La experiencia comienza con un estruendo muy fuerte. A 60 km/h, un dispositivo de impacto embiste contra la berlina naranja de la Clase C y le da de pleno en el costado. Los crash tests son siempre algo especial, incluso para los expertos. Pero la parte realmente espectacular de esta prueba de impacto lateral se encuentra en una estructura situada en el techo del pabellón, encima del vehículo: un acelerador lineal funciona como cámara de rayos X. Junto con el Instituto Fraunhofer de Dinámica de Alta Velocidad, el EMI (Instituto Ernst Mach) de Friburgo, Mercedes-Benz ha llevado a cabo el primer crash test monitorizado con rayos X del mundo con un coche real. A bordo iba un maniquí SID II en el lado izquierdo, de cara al impacto. Se trata de un espécimen de prueba con anatomía femenina, especialmente diseñado para las pruebas de impacto lateral.
Esta demostración tecnológica en las instalaciones de investigación del IME en Friburgo ha demostrado que la tecnología de rayos X de alta velocidad puede utilizarse para visualizar procesos de deformación interna altamente dinámicos. De este modo, deformaciones hasta ahora invisibles y sus procesos exactos se vuelven transparentes. Las numerosas imágenes de alta resolución permiten un análisis preciso.
“El crash test con rayos X de Mercedes-Benz marca un hito en las herramientas de desarrollo del futuro. Con una visión directa del interior del vehículo, puede ayudar a sacar conclusiones importantes para seguir mejorando la seguridad de los vehículos. Mercedes-Benz confirma así su papel pionero en materia de seguridad en la ingeniería automovilística”.
Markus Schäfer, Miembro del Consejo de Administración de Mercedes-Benz Group AG. Director de Tecnología, Desarrollo y Compras
“El éxito del crash test con rayos X nos proporciona información valiosa para optimizar aún más nuestra tecnología de captación de información hasta ahora inaccesible. El Fraunhofer EMI prosigue así de forma consecuente su estrategia de utilizar imágenes de rayos X de alta velocidad para hacer visibles los procesos dinámicos”.
Dr. Malte Kurfiss, Jefe del Centro de Pruebas de Crash Test, Fraunhofer EMI
“La primera colisión monitorizada con rayos X del mundo demuestra que la tecnología de rayos X puede aportar nuevos conocimientos de gran interés. Aprendemos lo que ocurre en el interior de un vehículo y a los maniquíes durante un accidente. Las imágenes de rayos X también ofrecen la oportunidad de mejorar aún más la calidad del modelaje de los prototipos digitales.”
Prof. Dr. Paul Dick, Responsable de Seguridad de Vehículos de Mercedes-Benz AG
Tecnología de rayos X ultrarrápida: hasta 1.000 imágenes por segundo
Durante varios años, el departamento de seguridad de vehículos de Mercedes-Benz ha estado investigando el uso de la tecnología de rayos X en los crash tests junto con los compañeros de EMI. El factor decisivo para este avance fue el uso de un acelerador lineal con tecnología de 1 kHz como fuente de radiación. El dispositivo es mucho más potente que los flashes de rayos X utilizados anteriormente en los ensayos: la energía fotónica del acelerador lineal es de hasta nueve megaelectronvoltios. Esto permite analizar todos los materiales utilizados habitualmente en la construcción de vehículos. La duración del pulso de rayos X es de sólo unos microsegundos. Esto permite registrar los procesos de deformación en la prueba de colisión sin desenfoque de movimiento. Además, el acelerador lineal genera un flujo continuo de estos impulsos de rayos X. Esto significa que se pueden obtener hasta 1.000 imágenes por segundo. Es decir, unas 1.000 veces más que con los sistemas de rayos X convencionales.
Durante el crash test, los rayos atraviesan la carrocería y los maniquíes desde arriba. Debajo del vehículo de ensayo hay un detector plano. Sirve de receptor digital de imágenes en el sistema de rayos X: cuando la radiación incide en el detector, se genera una señal eléctrica. La intensidad de ésta depende de la intensidad con la que la radiación haya sido absorbida previamente por el vehículo y la estructura del maniquí. Esto influye en la escala de grises que luego es visible, de forma similar a la inspección por rayos X del equipaje en un aeropuerto o a las imágenes de este tipo que toma un médico.
En los milisegundos que dura el impacto, el sistema de rayos X toma unas 100 imágenes fijas. Combinadas en un vídeo, proporcionan una visión muy interesante de lo que ocurre en el interior de los componentes relevantes para la seguridad y en el cuerpo del maniquí durante un choque. De este modo, es posible observar con detalle cómo se comprime el tórax del maniquí o cómo se deforma un componente. Lo importante en el camino de la investigación a la aplicación industrial es el hecho de que el choque analizado con rayos X no afecta a ninguna otra herramienta de análisis. Incluso las cámaras interiores del vehículo de pruebas de choque graban sin perturbación alguna.
Los expertos de EMI elaboraron un concepto integral de protección radiológica para el accidente de rayos X. Se utilizan dosímetros como monitores para garantizar que los empleados no estén expuestos a la radiación. La autoridad gubernamental ha aprobado el funcionamiento de la planta de acuerdo con los requisitos legales. Las elaboradas medidas de protección física incluyen un muro de hormigón adicional de 40 centímetros de grosor alrededor del edificio y una puerta de protección de unas 45 toneladas de peso.
Crash tests: parte de la filosofía “Real Life Safety” de Mercedes-Benz
El 10 de septiembre de 1959 tuvo lugar el primer crash test de la historia de Mercedes-Benz, en un descampado cercano a la fábrica de Sindelfingen. Un vehículo de pruebas chocó frontalmente contra un obstáculo sólido. Esta prueba abrió un nuevo capítulo en la investigación de la seguridad en Mercedes-Benz, ya que permitió estudiar el comportamiento en caso de colisión tanto de los vehículos como de los ocupantes en condiciones realistas utilizando coches de prueba y maniquíes. Junto con los análisis de la propia investigación de accidentes del Grupo, los crash tests constituyen la base de la filosofía “Real Life Safety”.
Mercedes-Benz realiza actualmente hasta 900 crash tests al año y alrededor de 1.700 “pruebas de trineo” en el Centro de Tecnología de Seguridad de Vehículos de Sindelfingen. En esta simulación de colisión, se acelera y frena un trineo de pruebas. En el trineo se monta un objeto de ensayo (carrocería o conjunto del vehículo) y se somete a las fuerzas que se producen durante un choque real del vehículo. Estas pruebas de trineo permiten realizar ensayos no destructivos de componentes individuales, especialmente de sistemas de retención como los cinturones de seguridad.
El primer crash test público del mundo con dos vehículos totalmente eléctricos en otoño de 2023 demuestra que la seguridad en Mercedes-Benz no es una cuestión del sistema de propulsión. Los modelos SUV EQA y EQS chocaron entre sí en un escenario real a una velocidad de 56 km/h y con un solapamiento del 50%. La prueba confirma el alto nivel de protección de los ocupantes: el habitáculo y la batería de alto voltaje de ambos vehículos permanecieron intactos según lo previsto, las puertas pudieron abrirse y los sistemas de alto voltaje se desconectaron automáticamente. Más información aquí.
Acerca del Instituto Fraunhofer de Dinámica de Alta Velocidad, el Instituto Ernst Mach (EMI)
El Fraunhofer EMI está especializado en la física, la ingeniería y la informática de los procesos rápidos en experimentos y simulaciones. El objetivo es desarrollar soluciones para aplicaciones industriales centradas en la fiabilidad, la seguridad, la resistencia, la eficiencia y la sostenibilidad.
El Fraunhofer EMI se ocupa de los fenómenos de colisión, impacto y ondas de choque en todos los materiales. Adoptando un enfoque integral, el instituto analiza y optimiza toda la gama de materiales y microestructuras hasta las estructuras complejas. Las aplicaciones abarcan desde materiales a componentes, automóviles, aviones, satélites, edificios, sistemas urbanos y redes de infraestructuras.
La Sociedad Fraunhofer es la principal organización de investigación aplicada de Europa. Bajo su paraguas trabajan 76 institutos y centros de investigación repartidos por toda Alemania. Más de 30.000 empleados generan un volumen de investigación anual de más de 2.900 millones de euros.
