·         Demonstracja technologii: wspólny projekt z Towarzystwem Fraunhofera

·         Przejrzystość testu zderzeniowego: wszystkie procesy w obszarze konstrukcji samochodu oraz zachowania manekinów są po raz pierwszy w pełni widoczne

·         Potężny akcelerator liniowy: do 1000 ostrych jak brzytwa obrazów na sekundę

Stuttgart/Fryburg. Techniczna sensacja zaczyna się od bardzo głośnego huku: wózek z barierą ochronną uderza w bok pomarańczowej Klasy C z prędkością 60 km/h. Testy zderzeniowe zawsze są czymś wyjątkowym – nawet dla ekspertów. Ale naprawdę spektakularny wątek tej próby dotyczy ramy umieszczonej na suficie hali. To akcelerator liniowy, który służy jako kamera rentgenowska. Wspólnie z Instytutem Fraunhofera ds. dynamiki wysokich prędkości – EMI (Instytut Ernsta Macha) we Fryburgu – Mercedes-Benz przeprowadził właśnie pierwsze na świecie zderzenie z użyciem rentgena i prawdziwego samochodu. Na pokładzie Klasy C, po lewej stronie, znajdował się manekin SID II o kobiecej anatomii, zaprojektowany specjalnie pod kątem do testów uderzenia bocznego.

Demonstracja (weryfikacja koncepcji) w ośrodku badawczym EMI we Fryburgu pokazała, że superszybką technologię rentgenowską można wykorzystać do wizualizacji wysoce dynamicznych procesów deformacji wewnętrznej. W ten sposób niewidoczne wcześniej deformacje i ich dokładny przebieg stają się w pełni przejrzyste. Precyzyjną analizę umożliwiają liczne obrazy o wysokiej rozdzielczości.

„Próba zderzeniowa Mercedes-Benz z użyciem promieni X stanowi kamień milowy w rozwoju narzędzi przyszłości. Bezpośredni wgląd w ukryte sekcje może pomóc w wyciągnięciu ważnych wniosków dla dalszej poprawy samochodowego bezpieczeństwa. Tym samym Mercedes-Benz potwierdza swoją rolę pioniera w tym obszarze” – powiedział Markus Schäfer, członek zarządu Mercedes-Benz Group AG, dyrektor ds. technologii.

„Pomyślny przebieg crash testu z wykorzystaniem promieni X dostarcza nam cennych spostrzeżeń do dalszej optymalizacji naszej technologii. Pozwala ona dotrzeć do niedostępnych wcześniej informacji. Z tego względu EMI konsekwentnie realizuje swoją strategię wykorzystania szybkiego obrazowania rentgenowskiego do uwidocznienia dynamicznych procesów” – skomentował dr Malte Kurfiß, kierownik centrum testów zderzeniowych EMI.

„Pierwszy na świecie wypadek z wykorzystaniem promieni X pokazuje, że technologia rentgenowska może dostarczyć nowych, odkrywczych informacji. Dowiadujemy się, co podczas zderzenia dzieje się wewnątrz pojazdu oraz z manekinami. Zdjęcia rentgenowskie dają również możliwość dalszej poprawy jakości modeli cyfrowych prototypów” – skomentował prof. Paul Dick, dyrektor Mercedes-Benz AG ds. bezpieczeństwa pojazdów.

Ultraszybka technologia promieniowania rentgenowskiego: do 1000 obrazów na sekundę

Od kilku lat dział bezpieczeństwa pojazdów Mercedes-Benz wraz z kolegami z EMI bada zastosowanie technologii rentgenowskiej w testach zderzeniowych. Czynnikiem decydującym o przełomie było zastosowanie jako źródła promieniowania akceleratora liniowego w technologii 1 kHz. Urządzenie ma znacznie wyższą moc niż te, które stosowano we wcześniejszych próbach: energia fotonów akceleratora liniowego sięga dziewięciu megaelektronowoltów. Umożliwia to badanie wszystkich materiałów powszechnie stosowanych w budowie pojazdów. Czas trwania impulsu rentgenowskiego wynosi zaledwie kilka mikrosekund. Dzięki temu możliwa jest rejestracja procesów deformacji w teście zderzeniowym bez rozmycia ruchu. Akcelerator liniowy generuje również ciągły strumień impulsów rentgenowskich. Pozwala to wykonać do 1000 obrazów na sekundę. To o około 1000 razy więcej niż w przypadku konwencjonalnych procedur rentgenowskich.

Podczas testu zderzeniowego promienie z góry padają na nadwozie i manekiny. Pod badanym pojazdem znajduje się detektor płaski. Służy on jako cyfrowy odbiornik obrazu w systemie rentgenowskim: gdy promieniowanie uderza w detektor, generowany jest sygnał elektryczny. Intensywność tego zjawiska zależy od tego, jak mocno promieniowanie zostało wcześniej pochłonięte przez pojazd i konstrukcję manekina. Wpływ to na wartość szarości, która jest później widoczna – podobnie jak podczas kontroli rentgenowskiej bagażu na lotnisku lub w przypadku dokumentacji medycznej.

W trwającym milisekundy czasie rzeczywistego czasu uderzenia system rentgenowski wykonuje około 100 zdjęć. Połączone w film, zapewniają one niezwykle ekscytujący wgląd w to, co podczas wypadku dzieje się wewnątrz podzespołów istotnych dla bezpieczeństwa oraz w ciele manekina. W ten sposób można szczegółowo obserwować zachowanie klatki piersiowej manekina lub deformację elementów. Ważną częścią drogi od badań do zastosowań przemysłowych jest fakt, że promieniowanie rentgenowskie nie wpływa na żadne inne narzędzia analityczne. Nawet wewnętrzne kamery rejestrują przebieg testu zderzeniowego pojazdu bez żadnych zakłóceń.

Eksperci EMI opracowali kompleksową koncepcję ochrony przed promieniowaniem. Dozymetry monitorują, czy pracownicy nie są narażeni na promieniowanie. Organ rządowy zatwierdził funkcjonowanie zakładu zgodnie z wymogami prawa. Wyrafinowane środki ochrony fizycznej obejmują dodatkową betonową ścianę o grubości 40 cm wokół budynku i drzwi ochronne ważące około 45 ton.

Testy zderzeniowe: element filozofii rzeczywistego bezpieczeństwa Mercedes-Benz

10 września 1959 r. odbył się pierwszy test zderzeniowy w historii Mercedes-Benz – na otwartym terenie w pobliżu fabryki w Sindelfingen. Samochód testowy uderzył czołowo w solidną przeszkodę. Otworzyło to nowy rozdział w badaniach Mercedesa nad bezpieczeństwem, ponieważ umożliwiło zbadanie zachowania podczas zderzenia zarówno pojazdów, jak i podróżujących, w realistycznych warunkach, przy użyciu samochodów testowych oraz manekinów. W połączeniu z analizami własnych badań wypadków prowadzonych przez Grupę testy zderzeniowe stanowią podstawę filozofii rzeczywistego bezpieczeństwa.

W swoim centrum technologii bezpieczeństwa pojazdów w Sindelfingen Mercedes-Benz przeprowadza obecnie do 900 testów zderzeniowych rocznie plus około 1700 testów z użyciem szyn. Badany obiekt (nadwozie lub zespół pojazdu) jest wówczas montowany na wózku i poddawany działaniu sił powstających podczas rzeczywistego zderzenia. Takie testy umożliwiają przeprowadzanie badań poszczególnych komponentów bez zniszczeń. Dotyczy to zwłaszcza systemów ochronnych takich jak pasy bezpieczeństwa.

Jesienią 2023 r. Mercedes-Benz przeprowadził pierwszy na świecie publiczny test zderzeniowy dwóch samochodów w pełni elektrycznych – i pokazał, że bezpieczeństwo nie zależy od układu napędowego. Modele EQA oraz EQS SUV zderzyły się ze sobą przy prędkości 56 km/h i przy 50-procentowym pokryciu przodów. Test potwierdził wysoki poziom ochrony podróżujących: kabina pasażerska i akumulator wysokonapięciowy w obu autach pozostały nienaruszone, drzwi dało się otworzyć, a układy wysokiego napięcia automatycznie się wyłączyły. Więcej informacji: tutaj.

Informacje na temat Instytutu Fraunhofera ds. dynamiki wysokich prędkości (EMI – Instytut Ernsta Macha)

EMI specjalizuje się w fizyce, inżynierii i informatyce szybkich procesów w eksperymentach i symulacjach. Cel: opracowywanie rozwiązań do zastosowań przemysłowych, ze szczególnym naciskiem na niezawodność, bezpieczeństwo, odporność, efektywność oraz zrównoważony rozwój.

EMI zajmuje się zjawiskami zderzeń, uderzeń i fal uderzeniowych w zakresie wszystkich materiałów. Bazując na kompleksowym podejściu, instytut analizuje i optymalizuje całą gamę materiałów oraz mikrostruktur, aż po złożone struktury. Zastosowania obejmują materiały i komponenty w samochodach, samolotach, satelitach, budynkach, systemach miejskich i sieciach infrastruktury.

Towarzystwo Fraunhofera jest wiodącą organizacją badań stosowanych w Europie. W lokalizacjach na terenie całych Niemiec pod jej patronatem pracuje 76 instytutów i placówek badawczych. Ponad 30 000 pracowników generuje roczny wolumen badań o wartości ponad 2,9 miliarda euro.

Źródło: Mercedes