.
Obiettivo: proteggere le persone
Lo standard EN 45545-2 è della massima importanza quando si tratta di PCB per l’industria ferroviaria, e Vincent Laborde ci ha spiegato perché è così importante per i clienti.
“I clienti utilizzano questo standard per motivi di sicurezza. Gli standard antincendio/fumo esistono da anni nell’industria ferroviaria. È stata la prima modalità di trasporto ad applicarli e gli standard aeronautici sono stati modellati su quelli ferroviari. Devono essere applicati per evitare che incidenti già avvenuti si ripetano. Il loro scopo è proteggere le persone. A volte queste norme possono sembrare complesse, ma applicarle è essenziale”, afferma M. Laborde. I cavi, in particolare, hanno requisiti stringenti perché costituiscono un percorso per il fuoco. Il cavo reagisce come uno stoppino che trasmette la fiamma da un prodotto all’altro e amplifica il fenomeno dell’incendio.
“Lo standard Fuoco/Fumo è ben fatto perché tiene conto dei raggruppamenti. I nostri clienti applicano questi standard su richiesta degli operatori ferroviari, semplicemente per motivi di sicurezza. Le origini dell’incendio possono essere molteplici: un surriscaldamento durante la frenata che crea scintille o un atto di vandalismo (per esempio: deturpamenti, sigarette)”, afferma M. Laborde.
I parametri più importanti da considerare per la qualificazione sono gli standard che li stabiliscono.
“La cosa più importante è l’interazione tra i materiali (FR4, soldermask e conformal coating). Rimane una questione chimica, quindi deve essere testata in laboratorio. Non è un’equazione che si può risolvere facilmente, ci sono troppe incognite perché la resistenza al fuoco possa essere risolta con modelli al computer. Lo standard, a seconda della parte interessata, determinerà diversi livelli di requisiti”, afferma M. Laborde.
Per i circuiti stampati questo si traduce in un’interazione di materiali: per esempio, un materiale TG 150, un soldermask TAIYO PSR4000 e un conformal coating AVR-80BA. Questa combinazione può reagire in modo completamente diverso, ecco perché l’intera interazione tra i tre elementi deve essere convalidata.
“10-15 anni fa non consideravamo il soldermask, ma i risultati hanno dimostrato che ha una grande influenza perché è il primo strato. Poi, dobbiamo tenere conto dei diversi raggruppamenti quando ci sono diverse schede elettroniche affiancate, perché possono trasmettere il fuoco l’una all’altra”, dice M. Laborde.
In relazione ai circuiti stampati si parla spesso anche dei componenti, si deve tenere conto dei componenti in questa qualifica?
“È il peso che viene preso in considerazione. Al di sotto dei 10 grammi di materiale infiammabile, i componenti non vengono presi in considerazione perché l’energia che genereranno bruciando sarà molto bassa. Il componente in sé può pesare più di 10 grammi, è il materiale infiammabile che non può superare questo peso secondo lo standard”, dice M. Laborde.
Vincent Laborde spiega che il rischio maggiore per Leroy Automation, in caso di mancato rispetto dei parametri, sarebbe un cortocircuito su uno dei suoi prodotti. In caso di incendio, il prodotto deve essere in grado di contenere il fuoco.
“Per fare un esempio, il test della fiamma è simile al test del peluche per i bambini: il peluche viene esposto alla fiamma per un certo tempo, poi la fiamma viene interrotta. La lanugine non deve continuare a bruciare e a consumarsi. Il principio è esattamente lo stesso per i circuiti stampati. 15 anni fa, i primi test furono disastrosi: l’intero PCB andò in fumo dopo 10 secondi”
Vincent Laborde
Engineer, Leroy Automation
“Se il prodotto non rispetta questo standard e causa un incendio in un treno, Leroy Automation sarà ritenuta responsabile. Se invece il prodotto provoca un incendio in un treno e l’azienda dimostra di essere conforme alla norma EN 45545-2, non sarà ritenuta responsabile. Un treno vale diversi milioni di euro, quindi il rischio per Leroy Automation è principalmente finanziario, per non parlare delle vite umane che non hanno prezzo”, afferma M. Laborde.
Con le vite umane e il rischio finanziario potenzialmente enorme in gioco, il collaudo dei circuiti stampati è della massima importanza. Vincent Laborde spiega come Leroy Automation procede al collaudo.
“Il collaudo dei circuiti stampati presso Leroy Automation è esattamente lo stesso. All’epoca Leroy Automation consigliò a NCAB France di eseguire i test con CREPIM. Seguiamo i criteri R24, R25 e R22. Cerchiamo di agevolare il nostro cliente principale, la SNCF, nel completare direttamente l’STMS. Anche se dobbiamo rispettare le norme EN 45145-2 e STMS 001, i test effettuati sono gli stessi: fiamma e tossicità”, afferma M. Laborde.
Facendo un parallelismo tra un parallelo i test condotti sui circuiti stampati e quelli per i peluche per bambini.
“Per fare un esempio, il test della fiamma è simile a quello dei peluche per i bambini: il peluche viene esposto alla fiamma per un certo tempo, poi la fiamma viene interrotta. La lanugine non deve continuare a bruciare e a consumarsi. Il principio è esattamente lo stesso per i circuiti stampati. 15 anni fa, i primi test furono disastrosi: l’intero PCB andava in fumo dopo 10 secondi”, conclude M. Laborde.
Esiste anche il test del filo caldo. Si tratta di un filo riscaldato a 850 gradi che viene attaccato al PCB. L’obiettivo è che il PCB non si incendi. Esistono diversi livelli di pericolo, da HL1 a HL3 (il più alto), in base alle modalità di evacuazione dei treni.
“L’R22 non è più considerato dalla norma EN 45145, ma la SNCF continua a richiedere questo test per misurare l’opacità dei gas. Se un treno deve essere evacuato e i fumi sono densi, la visibilità è ridotta. È su questi livelli di gas che Leroy Automation effettuerà il test. Esistono 6 livelli di gas tossici per l’uomo”, spiega M. Laborde.
La verifica dell’infiammabilità dei circuiti stampati è strettamente legata alla routine e richiederebbe aree dedicate, un’operazione costosa, si potrebbe pensare. Alla Leroy Automation hanno trovato una buona soluzione.
“Il fatto che alcuni produttori come NCAB convalidino l’interazione tra i materiali è molto utile per Leroy Automation, che può contare su questi test senza doverli rifare. Non disponiamo di un laboratorio dedicato per eseguire i test presso i nostri stabilimenti, ma collaboriamo con due laboratori indipendenti: CREPIM o LNE (Laboratoire National de Métrologie et d’Essais) per eseguire i nostri test”, afferma M. Laborde.
La validazione dell’interazione tra i materiali rappresenta un indubbio vantaggio commerciale sia per i clienti nuovi che per quelli esistenti di NCAB Group, che può certificare la conformità e rassicurare i propri clienti.
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