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Mercedes-Benz röntgt als weltweit erster Autohersteller einen Crashtest

Damit sind erstmals alle wesentlichen Vorgänge in Fahrzeugstrukturen und Dummys sichtbar. Die leistungsstarke Röntgentechnologie erlaubt bis zu 1.000 gestochen scharfe Bilder pro Sekunde.

Während des Crashtests durchleuchten die Strahlen von oben die Karosserie und etwaige Dummys. (Foto: Mercedes-Benz AG)
Während des Crashtests durchleuchten die Strahlen von oben die Karosserie und etwaige Dummys. (Foto: Mercedes-Benz AG)
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Claus Bünnagel

Die technische Sensation beginnt mit einem sehr lauten Knall: Mit 60 km/h rammt eine Vorrichtung mit Stoßbarriere die orangefarbene C-Klasse-Limousine und trifft sie voll in der Seite. Crashtests sind immer etwas Besonderes – auch für die Experten. Aber das wirklich Spektakuläre sitzt bei diesem Seitenaufprallversuch in einem Gestell an der Hallendecke über dem Fahrzeug: Ein Linearbeschleuniger dient als Röntgenquelle.

Zusammen mit dem Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik – Ernst-Mach-Institut (EMI) in Freiburg hat Mercedes-Benz jetzt den weltweit ersten Röntgencrash mit einem realen Pkw durchgeführt. An Bord waren auf der stoßzugewandten linken Seite zwei Dummys des Modells SID IIs. Das sind Prüfkörper mit weiblicher Anatomie, speziell ausgelegt für Seitenaufprallversuche.

Hochdynamische innere Deformationsvorgänge darstellen

Mit der Kurzzeitröntgentechnologie lassen sich hochdynamische innere Deformationsvorgänge darstellen, das hat diese Technologiedemonstration (Proof of Concept) in der EMI-Forschungscrashanlage bei Freiburg ergeben. Bisher unsichtbare Verformungen und ihre exakten Abläufe werden so transparent. Die zahlreichen, hochauflösenden Bilder erlauben eine genaue Analyse.

„Der Röntgencrash von Mercedes-Benz setzt einen Meilenstein bei den Entwicklungstools der Zukunft. Er kann mit dem direkten Blick ins verborgene Innere helfen, wichtige Rückschlüsse für die weitere Verbesserung der Fahrzeugsicherheit zu ziehen“, so Vorstandsmitglied und CTO Markus Schäfer von der Mercedes-Benz Group.

Kurzzeitröntgentechnologie: Bis zu 1.000 Bilder pro Sekunde

Seit mehreren Jahren forscht der Bereich Fahrzeugsicherheit von Mercedes-Benz zusammen mit den Kollegen des EMI am Einsatz von Röntgentechnologie bei Crashversuchen. Entscheidend für den Durchbruch war es, einen Linearbeschleuniger mit 1-kHz-Technologie als Strahlenquelle einzusetzen. Das Gerät ist weitaus leistungsfähiger als die vorher versuchsweise verwendeten Röntgenblitze: Die Photonenenergie des Linearbeschleunigers beträgt bis zu neun Megaelektronenvolt. Damit lassen sich alle im Fahrzeugbau üblichen Materialien durchleuchten. Die Dauer des Röntgenpulses beträgt nur wenige Mikrosekunden. Das erlaubt es, Deformationsprozesse im Crashtest ohne Bewegungsunschärfe aufzuzeichnen. Zudem erzeugt der Linearbeschleuniger einen kontinuierlichen Strom dieser Röntgenpulse. Dadurch sind bis zu 1.000 Bilder pro Sekunde möglich. Das sind etwa 1.000 Mal so viele wie bei herkömmlichen Röntgenverfahren.

Standbilder zum Video zusammengefügt

Während des Crashtests durchleuchten die Strahlen von oben die Karosserie und etwaige Dummys. Ein Röntgendetektor befindet sich unter dem Versuchsfahrzeug. Er dient beim Röntgensystem als digitaler Bildempfänger: Trifft die Strahlung auf den Detektor, wird ein elektrisches Signal erzeugt. Wie intensiv dieses ausfällt, hängt davon ab, wie stark die Strahlung zuvor von der Fahrzeug- und Dummystruktur absorbiert wurde. Das beeinflusst den später sichtbaren Grauwert – analog der Röntgenkontrolle des Gepäcks am Flughafen oder entsprechenden Aufnahmen bei der Ärztin oder dem Arzt.

In der eigentlichen Aufprallzeit von einer Zehntelsekunde schießt das Röntgensystem etwa 100 Standbilder. Zu einem Video zusammengefügt, geben sie hochspannende Einblicke, was sich während des Crashs im Innern sicherheitsrelevanter Bauteile und im Körper des Dummys abspielt. So lässt sich in allen Einzelheiten beobachten, wie der Thorax des Dummys eingedrückt wird oder sich ein Bauteil verformt. Wichtig auf dem Weg von der Forschung zum industriellen Einsatz: Der Röntgencrash beeinflusst keine anderen Analysetools. Auch die Innenraumkameras des Crashtestfahrzeugs zeichnen ungestört auf.

Umfangreiches Strahlenschutzkonzept

Für den Röntgencrash haben die Fachleute des EMI ein umfangreiches Strahlenschutzkonzept erstellt. Mit Dosimetern wird überwacht, dass die Mitarbeiter keiner Strahlung ausgesetzt sind. Die Regierungsbehörde hat den Betrieb der Anlage nach den gesetzlichen Vorgaben genehmigt. Zu den aufwendigen physischen Schutzmaßnahmen zählen eine zusätzliche, 40 cm starke Betonwand rings um das Gebäude sowie eine rund 45 t schwere Strahlenschutztüre.

900 Crashtests pro Jahr

Aktuell führt Mercedes-Benz im Technologiezentrum Fahrzeugsicherheit in Sindelfingen bis zu 900 Crashtests pro Jahr sowie rund 1.700 sogenannte Schlittenversuche durch. Bei dieser Crashsimulation wird ein Prüfschlitten beschleunigt und abgebremst. Auf dem Schlitten ist ein Versuchsträger (Rohkarosse oder Prüfgestell) befestigt, der so den Belastungen eines realen Fahrzeugcrashs ausgesetzt wird. Mit den Schlittenversuchen lassen sich zerstörungsfrei einzelne Komponenten testen, insbesondere Rückhaltesysteme wie Gurte.

Sichere E-Autos

Und dass Sicherheit bei Mercedes-Benz keine Frage des Antriebssystems ist, zeigt der weltweit erste öffentliche Crashtest zweier vollelektrischer Fahrzeuge im Herbst 2023. EQA und EQS SUV crashen in einem realen Unfallszenario mit jeweils einer Geschwindigkeit von 56 km/h und einer Überdeckung von 50 % gegeneinander. Fahrgastzelle und Hochvoltbatterie beider Fahrzeuge bleiben dabei wie vorgesehen intakt, die Türen lassen sich öffnen und die Hochvoltsysteme schalten sich automatisch ab.

Was bedeutet das?

Mercedes-Benz hebt den Crashtest auf eine neue Stufe. Es ist jetzt schon abzusehen, dass die Tests künftig erheblich detailliertere Ergebnisse liefern werden als bislang. Das dürfte den Insassenschutz wesentlich verbessern und die Entwicklung von Fahrzeugen im Detail verändern.

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