Neuer Crashtest: Wie gut schützen Fahrzeuge ihre Unfallpartner?

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Das Foto zeigt das Team nach erfolgreichem Versuch.
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Der Dummy THOR-50M wurde von den Partnern ADAC und der Firma Kistler zur Verfügung gestellt. Er wurde entwickelt, um das Risiko von Kopf-, Nacken-, Brust- und Bauchverletzungen genau einschätzen zu können.
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Die blauen Aluminiumwaben repräsentieren das Vorderteil eines anderen Fahrzeugs. Die Waben sind in ihrer Steifigkeit vergleichbar mit einem typischen Mittelklasse-Familienfahrzeug. Das Fahrzeug sollte an keiner Stelle zu tief in die Aluminiumwaben eindringen. Dies ist nach dem Crash sehr leicht an der Deformation der Wabenstruktur erkennbar.

Euro-NCAP-MPDB-Test mit Röntgendiagnostik und CT: Fraunhofer-Institute EMI und IIS/EZRT testen zusammen mit ADAC und Kistler Instrumente GmbH.

Stellen Sie sich ein typisches Unfallszenario auf einer Landstraße vor: Zwei Fahrzeuge mit mittelhoher Geschwindigkeit prallen frontal aufeinander. Bei den meisten Kollisionen dieser Art erfolgt der Aufprall nur in einem bestimmten Bereich der Fahrzeugfront, nicht über die gesamte Breite. Die Folgen eines solchen Frontalzusammenstoßes werden im Crashlabor nachgestellt. Die Konfiguration basiert auf dem 2020 eingeführten Euro-NCAP-MPDB-Test (mobile progressive deformable barrier), hier mit 50 Prozent Überlappung.

Am Crashzentrum des Fraunhofer EMI ist es durch den Einsatz von Röntgendiagnostik (X-ray Car Crash, X-CC) möglich, den zeitlichen Verlauf der inneren und nicht direkt sichtbaren Strukturdeformationen zu analysieren, die entstehen, während das Unfallfahrzeug in die Struktur eindringt. Die im Versuch gewonnenen Informationen fließen in die Simulationen ein und liefern wertvolle Erkenntnisse darüber, wie durch eine optimale Fahrzeugauslegung die Sicherheit des Unfallpartners erhöht werden kann.

Der Fahrerdummy ist in diesem Test eine hochentwickelte und empfindliche Testpuppe des Typs THOR-50M, der von den Partnern ADAC und der Firma Kistler zur Verfügung gestellt wurde. Dieser Dummy wurde entwickelt, um das Risiko von Kopf-, Nacken-, Brust- und Bauchverletzungen genau einschätzen zu können.

 

Und so funktioniert der neue Crashtest, der die Fahrzeugstruktur unter die Lupe nimmt

Um die Insassen des Testfahrzeugs zu schützen, müssen die Aufprallkräfte zu Teilen des Fahrzeugs geleitet werden, an denen die Energie wirkungsvoll und sicher absorbiert werden kann. Bei unzureichender Fahrzeugstruktur besteht die Gefahr, dass Fahrzeugteile in den Innenraum eindringen. Die Knautschzone der Fahrzeugfront muss also auf kontrollierte Weise kollabieren, während die Fahrgastzelle möglichst unverformt bleibt. Die Art und Weise, wie die Geschwindigkeit des Wagens beim Aufprall abnimmt, und die Schäden, die das Testfahrzeug an dem verformbaren Hindernis verursacht, zeigen, wie effizient die beiden Partner interagiert haben und wie groß ihre Kompatibilität ist.

Der Testaufbau hat im hier gezeigten Fall leicht geänderte Randbedingungen. Ziel ist es, eine Röntgendiagnose durchzuführen und mehrere Bilder der vorderen Fahrzeugstruktur während des Crashs zu erzeugen.

Das Hindernis – die Aluminiumwaben – repräsentiert den Vorderteil eines anderen Fahrzeugs. Die Waben sind in ihrer Steifigkeit vergleichbar mit einem typischen Mittelklasse-Familienfahrzeug. Sie werden nach offiziellem Protokoll auf einen sogenannten Trolley montiert. Das Fahrzeug sollte an keiner Stelle zu tief in die Aluminiumwaben eindringen. Wie tief das geschehen ist, ist nach dem Crash sehr leicht an der Deformation der Wabenstruktur erkennbar.

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XXL-Computertomographie des gecrashten Fahrzeugs mit segmentierten Komponenten. Die unterschiedlichen Einfärbungen visualisieren die Abweichung von der Crashsimulation.

Die sehr guten Testergebnisse resultieren aus der optimalen Datenbasis: Für den eigens aus den USA importierten Honda Accord VIII existiert ein frei verfügbares Finite-Elemente(FE)-Modell, so dass der Versuch mit multipler Diagnostik aus Röntgenblitz und Hochgeschwindigkeitsaufnahme vorher simuliert werden konnte. Auch wurde mithilfe des Modells eine Simulation von auftretenden Kräften und Beschleunigungen generiert.

Mithilfe des FE-Modells sowie der dreidimensionalen Erfassung der real aufgetretenen Verformung mittels der XXL-Computertomografie kann in der Auswertung der gesamte Kreis zur Rückführung der Versuchsergebnisse aus den In-situ-Röntgenaufnahmen in die Simulationen geschlossen werden.

Die so durch die X-CC-Röntgentechnologie gewonnenen Informationen fließen wiederum in Simulationen ein und liefern wertvolle Erkenntnisse, wie mittels der Fahrzeugauslegung die Sicherheit erhöht werden kann.

Die erfolgreiche Versuchsdurchführung war eine gemeinsame Leistung der Partner von Fraunhofer EMI, dem ADAC, der Firma Kistler Instrumente GmbH und dem Fraunhofer EZRT.

Die Fraunhofer-Gesellschaft hat die dynamische Röntgendiagnostik für den Fahrzeugcrash (X-ray Car Crash, X-CC) stellvertretend für die Projektpartner Fraunhofer EMI, Fraunhofer EZRT und Daimler AG erfolgreich für den Deutschen Zukunftspreis 2019 eingereicht. Dieser vom Bundespräsidenten verliehene Preis würdigt jährlich herausragende technische, ingenieur- oder naturwissenschaftliche Innovationen. Die Endrunde wurde nicht erreicht, aber für diesen ehrwürdigen Preis vorgeschlagen zu werden ist bereits eine Auszeichnung und Beweis dafür, dass die am EMI entwickelte Technologie wegweisend und für Innovationen förderlich ist. Die mit der Nominierung gewonnenen Mittel wurden am EMI für diesen Versuch verwendet, der uns geholfen hat, die X-CC-Technologie entscheidend für die nächsten Projekte weiterzuentwickeln.

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Das Video zeigt die Hochgeschwindigkeitsaufnahme des Crashtests am Fraunhofer EMI und die Röntgenaufnahmen der Fahrzeugfront. Auf den Röntgenbildern ist die Verformung von Querträger, Längsträger und Crashbox zu sehen. Die Beobachtung dieser innen liegenden Fahrzeugteile während des Crashs ist nur durch die X-CC-Technologie möglich.