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Sicherheit, Stoßstangenabsorber

Sicherer Auto-Stoßfänger – woraus sollte er bestehen?

15 Juli 2021

Die im letzten Jahrzehnt hergestellten Autos verfügen über viele Sicherheitssysteme, die wir im täglichen Fahrbetrieb gar nicht wahrnehmen. Eines dieser unsichtbaren Elemente der passiven Sicherheit ist ein Stoßfänger, der sich harmonisch in das Gesamtbild des Fahrzeugs einfügt. Woraus besteht er und welche Funktion hat er?

EPP-Schaum
EPP-Schaum findet seine perfekte Anwendung bei der Fertigung von Elementen der passiven Sicherheit.

 Wenn man sich die heutigen komplexen Designs von Stoßfängern für Autos anschaut, ist es schwer zu glauben, dass sie in den Anfängen nur als subtile Dekoration des Fahrzeugs dienten, ohne im Falle einer Kollision irgendeinen Schutz zu bieten. Bereits 1910 begannen die Automobilhersteller mit Stahlleisten, die hinten und vorne am Fahrzeug angebracht wurden. Damals wurden die Fahrzeuge mit sehr geringen Geschwindigkeiten gefahren, und die Stoßstange sollte nur dazu dienen, kostspielige Reparaturen am Auto im Falle eines möglichen Zusammenstoßes mit einem Hindernis zu vermeiden.

Mit der Entwicklung der Automobilindustrie wurden diese Designs schwerer und dekorativer, und in den 1960er Jahren hatten sie die Form eines "abgespeckten" Chromteils. Die ersten Kunststoff-Stoßfänger wurden um die Wende der 1960er und 1970er Jahre von General Motors eingeführt. Sie wurden entwickelt, um die Energie eines Aufpralls mit geringer Geschwindigkeit aufzunehmen, ohne dabei einen Schaden davonzutragen. Moderne Stoßstangen sind heute in die Autokarosserie integriert und haben viele verschiedene Funktionen. Sie dienen in erster Linie der Sicherheit – nicht nur für die Insassen des Fahrzeugs, sondern vor allem für Fußgänger.

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Wie ein Auto Stoßfänger aufgebaut ist – nicht nur Kunststoff

Renault Captur
Passives Fußgängerschutzmodul vorne - Renault Captur vorderer Lufteinlass und Stoßfänger-Dämpfer

Moderne Pkw-Stoßfänger müssen eine ausreichend belastbare Bauweise haben, die bei einem Aufprall wie ein Stoßdämpfer wirkt. Ihr Hauptbestandteil ist ein Stahlprofil, der sogenannte Stoßfänger-Träger. Diese Verstärkung ist horizontal am vorderen und hinteren Bereich des Fahrzeugs angebracht und nimmt bei einem Aufprall die größte Last auf. Von außen ist er mit einer flexiblen Stoßfänger-Füllung in Form von EPP-Schaum überzogen. Bei einem Unfall leitet die Stoßfänger-Auskleidung die kinetische Energie ab und reduziert die Geräusche, auch im täglichen Fahrbetrieb.

Dieses Bauteil wird in der Regel mit einer profilierten Form versehen, die der Geometrie des äußersten Teils des Stoßfängers entspricht, bei dem es sich um eine spritzgegossene Abdeckung aus Thermoplasten wie Polypropylen (PP) oder Polycarbonat (PC) handelt. Heutzutage werden die Stoßfänger zusätzlich mit verschiedenen elektronischen Elementen wie Parksensoren, Rückfahrkamera, Nebelscheinwerfern und manchmal auch zusätzlichen Lufteinlässen ausgestattet.

Sicherer Stoßfänger – welche Funktionen hat er?

Die primäre Funktion eines Auto-Stoßfängers ist es, die Auswirkungen einer möglichen Kollision abzufangen, sowohl für Insassen als auch für Fußgänger. Die Designer und Hersteller in der Automobilindustrie sind ständig auf der Suche nach geeigneten Konstruktions- und Werkstofflösungen, um Eigenschaften wie Steifigkeit und Flexibilität sowie Härte und Festigkeit richtig aufeinander abzustimmen. Im Wesentlichen kann man sagen, je stärker und robuster der Stoßfänger konstruiert ist, desto besser schützt er die Fahrzeugstruktur, kann aber auch für das andere Fahrzeug und Fußgänger gefährlich sein.

Da Stoßfänger bei Unfällen mit hoher Geschwindigkeit meistens brechen, haben sie in solchen Situationen wenig Schutzfunktion für die Fahrzeuginsassen selbst. Die Hauptaufprallkraft wird durch den entsprechend verstärkten Rahmen und kontrollierte Knautschzonen absorbiert, während der Stoßfänger nur die erste Barriere beim Kontakt darstellt. Diese anfängliche Dämpfung dient jedoch dazu, den Airbags Zeit zum Auslösen zu geben. Der Stoßfänger eines Autos dient heutzutage hauptsächlich als Schutz bei einer Kollision mit geringer Geschwindigkeit. Die Frontschürze und die Motorhaube sind jedoch so beschaffen, dass die Verletzungen von Fußgängern im Falle einer Kollision möglichst gering gehalten werden. 

Lässt sich die Konstruktion des Stoßfängers verbessern?

Laut der US-Behörde für Straßenverkehrssicherheit NHTSA sind Unfälle mit Fußgängern zwischen 2008 und 2018 von 12 auf 17 Prozent aller Verkehrsunfälle gestiegen. Auf ähnlich alarmierende Entwicklungen weist die Governors Highway Safety Association hin, wonach die Zahl der tödlichen Fußgängerunfälle zwischen 2009 und 2018 von 4.109 auf 6.238 gestiegen ist. Die zunehmende Beliebtheit von massiveren SUVs und Crossover-Modellen, die eine höhere Motorhaube und Stoßstange haben, wird als Hauptgrund für diese ungünstige Entwicklung angeführt. Der Unterschied in der Position des Stoßfängers ist auch bei einer Kollision zwischen einem SUV und einem kleineren Pkw wichtig. 

So sehr, dass schon bei geringen Geschwindigkeiten die Konstruktion des Gegenübers erheblich beschädigt werden kann. Angesichts der wachsenden Beliebtheit dieses Fahrzeugtyps auch in Europa werden entsprechende Lösungen benötigt. Zwar sind neue Autos mit aktiven Systemen zum Fußgängerschutz ausgestattet, indem sie bei erkannter Gefahr automatisch bremsen oder den Fahrer warnen, aber sie arbeiten nicht immer einwandfrei oder schnell genug. Die obigen Zahlen zeigen, wie entscheidend ein richtig konstruierter Stoßfänger und die gesamte Fahrzeugfront für die Sicherheit sind.

Welcher Werkstoff ist am besten für einen Stoßfänger geeignet?

Polypropylen
Stoßfänger-Füllung aus geschäumtem Polypropylen.

Die wichtigste Rolle im Hinblick auf den Fußgängerschutz spielt die flexible Füllung des Stoßfängers, die eine dämpfende Funktion erfüllt. In diesem Bereich werden häufig Schaumstoffe eingesetzt. Obwohl nach alternativen Werkstoffen gesucht wird, handelt es sich noch um Nischenlösungen. So wurde beispielsweise an einem Stoßfänger aus Eichenkork für den Einsatz bei Autos mit hoher Motorhaube geforscht oder an einem Crash-Absorber mit speziellen Rotoren zur Ableitung der kinetischen Energie. Bisher hat sich EPP-Schaum als der beste Werkstoff für Stoßfänger-Füllungen erwiesen. Dieses Material kombiniert eine hohe mechanische Festigkeit mit einer hohen Nachgiebigkeit, dank der es die Aufprallenergie effektiv dämpft, und ist gleichzeitig der fußgängerfreundlichste Werkstoff. 

Das bei Knauf Industries verarbeitete geschäumte Polypropylen EPP bietet eine Vielzahl von Möglichkeiten, alle Eigenschaften von EPP-geschäumten Dämpfungselementen, Stoßfänger-Füllungen und Verkleidungen maßzuschneidern – von geringem Gewicht, mechanischer Festigkeit und Flexibilität bis hin zur Geräuschreduzierung und sogar Wärmedämmung.

EPP zerspringt oder zerbricht nicht im Moment des Aufpralls, sondern verformt sich kurz und nimmt sofort wieder seine ursprüngliche Form an. Dank moderner Software und 3D-Visualisierungstechniken st es möglich, die beste Lösung von stoßdämpfenden Bauteilen zu erarbeiten, die den Anforderungen des jeweiligen Projekts sowohl in Bezug auf die Nutzung als auch auf die Ästhetik voll gerecht wird.

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