Mercedes e la sicurezza: primo costruttore al mondo ad effettuare un crash test ai raggi X

Mercedes si conferma al top nella ricerca sui processi che rendono più sicuri i veicoli che circolano sulle nostre strade, ora sfruttando un progetto collaborativo congiunto con la Fraunhofer-Society. Imboccano quindi una nuova direzione i crash test utili per la definizione dei parametri di sicurezza dei veicoli. Mercedes ha condotto un test con una barriera di protezione che investe una Classe C di colore arancione, lanciata a 60 km/h, che viene centrata in pieno sulla fiancata. Tuttavia la novità rappresentata da un padiglione posto al di sopra del veicolo che introduce un acceleratore lineare che funge da telecamera ai raggi X.

In accordo con il Fraunhofer-Institute, per la ricerca sulla dinamica del veicolo ad alta velocità, e all’EMI (Ernst Mach Institute) di Friburgo, Mercedes ha potuto realizzare il primo crash test ai raggi X al mondo sfruttando un’analisi che ha messo al centro un veicolo reale. A bordo della Classe C protagonista dell’impatto simulato c’era anche un manichino SID II sul lato sinistro, di fronte alla zona dell’impatto; si tratta di un manichino di prova, con anatomia femminile, progettato per la realizzazione delle prove di impatto laterale.

La dimostrazione tecnologica proposta da Mercedes, realizzata presso il centro di ricerca EMI di Friburgo, dimostra come la tecnologia ai raggi X ad elevata velocità può essere utilizzata per la visualizzazione di processi di deformazione interna fortemente dinamici. In questo modo le deformazioni non visibili in precedenza, così come gli esatti processi che le compongono, diventano “trasparenti” grazie all’insorgenza di numerose immagini ad alta risoluzione che permettono di avere a disposizione un’analisi precisa.

Secondo Markus Schäfer, Chief Technology Officer in Mercedes-Benz Group AG, un crash test ai raggi X come quello che ha coinvolto la Classe C del costruttore tedesco rappresenta una “pietra miliare negli strumenti di sviluppo del futuro”. Ciò perché uno sguardo accurato ai raggi X aiuta a trarre conclusioni importanti per un ulteriore miglioramento dei sistemi di sicurezza del veicolo.

Nel caso del Fraunhofer EMI, l’aver praticato un crash test ai raggi X introduce nuove informazioni per l’ottimizzazione della tecnologia per l’acquisizione di nuove informazioni prima praticamente inaccessibili. Secondo il Prof Dr. Paul Dick, che è direttore della sicurezza dei veicoli in casa Mercedes-Benz AG, questo test dimostra come la tecnologia ai raggi X possa fornire nuove informazioni perché si può comprendere cosa accade all’interno del veicolo e ai manichini durante l’insorgenza di un incidente.

La tecnologia a Ultrashort X-ray sperimentata da Mercedes produce fino a 1.000 immagini al secondo

Già da molti anni il reparto che si occupa della sicurezza dei veicoli di casa Mercedes studia la tecnologia dei raggi X applicabile ai crash test, in collaborazione con l’EMI. Il fattore decisivo che ha proposta una vera e propria svolta è stato rappresentato dall’utilizzo di un acceleratore lineare con tecnologia da 1 kHz come sorgente di radiazione.

Il dispositivo risulta più potente rispetto ai raggi X utilizzati fino ad ora negli altri esperimenti con l’energia dei fotoni dell’acceleratore lineare che arriva fino a nove megaelettronvolt. Questo consente di testare tutti i materiali oggi utilizzati per la costruzione dei veicoli, con la durata dell’impulso dei raggi X che risulta essere di pochi microsecondi. In questo modo si riescono a registrare i processi di deformazione durante il crash test senza problematiche ulteriori; pure l’acceleratore lineare genera un flusso continuo di questi impulsi provenienti dai raggi X stessi. Questo significa che vengono rese disponibili fino a 1.000 immagini al secondo, pari a circa 1.000 volte in più rispetto alle procedure radiologiche convenzionali.

Durante il crash test gli elementi che generano i raggi X attraversano la carrozzeria dall’alto, mentre al di sotto del veicolo di prova, in questo caso rappresentato da una Mercedes Classe C, troviamo un apposito rilevatore. Questo viene utilizzato come ricevitore di immagini digitali nel sistema a raggi X; in questo modo quando la radiazione colpisce il rilevatore, si genera un segnale elettrico. L’intensità dipende poi da quanto intensamente la radiazione era stata assorbita dal veicolo e anche dalla struttura del manichino; questo influenza l’ispezione radiografica, un po’ come accade in medicina o nelle analisi dei bagagli in aeroporto.

Nei millisecondi in cui avviene l’impatto, il sistema ai raggi X scatta circa 100 immagini fisse che, combinate in un video, forniscono spunti importanti su ciò che accade all’interno dei componenti rilevanti per la sicurezza e nel manichino nei casi di incidente. Mediante un approccio di questo tipo è possibile ad esempio osservare come viene compresso il torace del manichino o come si deforma uno specifico componente.

Tuttavia l’aspetto più importante nel percorso che va dalla ricerca all’applicazione industriale è rappresentato dall’impatto che i raggi X registrano sugli strumenti di analisi che risulta praticamente inesistente. Pure le telecamere interne al veicolo sottoposto al crash test continuano a registrare senza alcun problema. Gli esperti dell’EMI hanno anche elaborato un piano completo per la protezione dai raggi X in fase di crash test; ci sono infatti diverse accortezze che garantiscono ai dipendenti coinvolti di non essere esposti alle radiazioni, fra queste la presenza di un ulteriore muro perimetrale, di 40 centimetri di spessore, posto attorno all’edificio.

Il Costruttore della Stella da sempre è al centro del comparto per ciò che riguarda la ricerca sulla sicurezza

Già a settembre del 1959 Mercedes metteva a punto il primo crash test della storia dell’auto sfruttando un terreno aperto nei pressi dello stabilimento di Sindelfingen, in Germania. In quel caso un veicolo di prova veniva lanciato verso un ostacolo solido disposto frontalmente. Si è trattato quindi di una prima fase di un nuovo capitolo nella ricerca sulla sicurezza condotta da Mercedes, condizione che ha permesso di studiare il comportamento in caso di incidente sia nel caso dei veicoli che in quello relativo agli occupanti anche in condizioni realistiche usando veicoli di prova e manichini.

Insieme alle analisi sulla ricerca relativa agli incidenti, i crash test costituiscono la base della filosofia “Real Life Safety” di Mercedes. Oggi il Costruttore della Stella effettua circa 900 crash test ogni anno e oltre 1.700 cosiddetti “test su slitta” presso il Vehicle Safety Technology Center di Sindelfingen. In questo ultimo caso, una slitta di prova viene accelerata e frenata. Un oggetto di prova (come una scocca o l’assieme della carrozzeria di un veicolo) viene montato sulla slitta e sottoposto alle forze che si generano durante un incidente automobilistico reale. Questi test su slitta consentono di mettere in pratica prove non distruttive di singoli componenti, in particolare di sistemi di ritenuta come quelli rappresentati dalle cinture di sicurezza.

Il primo crash test pubblico al mondo condotto su due veicoli completamente elettrici nell’autunno del 2023 dimostra come la sicurezza in Mercedes sia una questione fondante, indipendentemente dalla tipologia di propulsore adottato. I SUV EQA ed EQS sono stati fatti scontrare, l’uno con l’altro, in uno scenario di incidente reale a una velocità di 56 km/h con una sovrapposizione del 50%. Il test ha permesso di verificare l’elevato livello di protezione degli occupanti con l’abitacolo e la batteria che rimangono intatti, come previsto dalle simulazioni, mentre le portiere possono essere aperte tranquillamente e i sistemi ad elevato voltaggio si spengono in automatico.

L’attuale collaborazione col Fraunhofer EMI permette di mettere a punto in maniera più avanzata i fenomeni dovuti alle collisioni, agli impatti e alle onde d’urto su ogni tipologia di materiale. L’istituto ha già all’attivo applicazioni su molteplici materiali e su differenti campi di applicazione; è leader in Europa per la ricerca applicata.