Crash-Test mit dem Puppenkopf

In Zusammenarbeit mit dem Internationalen Automobilverband Fia verbessert die Fachhochschule in Zweibrücken die Gesundheit von Autofahrern – mit einem selbstentwickelten Crash-Test-Dummy.

Zweibrücken. Crash-Test-Dummies arbeiten auf vielen deutschen Teststrecken für die künftige Sicherheit der Autofahrer – aber wirklich lebensecht bewegen sich die Unfall-Puppen noch nicht. Die FH Zweibrücken will das ändern und einen Dummy mit vivoäquivalenter, also einer naturnah aufgebauten Wirbelsäule entwickeln. Entstanden ist dieses Projekt per Zufall.

Kraftfahrzeuge werden zwar immer sicherer, trotzdem steigt weltweit die Anzahl der Hals-Wirbelsäulen-Verletzungen (HWS) bei Auffahrunfällen. In Deutschland fallen deshalb Versicherungskosten in Höhe von einer Milliarde Euro pro Jahr an. Woran liegt das? Dieser Frage ging die studentische Projektgruppe von Professor Gäng des Fachbereichs I/MST nach – sogar mit Unterstützung des Automobil- und Rennsportverbandes Fia. Deshalb gab der Verband ein Modellprojekt mit Kartfahrzeugen bei der Fachhochschule Zweibrücken in Auftrag.

Sechs Studenten und vier Projektingenieure arbeiten seit Mitte 2009 mit Professor Lutz-Achim Gäng an diesem Pilotprojekt. Ihr Labor, mit Mini-Crash-Anlage, Hochgeschwindigkeitskamera sowie einer computergesteuerten Fräskopfmaschine, die simultan fünf Achsen bearbeiten kann, ist einzigartig in Deutschland.

Nach Erfolgen mit den Versuchen für die Fia ist das Bundesamt für Straßenwesen (BASt) auf die FH Zweibrücken aufmerksam geworden und hat diese gebeten, bereits bekannte Messwerte bei Auffahrunfällen zu vergleichen. Dadurch ist dem Team um Professor Gäng etwas aufgefallen. Alle eingesetzten Dummys haben einen aus medizinischer Sicht entscheidenden Nachteil. Sie können mit dem Kopf nur nach vorne nicken und somit die Pendel- oder Taumelbewegung des Kopfes, die bei einem Aufprall entstehen, überhaupt nicht nachahmen. Was aber noch viel wichtiger und vor allem weitreichender für dieses Projekt war, sollte eher zufällig herausgefunden werden. „Da hatten wir viel Glück“, gab Gäng zu.

Aufgrund einer anderen Sichtweise als die, die sonst bei solchen Versuchen üblich ist, bemerkten die Studenten und ihr Professor eine Abweichung im Vorgang: Durch die in Dummy-Köpfen verarbeiteten einzelnen Metallwirbelkörper ist weder eine Drehbewegung noch die für das Schädigungspotenzial beim HWS-Schleudertrauma viel maßgeblichere Taumelbewegung darstellbar. Diese Drehbewegung belastet die nackennahe Halsmuskulatur um einiges mehr als die reine Nickbewegung. Es werden zwar immer sicherere Autos gebaut, was eine sinkende Anzahl tödlicher Unfälle bestätigt. Die Anzahl der HWS-Schleudertraumata steigen jedoch.

„Entscheidend ist die Haltung des Kopfes beim Aufprall“, erklärte Gäng. So sei es absolut unabdingbar, kurz vor dem Aufprall geradeaus zu schauen. Da niemand einen Unfall voraussehen kann, werde auch an diesem Phänomen gearbeitet. „Wir versuchen, Signaltöne und Gesichtsfeld-Displays in neueren Wagen zu nutzen, um die Aufmerksamkeit des Fahrers innerhalb von wenigen Millisekunden zu gewinnen, damit er dadurch nach vorne schaut“, informierte der I/MST-Professor. Dies ist aber noch Zukunftsmusik. Zunächst versucht das Team der FH Zweibrücken, die sehr komplex aufgebaute Halswirbel des menschlichen Körpers eins zu eins nachzubauen. Um repräsentative Messergebnisse zu erzielen und neue Impulse für alle Automarken herzustellen, bekommt der Zweibrücker Campus demnächst einen „Matrix 3D Drucker“. Mit ihm sollen die einzelnen Bandscheiben, Knochen, Gelenke, Weichteile, Wirbel und Trapezmuskeln nicht nur nachgeformt werden, sondern auch in ihrer Beschaffenheit dem menschlichen Körper entsprechen – was kein leichtes Unterfangen ist. Deshalb erhalten die Studenten und Ingenieure Unterstützung und arbeiten eng mit Ärzten vom Universitätsklinikum des Saarlandes zusammen. Bei den Tests werden auch neue Materialien für Nackenstützen beziehungsweise Autositze ausprobiert, die dem Schleudertrauma nachweislich entgegenwirken.

Letzten Endes erhofft sich die Forschungsgruppe, mit dem vivoäquivalenten Dummy die Sicherheitskonzepte von Autos zu optimieren. Der neue Dummy soll auch den Versicherern zu Einsparungen von bis zu 500 Millionen Euro pro Jahr verhelfen. Im Rahmen dieser Forschungsarbeiten, die bis Mitte 2011 abgeschlossen sein sollen, sind acht Bachelor- sowie vier Masterarbeiten geplant.