Schwein am Steuer - eine kleine Geschichte der Crashtest-Dummies

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Ein dünnes Verbindungskabel liefert alle Messdaten aus dem Inneren des Dummies. Foto: Keldenich

So kann man sich irren: "Autounfällle sind nicht überlebbar", war noch vor gut 50 Jahren die gängige Meinung in der Branche. Dass man heute selbst bei Zusammenstößen mit...

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. Von Axel Keldenich "World SID", das klingt, als ginge es um einen Kollegen von Supermann oder Batman. Stimmt nicht - oder doch, aber ganz anders. Der Bursche dieses Namens kann nämlich auch viel mehr als man ihm äußerlich ansieht und eine Art Retter ist er auch. Der Vorname sagt einfach, dass er in aller Welt eingesetzt wird, und SID steht für Side Impact Dummy, also Seitenaufprall Dummy. Er ist die modernste Version dieser Testpuppen und wird ab 2015 auch beim bei uns Normgebenden EuroNCAP-Test eingesetzt, wo er diverse Vorgängerversionen ersetzt.

Autounfälle nicht überlebbar

Was heute also eine Wissenschaft im Dienste der Sicherheit aller Verkehrsteilnehmer ist, wurde noch vor gut 50 Jahren lapidar abgetan. "Autounfälle sind einfach nicht überlebbar", hieß es von Vertretern der Automobilhersteller. Dabei hatten die großen Unternehmen in Europa und den USA zu dieser Zeit schon mit ernsthafter Unfallforschung begonnen. Um zu lernen, welche Einwirkungen ein Unfall auf die Passagiere hat, wurde zunächst mit Tieren und Leichen experimentiert, wobei auch Letzteres zunächst keinerlei ethische Proteste hervorrief. Eher makaber als hilfreich mutet es heute an, wenn von Versuchen mit Schimpansen auf Raketenschlitten, einem Bären in einer Aufprall-Schaukel sowie mit einem am Steuer sitzenden betäubten Schwein berichtet wird.

Heroische Selbstversuche

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Auch heroische Selbstversuche brachten die eine oder andere Erkenntnis. Der amerikanische Militärarzt Colonel John Paul Stapp, der bei seinen rund 40 zum Teil lebensgefährlichen Experimenten unter anderem einmal auf einem Raketenschlitten Platz nahm, der von einer Geschwindigkeit von 1017 km/h zum Stand abgebremst wurde, gilt als Pionier der Unfallforschung.Trotz allen Engagements führten solche Versuche nur zu unzureichenden Ergebnissen, was dazu führte, dass 1949 der erste Crashtest-Dummy namens "Sierra Sam" gebaut wurde, der allerdings ausschließlich von der US-Armee bei Tests von Gurten und Schleudersitzen eingesetzt wurde. Zu seinen direkten "Nachfahren" gehören die bei Ford in den 50er-Jahren eingesetzten Dummies, deren Namen "FERD" schlicht die Initialen des "Ford Engineering Research Department" (Ford Entwicklungs- und Forschungsabteilung) waren.

Kantiges und scharfes Metall

FERD I and FERD II waren lebensgroße Puppen mit einem Stahlgerippe, ummantelt mit Leder und unterschiedlich steifem Plastik für Muskeln und Haut. Ihr einziger Zweck war, zu sehen, wie die Körper der Auto-Insassen bei einem Frontallaufprall reagierten. Erst viel später ging man daran, passive und aktive Sicherheitsfeatures im Auto zu entwickeln und einzusetzen. Bis dahin waren Armaturenbretter aus hartem, oft kantigem und scharfem Metall, Stoßstangen machten ihrem Namen alle Ehre, und an Knautschzonen und kraftableitende Karosserien oder Sicherheitsgurte und Airbags war nicht zu denken.

Möglichst exakte Simulationen

"Heute müssen Dummys zur möglichst exakten Simulation in ihren biomechanischen Eigenschaften mit denen des menschlichen Körpers möglichst weit übereinstimmen, und das sowohl was die Abmessungen und Massen einzelner Körperteile angeht wie auch die Steifheit unterschiedlicher Gelenke", erläutert Bernd Lorenz, der bei der Bundesanstalt für Straßenwesen (bast) in Bergisch Gladbach das Referat passive Fahrzeugsicherheit und Biomechanik leitet. So simuliert der eine Dummy einen männlichen, der andere einen weiblichen Körper und wieder andere stellen Kinder dar. Deren Urvater ist bei der bast zu besichtigen: "Pinocchio" ist eine simple blaue Holzpuppe mit einem würfelförmigen Kopf, dessen zahlreiche Blessuren von häufigen Einsätzen zeugen.

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Unterschiedliche Szenarien

Bei heutigen Tests werden ganz spezielle, unterschiedliche Unfallszenarien wie Frontalaufprall, versetzte oder Seitenaufprallfälle simuliert. In punkto Kinderdummy steht ein neuer Typ mit der Bezeichnung Q10 (steht für das Alter von zehn Jahren) kurz vor der Einsatzreife. Ab 2016 wird er bei EuroNCAP zum Standard. "THOR" ist ein Typ, der vor allem Erkenntnisse zu Thoraxverletzungen liefern wird, unter anderem weil er mehr Rippen hat als seine Vorgänger. Um einheitliche Standards setzen zu können, arbeiten alle Hersteller weltweit mit den gleichen Dummys und Methoden.

50-Prozent-Mann

Schon vor rund 50 Jahren repräsentierte der so genannte "Hybrid I" den "50-Prozent-Mann", weil er die Durchschnittswerte in Körpergröße, Gewicht und Körpermaßen der männlichen Bevölkerung besaß. Sein Nachfolger Hybrid II war 1973 mit noch einmal verbesserter Mechanik in den Schultern, der Wirbelsäule und den Knien ausgestattet. Außerdem besaßen beide schon Aufnahmetechnik für Beschleunigungswerte in Kopf, Brust und Becken. Beides zusammen schlug pro Puppe mit umgerechnet 70.000 Euro zu Buche. Zur nächsten Entwicklungsstufe, die um die 100.000 Euro je Dummy kostete, gehörten erstmals drei unterschiedlich Kinder-Dummys in der Gestalt von Drei-, Sechs- und Zehnjährigen.

Sensoren in allen Körperbereichen

Die heutigen Nachfolger sind bestückt mit zahlreichen Sensoren in allen Körperbereichen, vor allem Kraftsensoren und Beschleunigungsmesser. Sie verfügen über exakte Nachbildungen menschlicher Wirbelsäulen, und Kunststoffe unterschiedlicher Konsistenz simulieren die Beschaffenheit von Haut, Muskeln und Fleischpartien. Die Rippenbögen sind nicht nur korrekt nachgebildet, sondern beim jüngsten Typ auch so mit den Messgeräten verbunden, dass man sogar beurteilen kann, wie der Gurt am besten vor dem Oberkörper verlaufen muss, um die Verletzungsgefahr zu minimieren. Nachteil dabei ist: Je "menschenähnlicher und damit beweglicher die Puppen werden, desto schwieriger ist es, sie hinter dem Steuer in aufrechte Sitzposition zu bringen und zu halten.

Dummy kostet 500.000 Euro

Für bessere Schaufensterpuppen wie die FERDs hätte "WorldSID" nur ein müdes Lächeln übrig. Denn anders als die frühen Dummys, die alle gemessenen Daten über zum Teil armdicke Kabelstränge an Messstationen meldeten, "merkt" SID sich selbst, was ihm zustößt. Will sagen: Heutige Dummys sind nicht nur vollgestopft mit Sensoren - bei SID sind es mehr als 200 - sondern verfügen zudem über genügend Rechnerkapazität, um alle Daten aufzuzeichnen und sogar teilweise schon auszuwerten. Solch ein Dummy kostet rund 500.000 Euro. Längst geht es bei den Crashtests auch um die Sicherheit der Fußgänger. Sie vertritt bei den Versuchen der "Kollege Potar", von dem es allerdings nur drei oder vier auf der Welt gibt.

Stets gleiche Parameter

Anders als seine Vorfahren kann ein Dummy heute mehrfach verwendet werden, muss aber im Sinne vergleichbarer Ergebnisse nach etwa 20 Tests immer wieder kalibriert werden, also so eingerichtet, dass er immer gleich reagiert. Bei der bast gibt es dazu eine eigenes Zentrum, in dem beispielsweise der Kopf vom Rumpf des Dummys abgenommen und in einer speziellen Vorrichtung aus einer festgelegten Höhe fällt, um die Instrumente in seinem Inneren abzustimmen. Genauso penible Prüfungen müssen alle "Körperteile" bestehen. Um vergleichbare Ergebnisse zu erhalten, ist es wichtig, dass diese Parameter stets gleich sind. Da die Dummies standardisiert sind, können Teile auch ausgetauscht oder, wenn nötig, ersetzt werden. Zwar sind die Testpuppen, wie gesagt, heute selbst schon mit hocheffizienter Technik ausgestattet, dennoch werden Crashtests wie in der Vergangenheit stets von Hochgeschwindigkeitskameras aufgenommen und zahlreiche weitere Daten fließen über Kabel von den Sensoren zu Messanlagen innerhalb und außerhalb der Testfahrzeuge. Auf einem Gebiet gibt es jedoch noch viele offene Fragen und zwar in Bezug darauf, was Auswirkungen auf innere Organe angeht.

Digitale Simulationen

Hier kommt dann der Computer ins Spiel. So entwickelt beispielsweise Ford derzeit weltweit die erste digitale Simulation eines Kinderkörpers für virtuelle Crashtest-Studien. Das Modell ermöglicht die lebensnahe Nachbildung des Knochengerüsts, der inneren Organe und des Gehirns. So helfen die Versuche, zu verstehen, wie verschieden Aufprallkräfte auf Kinder und Erwachsene einwirken. Dazu wird das digitale Modell wie in einem Baukasten Stück für Stück zusammengesetzt - vom Gehirn über den Schädel und den Nacken bis hin zum Brustkorb und den oberen und unteren Extremitäten. Das Gehirn des Erwachsenenmodells besteht auch in der digitalen Umsetzung aus einzelnen Elementen wie dem Gehirnstamm, den Gehirnzellen und den verschiedenen Gehirnschichten inklusive der dazugehörigen Gehirnflüssigkeit. Alle Einzelkomponenten werden anschließend am Rechner zu einem Gesamtmodell zusammengeführt und virtuell in einen menschlichen Körper integriert. Trotz aller digitaler Berechnungen und Simulationen sind sich die Fachleute einig, dass auf absehbare Zeit reale Crashtests nicht zu ersetzen sind. Die Dummys werden also auch weiterhin für uns den Kopf hinhalten.

(Axel Keldenich, der Autor dieses Blogeintrags, arbeitet als freier Journalist für Tageszeitungen und Magazine)