Biofidel-Dummy für die Unfallforschung
An der HTW Dresden startet ein neues Projekt zur Weiterentwicklung menschenähnlicher Crashtest-Dummys
Um die Autos der Zukunft sicherer zu machen, werden Unfallszenarien mit Dummys realitätsnah nachgestellt und Verletzungen analysiert. Weil sich aber mit klassischen Crashtest-Dummys längst nicht alle Verletzungen darstellen lassen, entwickelt die HTW Dresden gemeinsam mit Partnern neuartige menschenähnliche Testpuppen, sogenannte Biofidel-Dummys. Anfang Februar 2025 startete auf diesem Forschungsgebiet ein neues Projekt, bei dem es nicht um die Fahrzeuginsassen, sondern um die Sicherheit anderer Verkehrsteilnehmer im städtischen Umfeld geht. Ziel ist die Entwicklung eines Fußgänger-Dummys mit einer innovativen Unterleibskonstruktion, die weitestmöglich mit dem menschlichen Vorbild übereinstimmt (Pedestrian Dummy – kurz PedDu).
„Mit dem freistehenden und teilbeweglichen Biofidel-Unterleib wollen wir ein menschengetreues System des gesamten Becken- und Hüftbereichs sowie Oberschenkel, Unterschenkel und Füßen inkl. Gelenken, Sehnen, Muskeln und Weichteilen konstruieren“, erklärt Professor Lars Hannawald von der Fakultät Maschinenbau der HTWD, der das Projekt leitet. „Der Dummy soll mithilfe von antagonistischen synthetischen Ersatzmuskeln in Position gehalten werden.“ Die Muskeln lassen sich individuell unter Spannung bringen, sodass der Dummy eine aufrechte Haltung ohne externe Stützkonstruktion einnehmen kann.
„Außerdem soll bei einer simulierten Kollision nach dem Erstkontakt mit dem Pkw die Muskelspannung so zu steuern sein, dass eine realistische Flugphase sowie ein zweiter Aufprall darstellbar sind“, so der Projektleiter. „Der Dummy kann aber auch auf einem Roller platziert oder auf ein Fahrrad gesetzt werden.“ Geplant ist außerdem, mittels Silikongusstechniken und verschiedener Füllmethoden spezielle Weichteilsegmente mit unterschiedlichen Festigkeiten zu erstellen. Damit wären erstmals aussagekräftige Crashuntersuchungen für unterschiedliche Körpertypen möglich, individuell bezogen auf Geschlecht, Körperbau, Fett- und Muskelanteil.
Nach dem Test wird der Biofidel-Dummy untersucht, um festzustellen, was an dem künstlichen Körper tatsächlich Schaden genommen hat. Durch die ferrometallfreie Konstruktion, in der keine magnetischen Metalle, wie Eisen, Kobalt oder Nickel enthalten sind, lassen sich erstmalig nicht-invasive Untersuchungen beispielsweise mittels Computertomographie (CT) durchführen und so Verletzungen besser analysieren.
Entwicklung neuer Dummy-Generationen an der HTW Dresden
In den USA zunächst für militärische Zwecke geschaffen, spielen Dummys seit den 1970er Jahren auch in der Unfallforschung eine wichtige Rolle. Weil sich mit den herkömmlichen Modellen jedoch nur physikalische Parameter messen lassen, begannen Forschungen zu innovativen Biofidel-Dummys. Diese sind flexibel, können für verschiedene Anprallpositionen genutzt werden und beinhalten skelettähnliche Strukturen, die genauso brechen können wie menschliche Knochen.
Die ersten Prototypen des Dummys entstanden im Ingenieurbüro Priester und Weyde in Berlin. Seit 2017 entwickelt die HTWD unter Leitung von Professor Lars Hannawald die Dummys und die Firma CTS fertigt und vermarktet sie. Die Universität Münster beteiligte sich später mit ihrer Expertise auf dem Gebiet der menschlichen Belastungskennwerte.
Bei neueren Forschungsvorhaben standen unterschiedliche Körperteile im Fokus. So wurde ein Dummy mit künstlicher Muskulatur speziell für den Halsbereich entwickelt, mit dem die Verletzungen von Autoinsassen darstellbar sind, je nachdem ob sie beim Unfall wach sind oder schlafen, die Halsmuskeln also angespannt oder entspannt sind. Noch bis Juni 2025 läuft ein Projekt zur Entwicklung eines Lungenersatzmodells. Es dient dazu, äußerlich nicht sichtbare Verletzungen der Lunge zu untersuchen, wie sie bei Explosionen auftreten. Damit kann die Schutzwirkung von gepanzerten Fahrzeugen oder Schutzräumen getestet werden.
Biofidel-Dummys lassen sich in verschiedensten Bereichen für alle Belastungsformen einsetzen, in der Unfallforschung ebenso wie bei Stürzen aus großer Höhe oder als Trainingspuppe für Rettungsübungen.
Projekt PedDu
„Zum Stehen benötigt der Mensch eine Vielzahl von Muskeln, insbesondere aus der Skelettmuskulatur. Dazu gehören Muskeln in den Beinen, aber auch im Rumpf und im Gesäß, die zusammen die Stabilität und das Gleichgewicht gewährleisten“, sagt Lars Hannawald. „Im Projekt PedDu wollen wir zunächst herausfinden, wie viele davon notwendig sind, damit sich die Beinhaltung des Dummys in unterschiedlichen Positionen realisieren lässt, um dann die Anzahl auf ein Mindestmaß zu reduzieren. Im nächsten Schritt werden wir die künstlichen Muskeln aufbauen und einsetzen.“ Simulationen und nachgestellte Versuche von realen Unfällen sollen anschließend zeigen, wie gut das Modell die Realität abbildet.
Das Projekt hat eine Laufzeit von 28 Monaten und endet am 31. Mai 2027. Es wird gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) und vom Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM).
