Die Geschichte der Crashtest-Dummies

Der erste Crashtest-Dummy war der 1949 von Sierra Sam entwickelte Crashtest-Dummy für Männer mit 95 Perzentilen. Er wurde von Sierra Engineering Co. im Auftrag der United States Air Force für die Bewertung von Flugzeugschleudersitzen auf Raketenschlitten entwickelt Tests. - Quelle FTSS

1997 wurden die Hybrid III-Crashtest-Dummies von GM offiziell zum Industriestandard für Tests, die die gesetzlichen Vorschriften für Frontalaufprall und die Sicherheit von Airbags erfüllen. GM hat dieses Testgerät fast 20 Jahre vor 1977 entwickelt, um ein biofideles Messinstrument bereitzustellen - Crashtest-Dummies, die sich sehr ähnlich wie Menschen verhalten. Wie schon bei seinem früheren Design, Hybrid II, teilte GM diese Spitzentechnologie mit den Regierungsbehörden und der Autoindustrie. Die Weitergabe dieses Tools erfolgte im Namen verbesserter Sicherheitstests und verringerter Straßenunfälle und Todesfälle weltweit. Die 1997er Version von Hybrid III ist die GM-Erfindung mit einigen Modifikationen. Es markiert einen weiteren Meilenstein auf dem wegweisenden Weg des Autoherstellers zur Sicherheit. Hybrid III ist auf dem neuesten Stand der Technik, um fortschrittliche Rückhaltesysteme zu testen. GM setzt es seit Jahren bei der Entwicklung von Frontalairbags ein. Es bietet ein breites Spektrum zuverlässiger Daten, die sich auf die Auswirkungen von Unfällen auf Verletzungen von Menschen beziehen können.

Hybrid III verfügt über eine Haltung, die für das Sitzen von Fahrern und Passagieren in Fahrzeugen repräsentativ ist. Alle Crashtest-Dummies sind der menschlichen Form treu, die sie simulieren - in Bezug auf Gesamtgewicht, Größe und Proportionen. Ihre Köpfe sind so konzipiert, dass sie wie der menschliche Kopf in einer Crash-Situation reagieren. Es ist symmetrisch und die Stirn lenkt stark ab, wie es eine Person tun würde, wenn sie bei einer Kollision getroffen würde. Die Brusthöhle hat einen Brustkorb aus Stahl, der das mechanische Verhalten einer menschlichen Brust bei einem Crash simuliert. Der Gummihals beugt und dehnt sich biofidelial, und die Knie sind ähnlich wie die menschlichen Knie so konstruiert, dass sie auf Stöße reagieren. Der Crashtest-Dummy Hybrid III verfügt über eine Vinylhaut und ist mit hochentwickelten elektronischen Werkzeugen wie Beschleunigungsmessern, Potentiometern und Wägezellen ausgestattet. Diese Werkzeuge messen die Beschleunigung, Durchbiegung und Kräfte, die verschiedene Körperteile beim Abbremsen des Aufpralls erfahren.

Dieses fortschrittliche Gerät wird kontinuierlich verbessert und basiert auf einer wissenschaftlichen Grundlage aus Biomechanik, medizinischen Daten und Eingaben sowie Tests an menschlichen Leichen und Tieren. Biomechanik ist die Untersuchung des menschlichen Körpers und seines mechanischen Verhaltens. Die Universitäten haben in einigen sehr kontrollierten Crashtests frühe biomechanische Forschungen mit lebenden menschlichen Freiwilligen durchgeführt. In der Vergangenheit hatte die Autoindustrie Rückhaltesysteme anhand freiwilliger Tests mit Menschen bewertet.

Die Entwicklung des Hybrid III diente als Startrampe, um die Untersuchung der Aufprallkräfte und ihrer Auswirkungen auf eine Verletzung von Menschen voranzutreiben. Alle früheren Crashtest-Dummies, auch die Hybrid-Modelle I und II von GM, konnten keine ausreichenden Erkenntnisse liefern, um Testdaten in verletzungsreduzierende Konstruktionen für Pkw und Lkw umzusetzen. Frühe Crashtest-Dummies waren sehr grob und hatten einen einfachen Zweck - Ingenieuren und Forschern zu helfen, die Wirksamkeit von Rückhaltesystemen oder Sicherheitsgurten zu überprüfen. Bevor GM 1968 den Hybrid I entwickelte, verfügten die Dummy-Hersteller über keine einheitlichen Methoden zur Herstellung der Geräte. Das Grundgewicht und die Größe der Körperteile beruhten auf anthropologischen Studien, aber die Puppen waren von Einheit zu Einheit uneinheitlich. Die Wissenschaft der anthropomorphen Puppen steckte noch in den Kinderschuhen und ihre Produktionsqualität war unterschiedlich.

Die 1960er Jahre und die Entwicklung von Hybrid I

In den 1960er Jahren schufen GM-Forscher den Hybrid I, indem sie die besten Teile zweier primitiver Dummies zusammenführten. Im Jahr 1966 produzierten Alderson Research Laboratories die VIP-50-Serie für GM und Ford. Es wurde auch vom National Bureau of Standards verwendet. Dies war der erste Dummy, der speziell für die Autoindustrie hergestellt wurde. Ein Jahr später stellte Sierra Engineering das Wettbewerbsmodell Sierra Stan vor. Keiner der beiden zufriedenen GM-Ingenieure, die durch die Kombination der besten Eigenschaften von beiden ihre eigene Attrappe machten - daher der Name Hybrid I. GM verwendete dieses Modell intern, teilte sein Design jedoch den Wettbewerbern durch spezielle Ausschusssitzungen bei der Society of Automotive Engineers (SAE) mit. Hybrid I war langlebiger und lieferte wiederholbarere Ergebnisse als seine Vorgänger.

Die Verwendung dieser frühen Dummies wurde durch Tests der US-Luftwaffe ausgelöst, die durchgeführt wurden, um Rückhalte- und Auswurfsysteme für Piloten zu entwickeln und zu verbessern. Von Ende der vierziger bis Anfang der fünfziger Jahre verwendete das Militär Crashtest-Dummies und Crashschlitten, um eine Vielzahl von Anwendungen und die menschliche Toleranz gegenüber Verletzungen zu testen. Zuvor hatten sie menschliche Freiwillige eingesetzt, aber steigende Sicherheitsstandards erforderten Tests mit höherer Geschwindigkeit, und die höheren Geschwindigkeiten waren für menschliche Probanden nicht mehr sicher. Zum Testen von Sicherheitsgurten für Piloten wurde ein Hochgeschwindigkeitsschlitten von Raketentriebwerken angetrieben und auf 100 km / h beschleunigt. Oberst John Paul Stapp teilte die Ergebnisse der Crash-Dummy-Forschung der Luftwaffe im Jahr 1956 auf der ersten jährlichen Konferenz mit Autoherstellern.

Später, im Jahr 1962, stellte das GM-Testgelände den ersten Schlitten für Kraftfahrzeuge vor (HY-GE-Schlitten). Es war in der Lage, die tatsächlichen Wellenformen der Kollisionsbeschleunigung zu simulieren, die von Autos in Originalgröße erzeugt wurden. Vier Jahre später entwickelte GM Research eine vielseitige Methode zur Bestimmung des Ausmaßes der Verletzungsgefahr, die bei der Messung der Aufprallkräfte auf anthropomorphe Puppen während Labortests auftritt.

Flugsicherheit

Ironischerweise hat die Autoindustrie die Flugzeughersteller im Laufe der Jahre in Bezug auf dieses technische Know-how dramatisch übertroffen. Die Automobilhersteller arbeiteten Mitte der neunziger Jahre mit der Flugzeugindustrie zusammen, um sie mit den Fortschritten bei Crashtests in Bezug auf menschliche Toleranz und Verletzungen vertraut zu machen. Die NATO-Staaten interessierten sich insbesondere für die Crashforschung im Automobilbereich, da es Probleme mit Hubschrauberunfällen und mit dem schnellen Auswerfen von Piloten gab. Es wurde angenommen, dass die Auto-Daten dazu beitragen könnten, Flugzeuge sicherer zu machen.

Regierungsregulierung und Entwicklung von Hybrid II

Als der Kongress das nationale Gesetz über Verkehrs- und Fahrzeugsicherheit von 1966 verabschiedete, wurde die Entwicklung und Herstellung von Kraftfahrzeugen zu einer regulierten Industrie. Kurz darauf begann eine Debatte zwischen der Regierung und einigen Herstellern über die Glaubwürdigkeit der Testgeräte wie der Crash-Dummies.

Das National Highway Safety Bureau bestand darauf, dass Aldersons VIP-50-Dummy zur Validierung von Rückhaltesystemen verwendet wird. Sie erforderten 30 Meilen pro Stunde frontale Barrieretests gegen eine starre Wand. Die mit diesem Crashtest-Dummy erzielten Forschungsergebnisse seien fertigungstechnisch nicht reproduzierbar und nicht ingenieurtechnisch definiert. Die Forscher konnten sich nicht auf die konstante Leistung der Testeinheiten verlassen. Bundesgerichte stimmten diesen Kritikern zu. GM hat sich nicht an dem Protest beteiligt. Stattdessen verbesserte GM den Crashtest-Dummy Hybrid I und reagierte auf Probleme, die in den Sitzungen des SAE-Ausschusses auftraten. GM entwickelte Zeichnungen, die den Crashtest-Dummy definierten, und erstellte Kalibrierungstests, die seine Leistung in einer kontrollierten Laborumgebung standardisierten. Im Jahr 1972 übergab GM die Zeichnungen und Kalibrierungen an die Dummy-Hersteller und die Regierung. Der neue GM Hybrid II-Crashtest-Dummy überzeugte das Gericht, die Regierung und die Hersteller und wurde zum Standard für Frontal-Crashtests, um den US-Vorschriften für Rückhaltesysteme zu entsprechen. GMs Philosophie war es schon immer, Crashtest-Dummy-Innovationen mit Wettbewerbern zu teilen und dabei keinen Gewinn zu erzielen.

Hybrid III: Menschliches Verhalten imitieren

Während GM 1972 den Hybrid II mit der Industrie teilte, begannen Experten von GM Research mit bahnbrechenden Bemühungen. Ihre Mission war es, einen Crashtest-Dummy zu entwickeln, der die Biomechanik des menschlichen Körpers während eines Fahrzeugcrashs genauer widerspiegelt. Dies würde als Hybrid III bezeichnet. Warum war das notwendig? GM führte bereits Tests durch, die die behördlichen Anforderungen und die Standards anderer inländischer Hersteller weit übertrafen. Von Anfang an hat GM jeden seiner Crash-Dummies entwickelt, um dem besonderen Bedarf an Testmessungen und verbessertem Sicherheitsdesign gerecht zu werden. Ingenieure benötigten ein Testgerät, mit dem sie Messungen in einzigartigen Experimenten durchführen konnten, die sie entwickelt hatten, um die Sicherheit von GM-Fahrzeugen zu verbessern. Das Ziel der Hybrid-III-Forschungsgruppe war die Entwicklung eines menschlichen Crashtest-Dummys der dritten Generation, dessen Reaktionen näher an den biomechanischen Daten lagen als die des Hybrid-II-Crashtest-Dummys. Die Kosten waren kein Problem.

Die Forscher untersuchten die Art und Weise, wie Menschen in Fahrzeugen saßen, und das Verhältnis ihrer Körperhaltung zu ihrer Augenposition. Sie experimentierten und änderten die Materialien, um die Puppe herzustellen, und überlegten, interne Elemente wie einen Brustkorb hinzuzufügen. Die Steifheit der Materialien spiegelte die biomechanischen Daten wider. Genaue Maschinen zur numerischen Steuerung wurden verwendet, um den verbesserten Dummy konsistent herzustellen.

Im Jahr 1973 hielt GM das erste internationale Seminar mit den weltweit führenden Experten ab, um die Reaktionsmerkmale beim Menschen zu erörtern. Bei jeder früheren Versammlung dieser Art ging es um Verletzungen. Aber jetzt wollte GM untersuchen, wie die Leute bei Abstürzen reagiert haben. Mit dieser Erkenntnis entwickelte GM einen Crash-Dummy, der sich viel menschlicher verhält. Dieses Tool lieferte aussagekräftigere Labordaten und ermöglichte Konstruktionsänderungen, die tatsächlich dazu beitragen könnten, Verletzungen zu vermeiden. GM ist führend in der Entwicklung von Prüftechnologien, mit denen Hersteller sicherere Autos und Lastwagen herstellen können. Während des gesamten Entwicklungsprozesses hat GM auch mit dem SAE-Komitee kommuniziert, um Input von Dummy- und Autoherstellern zu sammeln. Nur ein Jahr nach Beginn der Hybrid-III-Forschung reagierte GM auf einen Regierungsvertrag mit einem verfeinerten Dummy. Im Jahr 1973 schuf GM den GM 502, der frühe Informationen entlehnte, die die Forschungsgruppe gelernt hatte. Es enthielt einige Verbesserungen der Körperhaltung, einen neuen Kopf und bessere Gelenkeigenschaften. 1977 brachte GM den Hybrid III auf den Markt, einschließlich aller neuen Konstruktionsmerkmale, die GM erforscht und entwickelt hatte.

1983 beantragte GM bei der National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) die Erlaubnis, Hybrid III als alternatives Testgerät für die Einhaltung behördlicher Vorschriften zu verwenden. GM lieferte der Industrie auch Ziele für eine akzeptable Dummy-Leistung während der Sicherheitstests. Diese Ziele (Referenzwerte für die Beurteilung von Verletzungen) waren entscheidend für die Umsetzung von Hybrid III-Daten in Sicherheitsverbesserungen. Im Jahr 1990 forderte GM, dass der Hybrid III-Dummy das einzige zulässige Testgerät ist, das die behördlichen Anforderungen erfüllt. Ein Jahr später verabschiedete die International Standards Organization (ISO) eine einstimmige Resolution, in der die Überlegenheit von Hybrid III anerkannt wurde. Der Hybrid III ist heute der Standard für internationale Frontalaufpralltests.

Im Laufe der Jahre haben Hybrid III und andere Dummys eine Reihe von Verbesserungen und Änderungen erfahren. Zum Beispiel hat GM einen deformierbaren Einsatz entwickelt, der routinemäßig in GM-Entwicklungstests verwendet wird, um jede Bewegung des Beckengurts vom Becken in den Bauch hinein anzuzeigen. Außerdem bringt die SAE die Talente der Automobilhersteller, Zulieferer, Dummy-Hersteller und US-Regierungsbehörden zusammen, um die Test-Dummy-Fähigkeit zu verbessern. Ein kürzlich in Zusammenarbeit mit NHTSA durchgeführtes SAE-Projekt aus dem Jahr 1966 verbesserte das Sprunggelenk und das Hüftgelenk. Dummy-Hersteller sind jedoch sehr konservativ, wenn es darum geht, Standardgeräte zu ändern oder zu verbessern. Im Allgemeinen muss ein Autohersteller zuerst die Notwendigkeit einer spezifischen Entwurfsbewertung aufzeigen, um die Sicherheit zu verbessern. Mit Zustimmung der Industrie kann dann die neue Messfunktion hinzugefügt werden. SAE fungiert als technische Clearingstelle, um diese Änderungen zu verwalten und zu minimieren.

Wie genau sind diese anthropomorphen Testgeräte? Bestenfalls sind sie Prädiktoren für das, was im Allgemeinen auf dem Gebiet passieren kann, da keine zwei realen Personen in Größe, Gewicht oder Proportionen gleich sind. Tests erfordern jedoch einen Standard, und moderne Dummies haben sich als wirksame Prognostiker erwiesen. Crashtest-Dummies beweisen immer wieder, dass Standard-Dreipunkt-Sicherheitsgurtsysteme sehr effektive Rückhaltesysteme sind - und die Daten halten im Vergleich zu realen Crashs gut. Sicherheitsgurte senken den Unfalltod des Fahrers um 42 Prozent. Das Hinzufügen von Airbags erhöht den Schutz auf ungefähr 47 Prozent.

Anpassung an Airbags

Airbag-Tests Ende der siebziger Jahre ergaben ein weiteres Bedürfnis. Aufgrund von Tests mit groben Dummies wussten die GM-Ingenieure, dass Kinder und kleinere Insassen anfällig für die Aggressivität von Airbags sind. Airbags müssen mit sehr hohen Geschwindigkeiten aufgeblasen werden, um die Insassen bei einem Unfall zu schützen - im wahrsten Sinne des Wortes in weniger als einem Augenblick. 1977 entwickelte GM die Kinderairbagattrappe. Die Forscher kalibrierten den Dummy anhand von Daten aus einer Studie mit kleinen Tieren. Das Southwest Research Institute führte diese Tests durch, um festzustellen, welche Auswirkungen die Probanden sicher aushalten können. Später teilte GM die Daten und das Design über die SAE.

GM benötigte auch ein Testgerät, um eine kleine Frau zum Testen von Fahrerairbags zu simulieren. Im Jahr 1987 übertrug GM die Hybrid-III-Technologie auf einen Dummy, der eine 5-Perzentil-Frau darstellt. Ebenfalls in den späten 1980er Jahren erteilte das Center for Disease Control einen Vertrag für eine Familie von Hybrid-III-Dummys, um den Test passiver Rückhaltesysteme zu unterstützen. Die Ohio State University gewann den Auftrag und bat GM um Hilfe. In Zusammenarbeit mit einem SAE-Komitee trug GM zur Entwicklung der Hybrid-III-Dummy-Familie bei, zu der ein 95-Perzentil-Mann, eine kleine Frau, ein Sechsjähriger, ein Kinder-Dummy und ein neuer Dreijähriger gehörten. Jeder hat Hybrid III-Technologie.

Im Jahr 1996 machten sich GM, Chrysler und Ford Sorgen um die durch Airbag-Inflation verursachten Verletzungen und beantragten bei der Regierung über die American Automobile Manufacturers Association (AAMA), bei Airbag-Entfaltungen Insassen aus der Position heraus anzusprechen. Ziel war es, von der ISO genehmigte Testverfahren zu implementieren, bei denen die kleine weibliche Puppe für Tests auf der Fahrerseite und die sechs- und dreijährigen Puppen sowie eine Säuglingspuppe für die Beifahrerseite verwendet werden. Ein SAE-Komitee entwickelte später mit einem der führenden Testgerätehersteller, First Technology Safety Systems, eine Reihe von Säuglingspuppen. Ab sofort sind Dummies im Alter von 6 Monaten, 12 Monaten und 18 Monaten erhältlich, mit denen die Interaktion von Airbags mit Rückhaltesystemen für Kinder getestet werden kann. Sie werden als CRABI- oder Kinderrückhalte-Airbag-Interaktions-Dummys bezeichnet und ermöglichen die Prüfung von nach hinten gerichteten Rückhaltesystemen für Kleinkinder, wenn sie auf dem Beifahrersitz mit Airbag platziert werden. Die verschiedenen Dummy-Größen und -Typen, die klein, mittelgroß und sehr groß sind, ermöglichen es GM, eine umfangreiche Matrix von Tests und Crash-Typen zu implementieren. Die meisten dieser Tests und Bewertungen sind nicht vorgeschrieben, GM führt jedoch routinemäßig Tests durch, die nicht gesetzlich vorgeschrieben sind. In den 1970er Jahren erforderten Seitenaufprallstudien eine andere Version der Testgeräte. NHTSA hat in Zusammenarbeit mit dem Forschungs- und Entwicklungszentrum der Universität Michigan einen speziellen Seitenaufprall-Dummy (SID) entwickelt. Die Europäer haben dann die ausgefeiltere EuroSID geschaffen. Anschließend leisteten GM-Forscher über die SAE einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung eines biofidelen Geräts namens BioSID, das jetzt in Entwicklungstests verwendet wird.

In den 1990er Jahren arbeitete die US-Autoindustrie an der Entwicklung einer speziellen kleinen Insassenattrappe, um Seitenaufprallairbags zu testen. Über USCAR, ein Konsortium zum Austausch von Technologien zwischen verschiedenen Branchen und Regierungsabteilungen, haben GM, Chrysler und Ford gemeinsam SID-2 entwickelt. Der Dummy ahmt kleine Frauen oder Jugendliche nach und hilft bei der Messung der Toleranz gegen das Aufblasen von Seitenairbags. Die US-Hersteller arbeiten mit der internationalen Gemeinschaft zusammen, um dieses kleinere Seitenaufprallgerät als Ausgangsbasis für einen Erwachsenen-Dummy zu etablieren, der im internationalen Standard für die Messung des Seitenaufprallverhaltens verwendet wird. Sie fördern die Akzeptanz internationaler Sicherheitsstandards und bilden einen Konsens zur Harmonisierung von Methoden und Tests. Die Automobilindustrie setzt sich stark für die Harmonisierung von Standards, Tests und Methoden ein, da immer mehr Fahrzeuge auf einem globalen Markt verkauft werden.

Die Zukunft der Autosicherheitsprüfung

Was ist die zukunft Die mathematischen Modelle von GM liefern wertvolle Daten. Mathematisches Testen ermöglicht auch mehr Iteration in kürzerer Zeit. Der Übergang von mechanischen zu elektronischen Airbagsensoren für GM bot eine aufregende Gelegenheit. Gegenwärtige und zukünftige Airbagsysteme haben elektronische "Flugschreiber" als Teil ihrer Aufprallsensoren. Der Computerspeicher erfasst Felddaten aus dem Kollisionsereignis und speichert zuvor noch nie verfügbare Absturzinformationen. Mit diesen realen Daten können Forscher Laborergebnisse validieren und Dummies, Computersimulationen und andere Tests modifizieren.

"Die Autobahn wird zum Testlabor, und bei jedem Unfall erfahren Sie mehr darüber, wie Sie Menschen schützen können", sagte Harold "Bud" Mertz, ein pensionierter Experte für GM-Sicherheit und Biomechanik. "Möglicherweise können Crash-Rekorder für Kollisionen rund um das Auto eingebaut werden."

GM-Forscher verfeinern ständig alle Aspekte der Crashtests, um die Sicherheitsergebnisse zu verbessern. Da Rückhaltesysteme beispielsweise dazu beitragen, immer mehr katastrophale Verletzungen des Oberkörpers zu vermeiden, bemerken Sicherheitsingenieure ein behinderndes Unterschenkeltrauma. Gentechnisch veränderte Forscher fangen an, bessere Unterschenkelreaktionen für Dummies zu entwickeln. Sie haben auch „Haut“ an den Hälsen angebracht, um zu verhindern, dass Airbags während der Tests die Halswirbel stören.

Eines Tages könnten Bildschirm-Computer-Dummies durch virtuelle Menschen mit Herzen, Lungen und allen anderen lebenswichtigen Organen ersetzt werden. Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass diese elektronischen Szenarien in naher Zukunft die Realität ersetzen werden. Crash-Dummies werden GM-Forschern und anderen über viele Jahre hinweg bemerkenswerte Erkenntnisse und Erkenntnisse zum Insassen-Crash-Schutz liefern.

Ein besonderer Dank geht an Claudio Paolini