Wenn Millisekunden entscheiden: Wie bei AUREL die Sicherheit moderner Fahrzeuge entsteht

Die Sicherheit moderner Fahrzeuge ist das Ergebnis von Hunderten Stunden Entwicklung, Tests und Arbeit unter extremen Bedingungen. Einer der Menschen, die dazu beitragen, dass Autos heute Insassen und Fußgänger besser schützen können, ist Pavel Funk, Leiter des Analyseteams in der Sicherheitsabteilung. Sein Team ist bei AUREL an der Vorbereitung und dem Testen der Fahrzeugsicherheit beteiligt. Im Interview beschreibt er, wie die Tests ablaufen, und erklärt, warum ein Crash-Test ein einmaliger Moment ist, hinter dem Hunderte Stunden Vorbereitung, präzise Arbeit und Spitzentechnologien stehen. 

Herr Funk, was umfasst die Arbeit Ihres Teams?

An den Fahrzeugtests bei AUREL sind mehrere spezialisierte Teams beteiligt, die auch mit den Experten auf Kundenseite eng zusammenarbeiten. So treffen bei den einzelnen Projekten üblicherweise Dutzende Ingenieure und Techniker aufeinander. Unsere Aufgabe ist es, die Fahrzeugsicherheit ganzheitlich sicherzustellen – von aktiven Elementen, die helfen, Unfälle zu vermeiden, bis hin zu passiven Systemen, die deren Folgen minimieren. Wir befassen uns also sowohl mit der aktiven als auch mit passiven Sicherheit. Das sind außerordentlich breite und komplexe Fachgebiete, mit denen sich AUREL seit mehr als zwanzig Jahren systematisch beschäftigt.

Ein Crash-Test ist ein einmaliges Ereignis, hinter dem Hunderte Stunden Entwicklung stehen. Was ist bei der Vorbereitung des Fahrzeugs am wichtigsten, damit die Daten hundertprozentig zuverlässig sind?

Ganz klar Präzision und die strikte Einhaltung technologischer Verfahren. Wir müssen die Kundenspezifikation bis ins letzte Detail einhalten. Crash-Tests sind nämlich extrem kostenintensiv, und die Hersteller reduzieren aus Kostengründen ständig die Zahl der Prototypen. Für uns bedeutet das, dass wir aus jedem Test ein Maximum an validen Daten gewinnen müssen. Wir rüsten das Fahrzeug mit einer großen Anzahl von Sensoren aus, zum Beispiel Kraftsensoren, optischen Sensoren, Beschleunigungssensoren, Potenziometern und weiteren Messsystemen. Wir müssen sie an exakt definierten Stellen und immer auf dieselbe Weise anbringen. Nur so können wir äußere Einflüsse eliminieren, die die Ergebnisse in irgendeiner Weise verfälschen könnten.

Ist es richtig, dass das Team bei einem Hochgeschwindigkeits-Crash-Test nur einen einzigen Versuch hat?

Ja, genau so ist es. Ein Hochgeschwindigkeits-Crash-Test ist eine Aufprallprüfung bei hoher Geschwindigkeit, die einen schweren Verkehrsunfall simuliert. Dabei entscheiden Millisekunden, und Fehler werden nicht verziehen. Dem entspricht auch die Art der Vorbereitung – sie muss maximal präzise und fehlerfrei sein.

Wir nehmen das Fahrzeug bis auf die Rohkarosserie auseinander und bauen anschließend den gesamten Innenraum wieder komplett auf. Dabei installieren wir externe Sensoren und kontrollieren alle Rückhaltesysteme. Jedes Detail muss sorgfältig überprüft werden, damit wir den Einfluss einer wiederholten Montage ausschließen. Schon eine einzige nicht festgezogene Verbindung oder ein falsch befestigter Sensor genügt, und der gesamte Test ist “verzerrt”. Da sich die Kosten auf bis zu mehrere Millionen Kronen belaufen können, können wir uns ein solches Risiko schlicht nicht leisten.

Beschreiben Sie uns bitte, wie die Tests von Rückhaltesystemen ablaufen. 

Noch bevor ein Rückhaltesystem in das komplette Fahrzeug eingebaut wird, nutzen die Automobilhersteller sogenannte Schlittentests. Diese simulieren den Aufprall durch Beschleunigung oder Verzögerung einer Karosserie auf einem speziellen Wagen – dem sogenannten Schlitten. ‌Dieses Verfahren ermöglicht es, die Funktion von Airbags, Gurten und anderen Sicherheitselementen zu testen, ohne das gesamte Fahrzeug zerstören zu müssen, was kostengünstiger ist.

Für Schlittentests nutzen wir am häufigsten einen Katapultmechanismus, mit dessen Hilfe wir eine verstärkte Karosserie abschießen – damit simulieren wir den Aufprall. Dabei prüfen wir verschiedene Arten von Rückhaltesystemen, unterschiedliche Einstellungen der Elemente im Innenraum und mehrere Dummysorten. Auf der Grundlage der gemessenen Belastung des Dummys wählen wir die optimale Konfiguration aus, die wir anschließend in Crash-Tests verifizieren, damit sie alle festgelegten Sicherheitsanforderungen erfüllt.

Ihr Team befasst sich auch mit Misuse-Tests. Was kann sich der Leser darunter vorstellen?

Konkret testen wir sogenannte Airbag-Misuse-Tests, also Situationen, in denen ein Airbag nicht ausgelöst werden darf. Dank der präzisen Kalibrierung der Sensoren kann das System innerhalb von Millisekunden einen tatsächlichen Unfall von einem normalen Betriebaufprall unterscheiden. Ein typisches Beispiel ist das Auffahren auf einen Bordstein oder das Überfahren von Bahngleisen – in solchen Fällen wäre eine Auslösung des Airbags unerwünscht.

Ziel ist es, eine unnötige Aktivierung der Rückhaltesysteme zu verhindern, die zu kostspieligen Reparaturen führen würde. Nach der Auslösung eines Airbags müssen nämlich oft nicht nur das Modul selbst, sondern auch weitere Teile des Innenraums ersetzt werden. Unter Testbedingungen simulieren wir deshalb verschiedene reale Situationen, etwa einen Wildunfall oder die Fahrt durch anspruchsvolles Gelände, und überprüfen, ob das System korrekt reagiert.

Warum werden heute, im Zeitalter fortschrittlicher virtueller Simulationen, immer noch physische Crash-Tests durchgeführt, bei denen Fahrzeuge vollständig zerstört werden?

Virtuelle Simulationen sind sehr fortschrittlich und unverzichtbar. Allerdings fließt in das Ergebnis eines realen Crash-Tests das Verhalten des gesamten Fahrzeugs als auch die Biofidelität des Dummys ein. Die virtuelle Welt kann physische Tests bislang nicht so ersetzen, dass alles hundertprozentig den realen Bedingungen entspricht. 

Sie haben die Biofidelität erwähnt. Was bedeutet dieser Begriff?

Biofidelität beschreibt, inwieweit sich ein Dummy bei einem Aufprall so verhält wie der menschliche Körper. Bei Crash-Tests ist das ein sehr wichtiger Parameter. Wenn ein Dummy eine hohe Biofidelität aufweist, entspricht seine Reaktion auf den Aufprall – zum Beispiel die Bewegung des Kopfes, die Verformung des Brustkorbs oder die Rotation des Beckens – dem Verhalten, das der menschliche Körper bei einer Kollision zeigen würde.

Welche Rolle spielen moderne Dummys also?

Eine enorme. Heutige Fahrzeuge sind mit unterschiedlichen Niveaus von Sicherheitselementen und -systemen ausgestattet – und wir müssen genau wissen, wie dieses Gesamtsystem mit dem Menschen interagiert. Mit der Weiterentwicklung der Crash-Tests werden deshalb auch die Dummys verbessert, damit sie dem menschlichen Körper so realitätsnah wie möglich entsprechen. Außerdem werden sie an die immer größeren Körperproportionen der Bevölkerung angepasst. Der Dummy THOR ist beispielsweise größer, schwerer und weist eine deutlich höhere Biofidelität auf – seine Konstruktion und seine Materialien reagieren wesentlich stärker wie ein echter menschlicher Körper. Dadurch können wir wesentlich präziser messen, welche Auswirkungen ein Aufprall auf die Biomechanik der Insassen hat. 

Was nutzen Sie alles, um das Verhalten des Fahrzeugs beim Aufprall zu beobachten?

Wir verwenden eine breite Palette von Sensoren, die messen, wie sich die Karosserie und die Rückhaltesysteme verhalten – Beschleunigungssensoren, Kraftsensoren, Potenziometer sowie spezielle optische Sensoren. Den eigentlichen Aufprall zeichnen Hochgeschwindigkeitskameras auf, die Tausende Bilder pro Sekunde erfassen. Dadurch können wir den gesamten Ablauf extrem verlangsamen und die Bewegung jedes einzelnen Bauteils detailliert analysieren. Eine wichtige Methode ist außerdem die Photogrammetrie – mithilfe von Aufnahmen vor und nach dem Aufprall messen wir Deformationen der Karosserie sehr präzise. Wir verfolgen zum Beispiel die Beschädigung der Stirnwand zwischen Motorraum und Fahrgastzelle, damit wir sicher sein können, dass der minimale Überlebensraum für die Insassen erhalten geblieben ist. 

Welche Rolle spielt die Homologation im Testprozess und worin unterscheidet sie sich vom Euro NCAP Verbrauchertest ?

Die Homologation ist eine gesetzliche Notwendigkeit – damit ein Fahrzeug im Straßenverkehr betrieben werden darf, muss es sämtliche gesetzlichen Anforderungen erfüllen. Die offizielle Homologation wird vom Hersteller bei zertifizierten Laboren in Auftrag gegeben und folgt einem genau festgelegten Protokoll, an dessen Ende der sprichwörtliche „runde Stempel“ steht. Unabhängige Verbrauchertests von Euro NCAP sind für Automobilhersteller zwar nicht verpflichtend, trotzdem nutzen sie die meisten von ihnen. Für Verbraucher ist das nämlich die einzige Möglichkeit, einzelne Fahrzeugmarken im Hinblick auf Sicherheit miteinander zu vergleichen. Außerdem kann Euro NCAP auf Veränderungen im realen Verkehrsgeschehen deutlich schneller reagieren als die gesetzgeberischen Prozesse der Homologation.

Unterscheiden sich die Vorbereitung und das Testen von Elektrofahrzeugen von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor?

Die Grundlage ist sehr ähnlich, aber bei Elektrofahrzeugen konzentrieren wir uns zusätzlich auf das Hochspannungsnetz. Wir überwachen die Integrität der Batterie vor und nach dem Aufprall. Außerdem beobachten wir nach dem Test die Batterietemperatur und stellen das Fahrzeug für mindestens 24 Stunden in eine sogenannte „Quarantäne“. Im Fall einer Entzündung würde das Fahrzeug dort automatisch geflutet werden. Bei diesen Tests ist immer die Feuerwehr anwesend. Die Sicherheitsanforderungen steigen ständig – sowohl bei Elektrofahrzeugen als auch bei konventionellen Fahrzeugen.

Sie arbeiten mit Fahrzeugprototypen, was maximale Diskretion erfordert. Wie stellen Sie die strikte Einhaltung von Geheimhaltung, NDA und den Schutz sensibler Kundendaten sicher?

Wir erfüllen den internationalen Standard TISAX Level 3, also die höchste Stufe der Bewertung von Informationssicherheit in der Automobilindustrie. Darüber hinaus verfügen wir über ein sehr ausgefeiltes internes System. So arbeiten wir zum Beispiel mit streng abgegrenzten Zonen – in der sogenannten roten Zone darf sich niemand ohne unterzeichnetes NDA bewegen, und dort gilt ein absolutes Fotografierverbot. 

Was ist für Ihr Team im Hinblick auf die Entwicklung die größte Motivation? 

Wenn unser Kunde die Homologation besteht und alle geforderten Euro NCAP Ziele erreicht. Und wenn wir sämtliche Zielvorgaben erfüllen, die wir gemeinsam mit dem Kunden zu Beginn des Projekts festgelegt haben – dann wissen wir, dass wir gute Arbeit geleistet haben.

Zum Schluss würde ich Sie gern fragen, wie Sie die weitere Entwicklung im Bereich der Fahrzeugsicherheit sehen. Gibt es noch Potenzial für Fortschritte? 

Auf jeden Fall, die Fahrzeugsicherheit entwickelt sich ständig weiter. Aktive Systeme überwachen heute das Umfeld und auch das Verhalten des Fahrers, zum Beispiel Müdigkeit, und passen die Fahrt entsprechend an oder bringen das Fahrzeug im Extremfall zum Stillstand. Es kommen immer mehr Sensoren, Kameras und ausgefeilte Algorithmen hinzu, die die Situation in Echtzeit auswerten. Ebenso entwickelt sich die passive Sicherheit weiter – Sicherheitsgurte, Airbags und andere Systeme schützen die Fahrzeuginsassen immer wirksamer. Die Richtung ist klar: Fahrzeuge werden riskante Situationen immer besser vermeiden und nicht nur ihre Insassen, sondern auch ihr Umfeld immer wirksamer schützen.

Vielen Dank für das Interview.