Messen und Testen ZF Lifetec: Insassenschutz durch neue Testmethoden verbessern

Gurte, Airbags und Lenkräder müssen sich unter harten Prüfbedingungen beweisen, um sämtliche Qualitätsstandards zu garantieren. Neben klassischen Testkompetenz erarbeitet sich ZF Lifetec neue, virtuelle Testbereiche und verkürzt somit die Entwicklungszyklen von Fahrzeugen. Das Ziel ist dabei klar: Die Insassensicherheit immer mehr an reale Unfallszenarien anzupassen und so die Unfallfolgen im Straßenverkehr für Betroffene zu verringern.

Was mit der Einführung von Sicherheitsgurten in den 1970er-Jahren begann und mit der Einführung von Airbags in den 1980er-Jahren fortgesetzt wurde, ist heute quasi Standard in der automobilen Sicherheitstechnik. Um diese lebensrettenden Fahrzeugsysteme stetig zu verbessern haben sich die Standards für deren Test immer weiterentwickelt. Crashversuche der Automobilhersteller sind spätestens seit den 1970-Jahren üblich und auch bei ZF Lifetec als werden weltweit mehr als 50 dynamische Tests pro Tag durchgeführt. Neu hinzugekommen sind jüngst digitale Test- und Validierungsverfahren, die durch physikalische Versuche bestätigt werden.

Mensch als Individuum

Dank dieser Testmethoden werden Sicherheitskonzepte noch besser an den individuellen Insassen angepasst. Denn im Fokus des Real-Life-Safety-Ansatz steht der Mensch als Individuum und das Ziel, diesen noch besser zu schützen – angepasst an die individuelle Statur, Geschlecht und Alter. Für diesen adaptiven Ansatz des Insassenschutzes stehen diverse Lösungen und Strategien zur Verfügung, die nur durch eine Kombination aus physikalischem Test und virtueller Validierung entwickelt und getestet werden können.

Die ganzheitliche Bewertung einer Testreihe basiert auf einer großen Anzahl von Einzellastfällen, die zum Beispiel die Komponenten eines Sicherheitsgurt-System unterschiedlich belasten. Denn um auch kritische dynamische Belastungen rechtzeitig erkennen und richtig entgegenwirken zu können, müssen alle wesentlichen dynamischen Belastungen des Gurtsystems wie Kraftniveaus, Auszugsweg und Geschwindigkeit einschließlich Pre-Crash Dynamik erfasst werden. Das gilt ebenso für den gesamten Insassenschutz. Dieses Gesamtbild, ohne das Zusammenspiel aus realen und virtuellen Tests zu entwickeln, würde einen sehr hohen Zeit- und Ressourcenaufwand bedeuten.

Schlittenanlagen in fünf Märkten

Ein weiterer wesentlicher Faktor für Qualität sind Testing-Expertise und Equipment. Das gilt für die Tests von Einzelkomponenten, aber auch für Tests kompletter Systeme. Als dynamischer Test wird dabei das Zusammenspiel – beispielsweise von Gurt und Airbag – im Einzelnen oder als Gesamtsystem in Crashsimulationen auf technisch komplexen Schlittenanlagen bezeichnet. ZF Lifetec verfügt über Schlittenanlagen in fünf zentralen Märkten (USA, Japan, Italien, China und Deutschland). Alle Versuche werden von Testingenieuren und -technikern weltweit zuverlässig umgesetzt, gemäß den Anforderungen, die Sicherheitsbewertungsorganisationen wie Euro NCAP, China NCAP, US NCAP oder auch durch die US-Vorschriften des Federal Motor Vehicle Safety Standard (FMVSS) an die internationalen Automobilhersteller stellen.

Das Unternehmen entwickelt und digitalisiert das Testing weiter und nutzt dabei die immensen Datenmengen der bisherigen Tests, um das Prüfgeschehen immer stärker zu virtualisieren. Zwar lassen sich Realtests nicht komplett ersetzen, aber die ideale Mischung aus Simulation und Realtests werden das Testing effizienter gestalten. Eine wichtige Grundvoraussetzung für virtuelles Testing ist die Validierung der dabei zu Grunde gelegten Annahmen. Nur so lässt sich gewährleisten, dass virtuelle Tests mit der Realität übereinstimmen. Um das zu garantieren, hat ZF Lifetec HyDRA, kurz für Hyper Dynamic Response Actuator, entwickelt. Dieser Prüfstand ermöglicht einen schnellen und präzisen Abgleich zur Realität. Damit wird ein digitaler Zwilling validiert, der deutlich verkürzte Entwicklungszyklen ermöglicht und als Enabler für „Real-Life-Safety“ dient.

Testen von Komponenten

Auch beim Testing von Komponenten ist eine hohe Bandbreite notwendig: Denn es geht um die Entwicklung von Textilien für Gurte und Airbags, von Metall- oder Kunststoffgehäusen bis hin zu pyrotechnischen Treibladungen und hochpräzisen Sicherheitssystemen. Vor allem in der Prototypenphase stehen für alle Komponenten umfassende Material- sowie Umwelt-Simulationstests auf der Agenda. Dabei werden – oft mit Hilfe speziell entwickelter Prüfstände – Alterungs- und Abnutzungsprozesse unter realistischen Bedingungen zeitlich gerafft und durchgespielt. Konkret wird auf diese Weise beispielsweise der Einfluss von Salzwasser-, Sonnenlicht- oder Staubeinwirkung bis hin zu thermischen Veränderungen oder Vibration ermittelt, um Beeinträchtigungen für die spätere Funktionsfähigkeit auszuschließen.

Zudem gilt es, sämtliche Systeme auf elektromagnetische Verträglichkeit zu prüfen. Bei Lenkrädern, die als Mensch-Maschinen-Schnittstelle (HMI) eine zentrale Rolle für die Sicherheit und die Kontrolle eines Fahrzeugs einnehmen, ist das beispielsweise wichtig, um Funktionen wie das Hands-on-Detection ausfallsicher auszulegen.  (se)

ZF Friedrichshafen

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