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Projetbeispiel: Crash-Simulation

Mit dem Kopf durch die Wand

Im Schwerpunkt Leichtbautechnik befasst sich das Institut für Mechanische Systeme (IMES) unter anderem damit, das Risiko von traumatischen Kopfverletzungen zu reduzieren. Neben erfolgreichen internationalen Entwicklungsprojekten im Automobil- und Flugzeugbau forscht das IMES auch im Sportbereich – zum Beispiel mit der Messung von Gefahrenpotenzial bei Eishockeybanden.

Jedes Jahr kommt es im Schweizer Spitzen- und Breitensport zu rund 30‘000 Gehirnerschütterungen. Früher noch als Bagatelle abgetan, weiss man heute: bereits leichte Gehirnerschütterungen können zu Veränderungen im Gehirnstoffwechsel führen. Auffallend gross ist die Gefahr von Kopfverletzungen im Eishockey. Immer wieder ziehen sich Spieler beim Aufprall an der Seitenbande zum Teil schwere Verletzungen zu. Das Institut für Mechanische Systeme (IMES) hat sich intensiv damit beschäftigt, wie gefährlich Eishockeybanden für die Spieler sind und mit einer speziellen Apparatur die Risiken konkret gemessen.

Untersuchungen im Automobil- und Flugzeugbau

Bei Versuchsaufbauten für genaue Messungen im Rahmen von Crash-Simulationen greift das IMES auf jahrelange Erfahrung zurück. «Beispielsweise haben wir bereits die Gefährlichkeit von Trennwänden in Flugzeugen untersucht», führt Prof. Dr. Hanfried Hesselbarth vom IMES aus. «Diese sollten so nachgiebig konstruiert sein, dass sie im Fall einer Bruchlandung keine tödlichen Verletzungen verursachen.» Ein weiteres Beispiel sind Untersuchungen für die Automobilindustrie. Dort war man bereits vor Jahren bei der Konzeption von Motorhauben involviert, die heute Standard sind. Sogar Cockpits von Flugzeugen wurden schon vom IMES getestet, damit diese den strengen Sicherheitsanforderungen entsprechen.

Schiene statt Pendel

Auslöser für das Eishockey-Projekt war die Anfrage eines Herstellers von Eishockeybanden, der sein Produkt zwecks Weiterentwicklung testen lassen wollte. Dazu wurden intensive Studien mit Dummy-Tests auf Eishockeyfeldern durchgeführt und analysiert. Bei ersten Testversuchen setzte das IMES noch auf ein Pendel. «Das Pendel erwies sich als nicht ideale Methode, weil es dazu neigt, auch noch leicht seitlich zu schwingen», erklärt Hesselbarth. «Dieser Umstand verfälschte die Messresultate.» Aus den Erfahrungen mit den Pendeln heraus hat sich das IMES dann zu einem Aufbau mit Schiene entschlossen. Neu an diesem Aufbau ist, dass der Dummy linear beschleunigt wird. Die Untersuchung spielt sich wie folgt ab: Der Dummy wird auf der Schiene in Richtung Bande beschleunigt. Er löst sich von der Schiene und prallt mit der vorgängig programmierten Geschwindigkeit in die Bande. Das Messsystem berechnet die Beschleunigungen im Dummy beim Aufprall und kann so Auskunft geben über die möglichen Verletzungen, die sich ein Mensch zugezogen hätte.

«Die Bande dieses Herstellers ist zwar schon stark optimiert gegenüber herkömmlichen Banden, kann aber immer noch je nach Situation schwere Verletzungen auslösen.»

Prof. Dr. Hanfried Hesselbarth, Projektleiter

Mögliches Zertifizierungsverfahren

Im Rahmen der Fernsehsendung Einstein erfolgten kürzlich erneute Messungen mit der Schienenkonstruktion. Diesmal für einen Bandenhersteller aus Südtirol, dessen neuartige Bande erheblich weniger gefährlich sein soll. «Die Bande dieses Herstellers ist zwar schon stark optimiert gegenüber herkömmlichen Banden, kann aber immer noch je nach Situation schwere Verletzungen auslösen», so das Fazit von Hesselbarth und seinem Team. «Besonders gefährlich für die Sportler sind jeweils der Handlauf sowie die Stellen, wo sich Pfosten und Verstrebungen hinter der Bande verbergen.» Wenn auch die Testresultate des IMES sicherlich in die Bandenentwicklung einfliessen, so bleibt das Gefahrenbewusstsein im Eishockey eher gering. Sollten die Eishockeyverbände aber neue Standards für Banden definieren, sieht Hesselbarth das IMES als idealen Partner. Denn die Messapparatur des IMES könnte dann einen Bestandteil des Zertifizierungsverfahrens bilden.

Beitrag im SRF Einstein