Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mit Partikeln die Airbag-Entfaltung berechnen

26.03.2002


Mathematiker vom Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik in Kaiserslautern können mit Hilfe eines Partikelverfahrens simulieren, wie sich ein Airbag entfaltet. Vom 15. bis 20. April wird auf der Hannover Messe 2002 die Crash-Test-Software mit dem neuen Verfahren erstmals der Öffentlichkeit vorgestellt.

Airbags vorne und an der Seite gehören heute bei den meisten Neufahrzeugen der Mittel- und Oberklasse zur Grundausstattung. Die luftgefüllten Kissen retten Leben: Sie schützen Kopf und Oberkörper der Fahrzeuginsassen bei einem Frontalzusammenstoß vor schweren Verletzungen. »Allerdings sorgen Airbags auch immer wieder für Negativschlagzeilen«, weiß Dr. Jörg Kuhnert vom Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM in Kaiserslautern. Nämlich dann, wenn Fahrer oder Beifahrer durch den Airbag selbst schwer verletzt werden. Den Wissenschaftlern aus Kaiserslautern gelang es nun erstmals, die komplizierten Strömungsverhältnisse, die beim Öffnen des Airbags entstehen, zu berechnen. Damit können Kräfte, die bei der Entfaltung der Airbags entstehen, in eine Crash-simulation mit einbezogen werden. In letzter Konsequenz lassen sich Airbags künftig sogar auf die jeweiligen Fahrzeuglenker oder Beifahrer einstellen.

Damit ein Airbag korrekt arbeiten kann, muss der Fahrzeuglenker oder Beifahrer zunächst einmal angeschnallt sein und in Fahrtrichtung schauen. Dreht sich der Fahrer gerade nach hinten oder wird beispielsweise ein Baby im Kindersitz gegen die Fahrtrichtung auf dem Beifahrersitz angeschnallt, kann es durchaus zu tödlichen Verletzungen kommen. Denn der Airbag öffnet sich immer mit gleicher Wucht - ohne Rücksicht darauf, wie die Person sitzt oder ob sie groß oder klein ist. Nicht zuletzt aus diesem Grund wollen Unfall- und Crashexperten herausfinden, welche Kräfte ein Airbag freisetzt, wenn er explodiert und sich mit Luft füllt.

Der französische Softwarehersteller ESI beauftragte die Mathematiker aus Kaiserslautern damit, die komplexen Strömungsverhältnisse in Airbags zu berechnen. ESI hat sich auf Software spezialisiert, mit der man unter anderem auch Crashs simulieren kann. Denn heute geht der Trend bei den Autoherstellern dahin die Zahl der echten Crashs zu reduzieren. »Reale Unfälle, bei denen Fahrzeuge gegen die Wand knallen und Dummis durch die Luft wirbeln, sind teuer«, sagt Kuhnert. Schließlich wird bei jedem Test ein Auto für zehn- bis zwanzigtausend Euro zu Schrott gefahren.

Damit sie die Vorgänge im Inneren des Luftkissens berechnen können, benutzen die Experten ein spezielles mathematisches Verfahren. »Arbeitet man mit klassischen Tools, müsste man das gesamte Strömungsgebiet vernetzen. Doch bei der Airbag-Entfaltung hat man es mit einer hochgradig veränderlichen Geometrie zu tun. Wenn man diesen komplexen Vorgang nach herkömmlichen Berechnungen mathematisch darstellen will, müsste man für jedes Zeitintervall während der Explosion - vom klein zusammengefalteten Sack bis zum dicken Kissen - ein eigenes Netz berechnen. Das ist unmöglich«, erläutert Kuhnert. »Deshalb berechnen wir die Strömungsverhältnisse mit einem Partikelverfahren. Hier brauchen wir keine Gitter, sondern stellen mathematisch dar, wie sich die Partikel mit der Strömung bewegen. Die Partikel dienen als Informationsträger für die strömungsdynamischen Felder.«

Die Wissenschaftler haben nun ein Softwaretool entwickelt, das das explosionsartige Aufblasen des gefalteten Airbags realistisch simuliert. »Unsere Simulationsergebnisse stimmen mit den real erhobenen Messwerten hervorragend überein«, freut sich Kuhnert. Die am ITWM entwickelte Finite-Pointset-Methode ist natürlich nicht auf die Airbag-Entfaltung beschränkt. Sie eignet sich hervorragend für alle strömungsdynamischen Probleme in zeitlich veränderlichen Geometrien wie zum Beispiel für alle Arten von Füllvorgängen.

Die Wissenschaftler zeigen ihr neues Verfahren vom 15. bis 20. April auf der Hannover Messe in Halle 15 am Stand E 52.

Dr. Jörg Kuhnert | Presseinformation

Weitere Berichte zu: Airbag Airbag-Entfaltung Partikel Strömungsverhältnis

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Innovation macht 3D-Drucker für kleinere und mittlere Unternehmen rentabel
24.03.2017 | Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm

nachricht Neues energieeffizientes Verfahren zur Herstellung von Kohlenstofffasern
13.03.2017 | Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise