Whiplash-Test

Validierung und Optimierung einer Crash-Simulation

Schleudertraumata bei Unfällen sind nicht nur schmerzhaft, sondern in ihrer Behandlung auch sehr kostenintensiv. Für das Verletzungsrisiko spielen Autositze eine zentrale Rolle, welche im sogenannten Whiplash-Test auf ihr Verhalten beim Crash geprüft werden. Im Whiplash-Test wird ein Autositz auf einem Prüfschlitten montiert und mit einem vorgegebenen Puls beschleunigt. Im Sitz befindet sich ein BioRID II-Dummy, mit dem die Beschleunigungen und Kräfte ermittelt werden, die bei einem Auffahrunfall auf den Fahrzeuginsassen wirken. Unser Kollege Kevin De Mey hat in seiner Bachelorarbeit bei PSW eine Crash-Simulation für einen Sitz durch Veränderungen im Berechnungsprozess sowie in der Modellierung des Sitzes optimiert und validiert.

Um den simulierten Whiplash-Test mit dem realen Test zu vergleichen, nutzte Kevin die Finite-Elemente-Methode (FEM). „Dabei wird ein Bauteil in eine begrenzte Anzahl kleinerer Bereiche diskretisiert und virtualisiert, um computerbasierte Vorhersagen zum physikalischen Verhalten des Bauteils treffen zu können“, erklärt Kevin.

Er stellte in verschiedenen Beschleunigungsverläufen Abweichungen zwischen dem simulierten und dem realen Whiplash-Test fest. Zur Verbesserung der Simulation passte er zunächst die Modellierung der Sitzschäume an, indem er deren Komplexität verringerte, wodurch sich die Netzqualität verbesserte. Dies führte bereits zu einer Annäherung an die Versuchskurven.

Zusätzlich stellte er fest, dass der Dummy im Berechnungsprozess keine Zeit hat, sich ordentlich auf den Sitz einzustellen. Im realen Test vergeht zwangsläufig etwas Zeit zwischen dem Positionieren des Dummys und dem Wirken des Crashpuls. Während dieser Zeit komprimieren sich Schaum und Bezug des Sitzes sowie die Dummy-Kleidung. In der Berechnung erfolgt der Crashpuls unmittelbar nach dem Einsitzen des Dummys. So hat der Dummy in der Simulation keine Zeit, seine Wechselwirkungen mit dem Sitz zu beenden. Durch eine Anpassung des Berechnungsprozesses, der dem Dummy das dafür erforderliche Zeitfenster einräumte, konnte Kevin die Ergebnisse deutlich näher an den realen Test bringen. Seine Bachelorarbeit stellte er nach dem Abschluss auch Studierenden der Technischen Hochschule Nürnberg vor.

„Die Ergebnisse meiner Bachelorarbeit fließen nun in die tägliche Arbeit bei PSW ein“, freut er sich. „Je besser die Simulationen sind, desto effizienter werden wir in der Fahrzeugentwicklung.“ Seine Abschlussarbeit bei PSW geschrieben zu haben, hat Kevin bisher nicht bereut, auch wenn es einige Herausforderungen zu meistern gab. „Sich in die dutzenden im Konzernumfeld genutzten Programme einzuarbeiten war schon teils sehr komplex. Aber jeder in der Abteilung stand mir mit Rat und Tat zur Seite und konnte sein ganz eigenes Fachwissen einbringen“, so Kevin. „Auch mit meinem Betreuer hatte ich großes Glück. Martin Nagengast hat vor ein paar Jahren seine Masterarbeit im selben Themenfeld geschrieben. Dadurch kannte er sich super aus und nahm sich viel Zeit für meine Fragen.“

Nach der Bachelorarbeit stieg Kevin direkt im Bereich Interieur bei PSW ein. „Autos begeistern mich einfach schon immer und so kann ich ein Stück weit mein Hobby zum Beruf machen. Durch die Abschlussarbeit und die enge Zusammenarbeit war ich dann schon eingearbeitet und konnte nach dem Abschluss direkt voll mit anpacken. Und mit am wichtigsten: Ich wusste, dass in meiner Abteilung nur nette und hilfsbereite Leute arbeiten, das ist für den Berufseinstieg perfekt.“

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