Mercedes, test zderzeniowy i promienie X – to dopiero przejrzystość
Testy zderzeniowe realizowane są przez producentów aut i niezależne ośrodki badawcze (jak np. europejski Euro NCAP). Pozwalają one zweryfikować założenia projektowe w kontekście bezpieczeństwa danego modelu. Mercedes wykonał jednak eksperyment, który stawia przejrzystość tego typu testów na zupełnie nowym poziomie. Takich zdjęć jeszcze nie pokazywał żaden producent.
Co takiego zrobiła niemiecka marka? Przeprowadziła test zderzeniowy, ale do jego rejestracji wykorzystano nie tylko klasyczne kamery pracujące w paśmie widzialnym, ale również bardzo szybki akcelerator liniowy rejestrujący otoczenie w paśmie rentgenowskim. Tak, dosłownie prześwietlono test zderzeniowy.
Techniczna sensacja zaczyna się od bardzo głośnego huku: wózek z barierą ochronną uderza w bok pomarańczowej Klasy C z prędkością 60 km/h. Jednak oprócz huku w hali testów jest coś jeszcze. Nad uderzonym pojazdem znajduje się charakterystyczna rama umieszczona na suficie hali testowej. 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 promieni rentgenowski 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.
Test nie był częścią wdrożonej w koncernie Mercedes-Benz nowej procedury. Na razie to jedynie demonstracja, weryfikacja koncepcji. Jednak udana. Udowodniono, 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.
„Pomyślny przebieg crash testu z wykorzystaniem promieni X dostarcza nam cennych spostrzeżeń do dalszej optymalizacji naszej technologii. Pozwala ona dotrzeć do niedostępnych wcześniej informacji.” – 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.
Użyta podczas testu aparatura rentgenowska jest w stanie wykonać do 1000 prześwietleń obiektu w ciągu jednej zaledwie sekundy. To nie jest pierwsza próba wykorzystania promieni X w testach zderzeniowych, ale wszystkie wcześniejsze opierały się na znacznie wolniejszych urządzeniach rejestrujących obraz rentgenowski. Nowy sprzęt ma też znacznie wyższą moc niż te, które stosowano we wcześniejszych próbach. Różnica okazała się istotna, bo użyty w opisywanej próbie zakres mocy pozwala na 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.
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 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 poszczególnych elementów. A co z promieniowaniem? Zadbano o odpowiednią ochronę. Hala ma dodatkową betonową ścianę o grubości 40 cm wokół budynku i drzwi ochronne ważące około 45 ton.
Po co przeprowadzać takie testy? Czy w dobie komputeryzacji nie wystarczą symulacje komputerowe? Problem właśnie w tym, że nie. Model symulacji jest oparty na pewnych założeniach. Możemy znać właściwości dynamiczne konkretnego materiału, ale nie zawsze da się obliczyć co będzie się działo wewnątrz. Dane uzyskane w wyniku ultraszybkich prześwietleń zderzeniowych pozwolą nie tylko na dokładniejszy wgląd w to, co się dzieje z elementami pojazdu i systemami bezpieczeństwa w razie wypadku, ale pozwolą również udoskonalić właśnie symulacje. A po co to wszystko? Czy to nie oczywiste? By nikt nie zginął w samochodzie. To cel wielu firm od dawna. Wciąż nie osiągnięty, ale czy nie wart spełnienia?
