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Technik  Technik: Crashtests der Zulieferer

Kräftemessen



Bei einem Autounfall kann prinzipiell alles gefährlich werden. Auch die kleinsten Details des Fahrzeuginterieurs. In Crashtests werden daher schon früh verschiedenste Komponenten geprüft.

 
 Crashtests
  
 Crashtests  - Foto: Hersteller  Crashtests - Foto: Hersteller  Crashtests - Foto: Hersteller  Crashtests - Foto: Hersteller  Crashtests - Foto: Hersteller  Crashtests - Foto: Hersteller

Ein Auto knallt mit Wucht auf eine Barriere. Die Insassen führen dramatische Bewegungen aus – wie sich im Video der Highspeed-Kamera zeigt. In Sekundenbruchteilen ist der simulierte Unfall vorbei und die eigentliche Arbeit der Experten beginnt. Riesige Datenmengen wollen ausgewertet sein. Eine Vielzahl von Sensoren lässt auf die Schwere der "Verletzungen" schließen, die sich die Kunststoffkörper der Crashtestdummys bei dem arrangierten Unfall zugezogen haben.

Seit 1974 schreibt der Gesetzgeber bei der Typprüfung von neuen Fahrzeugen einen Crashtest mit 50 km/h an die starre Wand vor. Seither hat sich viel getan, Autos sind – auch dank Gurt- und Airbagtechnologie - erheblich sicherer geworden. Damit die Sicherheitskomponenten im serienreifen Auto volle Wirksamkeit entfalten, unterziehen schon die Zulieferer ihre Produkte einer ganzen Reihe von Unfalltests.

Etwa 5500 Airbag-Tests pro Jahr führt zum Beispiel das Zulieferunternehmen Johnson Controls in seinen drei europäischen Test-Centern für die Entwicklung eigener Produkte aber auch im Auftrag von Wettbewerbern durch. "Bei den Tests zur Entwicklung neuer Serienkomponenten überprüfen wir, ob die Front- und Knieairbags in der Instrumententafel oder die Seitenairbags in den Sitzlehnen, den Tür- oder Seitenverkleidungen sich unter allen denkbaren Bedingungen optimal entfalten", erklärt Jürgen Neumann, Material- und Airbagexperte bei Johnson Controls.

Um geeignete Materialien und günstige Materialkombinationen zu bestimmen, werden die Luftsäcke und ihre bauliche Umgebung zum Beispiel in einer Klimakammer auf extreme Temperaturen zwischen minus 35 und plus 106 Grad Celsius gebracht.

Denn bei tiefen Minusgraden hat der Zündsatz des Airbags weniger Energie und baut den Druck langsamer auf. Der Kunststoff der Instrumententafel dagegen, in dem Sollbruchstellen die Austrittsöffnung des Airbags definieren, ist spröde und kann schnell brechen. Schlechtestenfalls könnte dies dazu führen, dass der Airbag Teile der Instrumententafel mit sich reißt. Bei großer Hitze wiederum entfaltet sich der Airbag mit mehr Druck. Das im Cockpit verarbeitete Material hingegen ist weich und in gewissen Grenzen dehnbar. So könnte der aggressiv sich öffnende Airbag kleine Teile eines hinter der Airbag-Klappe liegenden Gittergewebes, Blech der Airbag-Aufnahme oder Teile von Scharnieren aus dem Armaturenbrett katapultiert.

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Früh crasht sich
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Neumann und sein Team beginnen mit ihren Airbagtests für künftige Autos etwa drei Jahre vor der Markteinführung eines neuen Modells – und damit lange bevor der Autobauer überhaupt Entwicklungsdetails nennen oder gar Prototypen seines neuen Autos liefern kann. "Die Abmessungen der Fahrgastzelle und des Vorderwagens sind annäherungsweise bekannt. Daraus ergeben sich ungefähr die Größe der Instrumententafel und die Einbauposition des Beifahrer-Airbags, der wie andere Airbag-Module auch vom Zulieferer stammt", erklärt Neumann. In vielen kleinen Schritten nähern sich die getesteten Cockpits und dann immer mehr den Produkten an, die der Zulieferer später an die Montagebänder des Herstellers liefern wird.

Während die Wirksamkeit von Airbags und Gurten beim Frontalaufprall getestet werden, müssen sich die kompletten Sitzsysteme samt Gurtverankerung beim simulierten Heckaufprall beweisen. Bei Johnson Control im Testcenter Burscheid hat man sich dafür einen Prüfstand mit zwei Schienen gebaut, auf denen ein Schlitten etwa 16 Metern zurücklegen kann.

Entscheidend für die Tests ist der Beschleunigungsverlauf – und hier spielt ein ganzes Arsenal von Scheibenbremsen eine zentrale Rolle, erläutert Georg Müller, verantwortlicher Ingenieur für Produktsicherheit. "Unter dem Schlitten befinden sich einige parallel in Fahrtrichtung verlaufende Metallschienen, die so genannten Schwerter." Hydraulische Bremsen umfassen diese Schwerter wie die Sattelbremse im Automobilbau die Bremsscheibe am Rad und halten den Schlitten so gegen die 220 bar Arbeitsdruck fest.

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Einmaliger Impuls
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Der Heckaufprall eines anderen Autos wird dann im Crashtest dadurch simuliert, dass sich die Bremsen innerhalb eines Beschleunigungsverlaufes von etwa 100 Millisekunden mehrfach dosiert geregelt öffnen und wieder schließen. Der Schlitten werde dadurch nicht wie bei einem Katapultstart durch einen einmaligen Impuls beschleunigt, sondern mit kurzen, nichtlinearen Krafteinleitungen. Das entspreche eher dem echten Unfallgeschehen, wo Verformungen im Vorderwagen des auffahrenden und im Heck des getroffenen Autos auch für einen nicht linearen Impuls sorgen, so Müller.

Alle für einen realitätsnahen Crash relevanten Informationen werden in Excel-Dateien zusammengefasst, aus denen der Schlitten-Prüfstand die erforderliche Beschleunigung, die entsprechende Geschwindigkeit, den benötigten Druck und die genaue Dosierung der Bremsen errechnet. Die Beschleunigungskraft wird von Test zu Test unterschiedlich dosiert - je nachdem, wie viele Sitze und wie viele Dummys montiert wurden.

Die höchste Geschwindigkeit, die dabei gemäß gesetzlich vorgeschriebener Prüfverfahren erreicht werden muss, liegt bei 35 km/h. "Das klingt harmlos", sagt Müller. Tatsächlich handele es sich bei den 35 Stundenkilometern nicht um die absolute Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, sondern um dessen Relativgeschwindigkeit. Das hintere Auto pralle mit einer "Überschussgeschwindigkeit" von 35 km/h auf das Heck des vorderen, das durch den Schlitten simuliert wird.

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Jede Menge Handlungsbedarf
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Bei der Entwicklung von Sitzsystemen und Instrumententafeln gehören auch sogenannte Aufschlagtests zum Standardprogramm. Dabei wollen Ingenieure jene Punkte im Interieur entlarven, die im Falle eines Unfalls ein Verletzungsrisiko bergen können. Besonderes Augenmerk gilt dabei den Köpfen der Passagiere.

Die für diese Crashtests wichtigste Maschine verfügt über einen kugelförmigen Prüfkörper, der – mit 6,8 Kilogramm - in Größe und Gewicht dem Kopf eines Erwachsenen nachempfunden ist. Welche Punkte eines Sitzes, einer Türverkleidung, einer Frontkopfstütze oder einer Instrumententafel auf ihr Belastungspotenzial hin geprüft werden, lege Automobilhersteller und Zulieferer gemeinsam fest. "Wir schießen den Prüfkörper überallhin, wo ein Kopf auch im echten Leben aufprallen kann", sagt Müller.

Um die Versuche zu realitätsnah wie möglich zu gestalten, werden Komponenten voll bestückt in den Test geschickt – Instrumententafeln beispielsweise samt Navigationssystem, Monitor, Zierrahmen, Blenden und Bedienelementen. Auch die Vordersitze sind komplett, selbst Lehnenverstellhebel fehlen nicht. "Fondpassagiere könnten mit dem Oberkörper so unglücklich nach vorn geschleudert werden, dass ihr Kopf exakt auf diesen Hebel trifft", so Sicherheitsfachmann Müller.

Der ADAC sieht trotz immer ausgefeilterer Tests und aller erreichten Sicherheitsverbesserungen noch jede Menge Handlungsbedarf bei der Entwicklung von Autos und Komponenten. Ein nächstes Ziel müsse es sein, alle Fahrzeuge mit einer Art "Schild" auszurüsten, an dem sich der Unfallgegner abstützen kann, fordert der Club. Wenn beiderseits Aufprallenergie in der Knautschzone abgebaut werden kann, verringere sich das Verletzungsrisiko für die Insassen aller beteiligten Fahrzeuge.

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Fotos: Hersteller

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