Mehr Sicherheit: Crashtest-Dummys aus dem Computer mit fotorealistischem Rendering
Nicht nur PC-Spieler wollen so realistisch wie möglich dargestellte Welten. Auch bei Honda geht der Trend zu lebensecht simulierten Menschen und Fahrzeugen, die dem Automobilkonzern obendrein helfen, Kosten zu sparen.
Auch wenn Eric DeHoff zu Beginn seines Vortrags "Visualizations of Vehicle Crash Simulations" noch stolz von dem Unfalllabor in der US-Zentrale von Honda berichtet: Die Tage des 100 Tonnen schweren Blockes, auf den die Ingenieure Fahrzeugprototypen mit voller Wucht auffahren lassen, scheinen gezählt. Denn in den letzten Jahren verlassen sich die Autoentwickler mehr und mehr auf CAE-Simulationen (CAE: Computer Aided Engineering), um festzustellen, wie sich ein Wagen in einem Unfall verformt.
Virtuelles Benzin im virtuellen Tank
Mit Hilfe der CAE-Simulationen können Eric DeHoff und sein Team tief ins Detail gehen. "Wollen wir Masse und Massenträgheit eines Fahrzeugmodells in die Berechnung einfließen lassen, füllen wir den Tank mit simuliertem Benzin." Das mag etwas übertrieben erscheinen, doch immerhin geht es bei Autounfällen um das Leben von Fahrer und Passagieren, die es zu schützen gilt. Früher setzte Honda ausschließlich auf den Crash-Simulator, doch das war eine teure Angelegenheit. Vor allem, weil die Simulation eines Unfalls immer realistischer wird. "Wir vergleichen unsere Rechenergebnisse mit denen eines physischen Crash-Tests", erklärt DeHoff. "So können wir die Software immer weiter verfeinern und an die realen Gegebenheiten anpassen." Das Finite-Elemente-System des CAE-Programms berücksichtigt inzwischen auch Materialermüdung beziehungsweise Brüche an Schweißpunkten.
Keine Autos mehr an die Wand fahren
Der größte Vorteil des digitalen Crashtest-Labors: Früher musste Honda ein Auto mehr oder weniger finalisieren, um rund 60 Prototypen davon zu bauen. "40 davon haben wir dann vor die Wand gefahren", sagt Eric DeHoff. Passten die Ergebnisse, ging es in die Massenfertigung. Bei der virtuellen Entwicklung finden die Crashtests im Computer statt. In einer Feedback-Schleife beeinflussen die Testergebnisse das Design bis unmittelbar vor der Massenfertigung. Bei der herkömmlichen Konstruktionsweise wäre eine späte Änderung eines Autodetails unmittelbar vor Produktionsbeginn eine teure Angelegenheit, weil dann erneut 60 Prototypen für neue Crashtests angefertigt werden müssten.
Realistische Texturen überzeugen die Chefetage
Bei der Einführung des Computer Aided Engineering stießen die Ingenieure jedoch auf ein großes Problem. Sie selbst konnten mühelos die grafischen Simulationsergebnisse verstehen, in denen Falschfarben die Verformungsstärke oder einwirkende Kraft auf ein Bauteil wie die Motorhaube repräsentieren. Doch die Chefetage fand das nicht sehr einleuchtend. "Die meisten Bosse waren früher selbst Ingenieure, doch nachdem sie so viel Zeit im Management verbracht haben, fällt es ihnen nicht mehr so leicht, wie wir zu denken", sagt Eric DeHoff. Sie stehen eher auf die herkömmlichen Videos eines Crashtests. Doch die sind nicht besonders aussagekräftig, wenn es an die Kräfte und Verformungen unter der Haube geht. Die Antwort brachte die gemeinsam mit Dassault Systemes 3DEXCITE entwickelte Visualisierungslösung DELTAGEN Real Impact, welche es den Honda-Ingenieuren ermöglicht, sehr effizient hochrealistische Bilder anhand der 3D Simulationsergebnisse in bester visueller Qualität zu generieren. Sie lackiert nicht nur die untexturierten Fahrzeugmodelle, sondern überzieht auch den Fahrzeuginnenraum mit realistischen Texturen - eine Vorgehensweise, die wir aus PC-Spielen seit Jahren kennen und schätzen. Für noch mehr Glaubwürdigkeit bei den Managern sorgen neben- oder übereinander präsentierte Aufnahmen echter und virtueller Crashtests. Letztere sehen in der Tat extrem realistisch aus.
Sicherheit: Honda lässt alle Hersteller hinter sich
Ein weiterer Vorteil der Simulation: "Wir können problemlos Elemente wie Schutzbleche und Verkleidungen entfernen, um zu sehen, wie sich die Verformungen etwa in Türverstrebungen auswirken", sagt Eric DeHoff. Ein solcher Realismus hat seinen Preis: An jedem kompletten Crash rechnen 192 CPUs je nach Simulationsmodus zwischen 12 und 24 Stunden. Im Monat finden in den Honda-Labors etwa 500 Simulationen statt. "Wir weichen von den realen Ergebnissen höchstens fünf bis 15 Millimeter ab", ergänzt DeHoff. "Insgesamt liegen wir 20 bis 25 Prozent über den von den Behörden geforderten Sicherheitsreserven. Und wir sind detailliert genug, dass wir uns jetzt Gedanken über das Durchtrennen von Kabeln und Benzinleitungen machen können." Dass die Simulationsprogramme nicht nur schöne Bilder für die Chefetage erzeugen, zeigt eine Statistik des US-amerikanischen Insurance Institutes for Highway Safety. Im Jahr 2014 ließen Honda und die interne Schwestermarke Acura ließen alle anderen Hersteller in Sachen Sicherheit weit hinter sich. Selbst German Engineering hat noch Aufholbedarf: Mercedes-Benz und VW teilten sich das Schlusslicht der Statistik.
ABER: Voraussetzung ist natürlich, dass die Simulation auch wirklich der Realität entspricht und da ist für mich der größte Haken. Niemand kann sicherstellen, dass der Computer am Ende tatsächlich "Recht hatte". Bekanntlich gibt es keine perfekte Software und auch so eine Simulation wird nicht von Bugs verschont bleiben. Die Physik in der echten Welt kennt hingegen keine Bugs.
Die Simulation kann man tausendmal durchlaufen lassen und damit Kriterien mit Abweichungen festlegen und dann mit weniger Einzeltests Verifizieren.
Ich denke schon dass dadurch die Sicherheit erhöht wird. Man kann einfach viel mehr (Stückzahl) "testen".
Was bringt es einem Hersteller wenn das Auto 60mal gut performed. Aber beim 61.mal plötzlich ein Insassen stirbt weil ein Material auf einmal nachgegeben hat.