Hochdynamisches Röntgen

Hochdynamisches Röntgen mit 1000 Bildern pro Sekunde

Die Technologie ermöglicht es erstmals, das Verhalten innenliegender Bauteile und Subsysteme experimentell während des Versuchs zu validieren.

Direkte Beobachtung kritischer Abläufe
Diese Vorgänge können bisher nur indirekt gemessen werden (zum Beispiel durch Beschleunigungssensoren) oder nach dem Versuch rekonstruiert werden. Hochdynamisches Röntgen ermöglicht die direkte Beobachtung kritischer Abläufe.

Millisekundengenaue Analyse und Datenrückführung in gewohnte Arbeitsumgebung
Der kritische Zeitpunkt, in dem ein System kippt, kann millisekundengenau mit der FE-Simulation abgeglichen werden. Wenn im Röntgenbild markante Bereiche über die Zeit verfolgt werden, ist es möglich, die Trajektorien zurück in die Auswertesoftware zu übertragen.

Verknüpfung von Design, Prozess und Material
Die Analyse des Materials findet vor, während und nach den Prozessen statt. Durch die digitale Verknüpfung aus Design, Prozess und Material können Lösungen zuverlässig und in höchster Präzision ermittelt werden.

Kann man ein Auto röntgen – wie beim Arzt?
Und das alles bei einem Aufprall mit hoher Geschwindigkeit?

An der Forschungscrashanlage des Fraunhofer EMI wird während des Fahrzeugcrashs ein Hochgeschwindigkeits- Röntgenvideo erstellt.

Unter Verwendung von A-priori-Daten und Simulationen werden im Vorfeld definierte Bereiche und spezifische Bauteile im Fahrzeuginnern betrachtet.

Stehen FE-Simulationsdaten zur Verfügung, können mit der selbst entwickelten Röntgensimulation virtuelle Vorversuche durchgeführt werden. Dadurch kann der Experimentaufbau optimiert werden. Das Beobachtungsfenster in Raum und Zeit ist dabei so festzulegen, dass wichtige Vorgänge möglichst quer zur Beobachtungsrichtung stattfinden.

Für spezielle Fragestellungen werden Marker eingesetzt – ähnlich wie in der Medizin. Sie sind nach der Aufnahme besonders gut im Röntgenbild zu erkennen. Unter diesen Voraussetzungen kann die exakte Auswertung der Ergebnisseerfolgen.

Aus den Rohdaten wird mit digitalen Bildverarbeitungsalgorithmen ein Röntgenvideo erzeugt. Es wird so aufbereitet, dass Vorgänge im Innern leicht nachvollziehbar sind. Zusätzlich können digitale Mustererkennungstechniken Merkmale nachverfolgen und ihre Trajektorien quantitativ erfassen.

In der Forschungscrashanlage werden Impaktversuche auf Bauteil- und Gesamtfahrzeugebene mit Impaktmassen bis zu 3 t und Geschwindigkeiten bis zu 80 km/h realisiert. 

Die relevanten Abläufe bei Experimenten finden häufig verborgen im Innern statt. Die Gründe sind vielfältig: komplexer Komponenten-Aufbau, Überlagerung von mehrstufigen Schutzkonzepten oder Verkleidungen. Bei all diesen Einschränkungen ermöglicht hochdynamisches Röntgen einen direkten Einblick.

Genaue Erfassung der Kopfposition – trotz Airbags

Beim Crashtest moderner Fahrzeuge zünden eine Vielzahl von Airbags. Insbesondere die Curtain-Airbags blockieren den Blick auf die Dummys im Fahrzeuginnern. Beschleunigungssensoren, Innenkameras und Farbmarkierungen geben nur ein unvollständiges Bild wieder. Mit hochdynamischem Röntgen kann die genaue Position von Dummys im Fahrzeug gefilmt werden: Wie nahe ist der Kopf dem Lenkrad wirklich gekommen? Gibt es elastische Deformationen, die nach dem Crash nicht mehr erkennbar sind?

Röntgen liefert Antworten über den Crash-Ablauf

Beim MPDB-Test dringt der Vorderwagen tief in die Wabenbarriere ein. Bei der Auswertung wird die plastische Verformung millimetergenau nach dem Crash vermessen. Doch wie tief dringt das Fahrzeug zu welchem Zeitpunkt ein? Wann treten in der Crashstruktur in der Barriere Verformungen auf? Wie groß ist die maximale elastische Deformation? Auf diese Fragen kann Röntgen die Antwort liefern.

Aufprall zur Zeit der tiefsten Intrusion untersuchen

Beim Schutz von VRUs oder Insassen kommen Dummys in Kontakt mit mehrlagigen komplexen Strukturen, wie zum Beispiel der A-Säule. Dabei verformen sich sowohl äußere Schichten als auch innere Strukturen. Elastische Verformung der tiefer liegenden Strukturen oder wann es zum Versagen kommt, ist aber nach dem Test nicht mehr erkennbar. Mit hochdynamischem Röntgen kann der Aufprall zum Zeitpunkt der tiefsten Intrusion untersucht und entsprechende Fragestellungen aufgeklärt werden.