Crashtest Dummys: Unauffällige Helden im Dienste der Sicherheit

Hinter jedem modernen Fahrzeug der Gegenwart stehen Tausende von Teststunden und eine riesige Datenmenge. Eine der wichtigsten Quellen für diese Daten sind Crashtest Dummys, die seit Jahrzehnten Fahrzeugherstellern, Entwicklungszentren und Zulassungsbehörden dabei helfen, die Folgen von Verkehrsunfällen besser zu verstehen. Obwohl virtuelle Simulationen und digitale Zwillinge immer mehr an Bedeutung gewinnen, bleiben physische Testpuppen ein unersetzliches Hilfsmittel für die Überprüfung der Fahrzeugsicherheit und die Kalibrierung von Berechnungsmodellen. 

Crashtest Dummys tragen dazu bei, Menschenleben zu schützen

Crashtest Dummys gehören zu den wichtigsten Hilfsmitteln bei der Entwicklung der passiven  Fahrzeugsicherheit.. Ihre Konstruktion kombiniert starre und elastische Elemente, die das Verhalten des menschlichen Skeletts, der Muskeln und der Weichteile bei einem Aufprall nachahmen. Sensoren zur Messung von Überlastungen, Kräften, Drehmomenten und Verformungen erfassen die entscheidenden Daten, die zum Verständnis des Aufprallverlaufs und der Reaktionen der einzelnen Körperteile erforderlich sind. 

Der Crashtest Dummy ist mit Sensoren ausgestattet, die im Kopf, Hals, Brustkorb, Bauch, Becken, in den Oberschenkeln, Knien und Schienbeinen angebracht sind und eine detaillierte Erfassung der Belastungen ermöglichen, denen ein Mensch während eines Crashtests ausgesetzt ist. Anhand der gemessenen Daten bewerten Entwicklungsteams das Verletzungsrisiko und  optimieren die Fahrzeugkonstruktion, Sicherheitsgurte, Airbags und weitere Schutzelemente.

Von einfachen Modellen bis hin zu biomechanischen Systemen

Der erste standardisierte Crashtest Dummy Hybrid I (HI)  wurde 1971 vom Automobilhersteller General Motors (GM) vorgestellt. Das Ziel bestand darin, einen einheitlichen Standard für die Erzielung reproduzierbarer Ergebnisse bei Crashtests einzuführen. Die Crashtest Dummys haben biomechanische Eigenschaften gemessen – aus heutiger Sicht lediglich grundlegende Parameter. 

Die nachfolgende Generation der Crashtest Dummys Hybrid II (HII)  hat die mechanischen Mängel ihres Vorgängers verbessert. Eine grundlegende Verbesserung und Präzisierung brachte jedoch erst die Generation Hybrid III (HIII)  gegen Ende der 70er Jahre. Sie war mit einer umfangreicheren Reihe von Sensoren ausgestattet und in ihrer Konstruktion stärker an die Anatomie des menschlichen Körpers angepasst, was eine genauere Auswertung der biomechanischen Auswirkungen eines Aufpralls ermöglichte. 

THOR: Eine neue Generation von Crashtestmodellen

Den aktuellen Stand der Entwicklung repräsentiert der Crashtest Dummy THOR-50M (Test Device for Human Occupant Restraint), der zu den fortschrittlichsten Crashtestmodellen eines erwachsenen Mannes zählt. Er nutzt mehr als 150 Sensoren, die im Kopf, Nacken, Brustkorb, Bauch, Becken, in den Oberschenkeln, Knien und Schienbeinen angebracht sind. Diese messen Beschleunigungen, Kräfte, Drehmomente, Verformungen und weitere biomechanische Größen mit deutlich höherer Genauigkeit als frühere Generationen. 

Bei den Euro-NCAP-Frontalaufpralltests liefert der Crashtest Dummy THOR-50M eine genauere Vorhersage von Brustkorbverletzungen, was den Herstellern eine bessere Grundlage für die Entwicklung und Optimierung von Sicherheitselementen bietet. 

Crashtest Dummys, die Frauen, Kinder und Senioren darstellen

Sicherheitstests basierten lange Zeit auf dem Modell eines durchschnittlichen erwachsenen Mannes. Der moderne Ansatz berücksichtigt jedoch die Tatsache, dass das Verletzungsrisiko je nach Alter, Geschlecht und Körperproportionen erheblich variiert. Aus diesem Grund werden immer strengere Kriterien für den Schutz der Fahrgäste eingeführt, was auch die Entwicklung von Modellen beschleunigt, die die anatomischen Unterschiede zwischen Männern, Frauen, Kindern und Senioren berücksichtigen.

Derzeit wird beispielsweise der Crashtest Dummy THOR-5F entwickelt, der das  5. Perzentil der weiblichen Bevölkerung repräsentiert und einer zierlicheren weiblichen Statur entspricht.. Dank der Anatomie, die der weiblichen Bevölkerung entspricht, liefert er bei Aufpralltests genauere Daten für die Bewertung des Fahrgastschutzes. Kinderdummys  in den Größen für das Alter von 18 Monaten, 3, 6 und 10 Jahren verfügen über Sensoren, die an das geringere Gewicht und die unterschiedliche Biomechanik angepasst sind. Bei den Tests werden vor allem die Wirksamkeit der Sitze und der Sicherheitssysteme bewertet. 

Auch Modellen, die die biomechanischen Eigenschaften von Senioren simulieren, wird heute mehr Aufmerksamkeit geschenkt.. Die Alterung der Bevölkerung bringt nämlich neue Herausforderungen im Bereich des Schutzes von Fahrgästen mit erhöhter Fragilität der Knochen oder verminderter Widerstandsfähigkeit des Weichgewebes mit sich. Die Teams arbeiten derzeit an der Simulation spezifischer Gesundheitszustände, beispielsweise Osteoporose oder eingeschränkter Beweglichkeit bei Senioren.

Die Kombination von physikalischen Tests mit Simulationen erhöht die Zuverlässigkeit und spart Zeit und Geld.

Crashtests mit Dummys liefern wichtige Daten für die Kalibrierung und Validierung virtueller Modelle. Gerade die Verknüpfung von physischen Tests und Simulationen bildet heute die Grundlage für die moderne Entwicklung von Sicherheitssystemen. Zunehmend an Bedeutung gewinnen Ansätze vom Typ Vehicle-in-the-Loop (ViL), bei denen ein reales Fahrzeug mit einer digitalen Umgebung kombiniert wird und ein Teil des Szenarios physisch und ein Teil virtuell abläuft.

Durch die Verknüpfung von Tests mit digitalen Modellen können Entwicklungsteams  Extremsituationen simulieren, die in der Realität gefährlich oder zu kostspielig wären – Mehrfachkollisionen, Hochgeschwindigkeitsaufpralle oder Interaktionen mit autonomen Systemen. Ein einziger Crashtest kann als Grundlage für Dutzende von Folgesimulationen dienen, was den OEM-Partnern erhebliche Zeit- und Kosteneinsparungen bringt.

Die Testdaten bilden zudem eine der wichtigsten Grundlagen für die Typgenehmigung von Fahrzeugen gemäß den internationalen UNECE Vorschriften  und dienen gleichzeitig der Sicherheitsbewertung im Rahmen von Kundenprogrammen, wie Euro NCAP. Sensoren wie Beschleunigungsmesser, Druckmesser und Verformungsmesser erfassen die Kräfte, die bei einem Aufprall auf den menschlichen Körper einwirken. 

Wie sieht die Zukunft der Crashtest Dummys aus?

Die Entwicklung von Crashtest Dummys schreitet weiter voran. Die neuen Generationen erfassen das biomechanische Verhalten des menschlichen Körpers immer genauer und erweitern die Messmöglichkeiten bei Crashtests. Die Entwicklung zielt auch darauf ab, verschiedene Fahrgastgruppen, darunter Frauen, Senioren oder Menschen mit bestimmten gesundheitlichen Einschränkungen, besser zu repräsentieren.

Gleichzeitig gewinnt die Verknüpfung physikalischer Modelle mit digitalen Modellen  und fortschrittlichen Simulationswerkzeugen zunehmend an Bedeutung. Entwicklungsteams können so ein breiteres Spektrum an Szenarien effizienter überprüfen und hochwertigere Grundlagen für die Konzeption von Sicherheitssystemen gewinnen.

Neue Herausforderungen ergeben sich auch durch die Elektromobilität, das autonome Fahren und die sich wandelnde Gestaltung der Fahrzeuginnenräume. Damit steigt auch die Notwendigkeit, neue Sitzpositionen der Fahrgäste sowie bisher noch nicht untersuchte Arten von Kollisionssituationen zu testen. Crashtest Dummys bleiben daher auch im Zeitalter der Digitalisierung eines der wichtigsten Instrumente für die Entwicklung sichererer Verkehrsmittel.

Über Crashtest Dummys, Crashtests und die Sicherheitsprüfung von Fahrzeugen erfahren Sie weitere interessante Details im Interview mit Pavel Funke, dem Leiter des Analyseteams in der Sicherheitsabteilung bei AUREL.

Die moderne Fahrzeugentwicklung basiert auf hochwertigen Daten, fortschrittlichen Testmethoden und einer konsequenten Validierung. Bei AUREL widmen wir uns seit Langem der Entwicklung und dem Testen und beobachten die Trends, die die Fahrzeugsicherheit prägen. Folgen Sie unserem Blog, in dem wir regelmäßig fachliche Einblicke zu aktuellen Themen aus der Automobilbranche veröffentlichen.