Weltweit erste Röntgenaufnahmen beim Rädercrash

Weltweit erste Röntgenaufnahmen beim Rädercrash

Die Räder eines Autos spielen bei einem Fahrzeugcrash eine wichtige Rolle, insbesondere beim Frontalcrash mit geringer Überdeckung. Am Fraunhofer EMI sind nun im Rahmen einer Studienarbeit die weltweit ersten Röntgenbilder von Rädern während des Crashs entstanden. Die Versuche wurden in einem eigens dafür konzipierten Versuchsaufbau im Crashzentrum der Fraunhofer-Gesellschaft am Fraunhofer-EMI-Standort Efringen-Kirchen durchgeführt. So entstanden spektakuläre Bilder. 

Das Röntgenbild zeigt den Zustand unmittelbar nach der Dekompression des Reifens und dem Bruch des Felgenhorns, erkennbar an der linken Bildseite. Ebenfalls gut zu erkennen ist der Drahtkern im Reifenwulst, der den sicheren Halt und die Dichtigkeit auf dem Felgenhorn gewährleistet.

Am Crashzentrum der Fraunhofer-Gesellschaft in Efringen-Kirchen wurde im Rahmen einer Studienarbeit von Benjamin Schütz ein Versuchsaufbau für Rädertests entwickelt, bei dem die Röntgenaufnahmen gemacht wurden. Diese Aufnahmen sind die weltweit ersten Röntgenbilder von Autorädern im Moment des Crashs.

Dr. Malte Kurfiß, Betreuer der Arbeit, ist stolz: »Mit solchen Aufnahmen bekommen wir viel Aufmerksamkeit in der Fachcommunity. Die OEMs (Original Equipment Manufacturer) haben starkes Interesse daran, auch verborgene Strukturen während des Crashs zu beobachten und damit die Fahrzeugsicherheit weiter zu optimieren. Einige Kunden stehen schon in der Schlange und warten darauf, dass unsere neue Röntgenquelle, ein Linearbeschleuniger, in Betrieb geht.«

Für Benjamin Schütz war die Arbeit im Crashzentrum mit Röntgenblitztechnik spannendes Neuland: »Für mich war es aufregend und erfüllend, einen solchen Versuchsaufbau zu konzipieren und dann auch die geplanten Versuche erfolgreich umsetzen zu können. Dadurch ergab sich mir die Möglichkeit, viele neue Erkenntnisse zu gewinnen und an diesen persönlich zu wachsen«.

Die Arbeit baut auf vorhandenem Know-how am Fraunhofer EMI auf. Simulationen an Fahrzeugfelgen wurden bereits von Yann Leost durchgeführt: Charakterisierung und Modellierung einer Fahrzeugfelge – Fraunhofer EMI

Basierend auf diesen Simulationen wurden die Rahmenbedingungen des Versuchsstands festgelegt, sodass die Ergebnisse der Crashtests mit den Simulationen vergleichbar sind. Neu dabei ist die Instrumentierung mit Röntgenblitztechnik. 

© Fraunhofer EMI
Das Bild zeigt den Versuchsaufbau mit den Hochgeschwindigkeitskameras, der Röntgenquelle und dem Versuchsobjekt.

Wie auf dem Foto zu sehen, gehören zum Versuchsaufbau zwei Hochgeschwindigkeitskameras, die Bilder von oben und von der Seite aufnehmen, sowie eine Röntgenquelle, die von oben nach unten röntgt. Derzeit ist es am EMI möglich, mithilfe der Multianodenröhre bis zu acht Röntgenaufnahmen während eines Versuchs zu machen. Nach der Ertüchtigung der Crashhalle, die gerade täglich voranschreitet, wird der Linearbeschleuniger Linac in Betrieb genommen werden. Dann kann das Team im neuen Linac-Labor als Erweiterung des Crashzentrums solche Vorgänge auch per Röntgenvideos mit 1 kHz beobachten und dokumentieren.

Im Rahmen der Arbeit von Benjamin Schütz wurden zwei nicht destruktive und ein destruktiver Versuch durchgeführt. 

Das Video zeigt den dritten, destruktiven, Versuch. Hier ist zu sehen, wie sich Reifen und Felgenhorn verformen, wie die Luft aus dem Reifen entweicht und zwei Felgenstücke ausbrechen. Die Pixelfehler im Video sind durch den Röntgenblitz entstanden.

© Fraunhofer EMI
Das Bild zeigt das Rad in Ruhe vor dem Versuch.
© Fraunhofer EMI
Ein Röntgenbild des nicht destruktiven Tests. Der Reifen wird dabei elastisch verformt, die Luft im Reifen wird komprimiert, und es erfolgt kein sogenannter Durchschlag, das heißt, das Felgenhorn berührt nicht die Impaktplatte.
© Fraunhofer EMI
Ein Röntgenbild des destruktiven Tests. Dafür wurde das Rad um 90 Grad gedreht, die Speichenstellung ist somit anders. Auf dem Bild ist zu sehen, wie das Felgenhorn verformt wird und Teile ausgebrochen sind. Die Stahlseile im Reifen wurden verschoben und sind stellenweise abgeschert.