211service.com
Een slimmer soort crashtestdummy
Volgens schattingen van de Wereldgezondheidsorganisatie sterft elke 25 seconden één persoon bij een verkeersongeval. Crashtestdummies met versnellingsmeters, krachtsensoren en rekstrookjes hebben autofabrikanten geholpen om het dodental niet te laten stijgen.
Onderzoekers van de Wake Forest University denken echter dat de etalagepoppen de grenzen van hun bruikbaarheid hebben bereikt. De afgelopen vijf jaar hebben de onderzoekers duizenden virtuele crashsimulaties uitgevoerd, elk met behulp van gegevens uit praktijkvoorbeelden, via een supercomputer. Door echte crashes te simuleren, kunnen we het effect van voertuigontwerpparameters, veiligheidskenmerken en inzittendenfactoren bestuderen en oplossingen voorstellen die letsel bij inzittenden kunnen voorkomen en verminderen, zegt Ashley Weaver, universitair docent biomedische technologie aan de universiteit en een belangrijk lid. van het onderzoeksteam.
Het is geen nieuw idee: in de jaren dertig begonnen onderzoekers met soortgelijke tests op menselijke kadavers. Later zullen vrijwilligers zoals Johannes Paulus Stapp aangeboden als levende proefpersonen in bescheiden botsproeven, terwijl onderzoeksteams routinematig levende varkens gebruikten om de effecten van ernstigere botsingen te testen.
Antropomorfe testapparaten, zoals deze noodlottige mannequins beter bekend zijn in de industrie, leveren gegevens op ongeveer 20 punten op het lichaam. Digitale simulaties, zoals die ontworpen door het Wake Forest-team, stellen onderzoekers daarentegen in staat om de effecten van een crash in veel grotere mate te onderzoeken, waarbij verschillende lichaamsvormen en -maten en verschillende lichaamshoudingen op het moment van impact worden getest. Het Wake Forest-model kan het risico op botbreuken en schade aan zacht weefsel en organen kwantificeren, verwondingen die niet worden verklaard door crashtestdummies.
De gegevens blijken van onschatbare waarde voor autofabrikanten. Met digitale crashdummies kunnen we bepalen wat de beste methodes zijn om het chassis, het interieur, de stoelen, de hoofdsteunen, de veiligheidsgordels, het dashboard en de actieve veiligheidssystemen van het voertuig, zoals airbags, aan te passen om de veiligheid al heel vroeg in het ontwerpproces van het voertuig te verbeteren, zegt hij. Bill Veenhuis, een ingenieur bij Nvidia, die commerciële hardware levert voor crashsimulaties aan meer dan een dozijn autofabrikanten.
Het werk kan zowel geld als levens redden. Door veiligheidsverbeteringen uit te zoeken vóór de fabricage van plaatwerk en andere onderdelen, worden de kosten later in de ontwerpfase verlaagd. Testen met echte crashdummy's wordt dan een methode om de digitale crashdummytests te valideren, in plaats van energieën en vervormingen pas heel laat in het voertuigengineeringproces te ontdekken, zegt Veenhuis. Amerikaanse voertuigen moeten voldoen aan de federale normen bij 35 verschillende tests om voldoende bescherming te bieden bij frontale of zijdelingse botsingen. Hoe nauwkeuriger de simulatie, hoe groter de kans dat de autofabrikant de eerste keer de dure live crashtests doorstaat.
Het onderzoek van Weaver, dat is gesponsord door Toyota, verschilt van de huidige commerciële toepassingen doordat de gegevens zijn gebaseerd op gedetailleerde voertuig-, scène- en medische gegevens die zijn ontleend aan een database met letselonderzoek. Met behulp van een geavanceerd digitaal model dat niet minder dan 1,8 miljoen elementen bevat die samen de menselijke vorm nauwkeurig reproduceren, van precieze botsterkte tot de structuur van organen, en dat in staat is om verwondingen aan zowel zachte als benige weefsels te voorspellen, voerde het team simulaties uit totdat het model de effecten van verschillende crashes op echte crashslachtoffers nauwkeurig nabootste. Dergelijk complex werk is alleen mogelijk dankzij recente ontwikkelingen in de kracht en efficiëntie van computerhardware. Twee decennia geleden kostte het oplossen van een voertuigongevalanalyse met een digitale crashdummy twee weken, zegt Veenhuis. Vandaag kunnen we 's nachts een typisch front-impactonderzoek uitvoeren.
Desalniettemin vereiste het werk, zoals bij elk model, verschillende vereenvoudigingen en aannames, legt Weaver uit. Het team moest bijvoorbeeld een generiek, one-size-fits-all voertuig gebruiken in de simulaties, omdat er niet genoeg gegevens beschikbaar zijn in het publieke domein van verschillende voertuigen. En hoewel het model de effecten van een crash op verschillende lichaamsgroottes en tot 140 verschillende posities kan simuleren, is het momenteel niet in staat om de resultaten aan te passen aan de leeftijd of gezondheid van een passagier.
Desalniettemin is Weaver ervan overtuigd dat het onderzoek uiteindelijk levens zal redden en de ernst van verwondingen aan zowel botten als organen zal verminderen. Ik hoop dat het onderzoek een kosteneffectieve oplossing zal bieden voor het evalueren van nieuwe en bestaande veiligheidsvoorzieningen in de auto, zegt ze.