Bis in die 1990er Jahre waren Autositze relativ einfach und boten nicht viele Funktionen. Heutzutage müssen sie nicht nur dem Zahn der Zeit standhalten, sondern auch Parameter einhalten, die unter anderem den Komfort und die passive Sicherheit betreffen. Dafür sorgen extreme Härtetests, die sowohl von menschlichen Testern als auch von Robotern und künstlicher Intelligenz durchgeführt werden.
Die Entwicklung von Autositzen – von den 1990er Jahren bis heute
Die bis vor zwei bis drei Jahrzehnten verwendeten Autositze waren aufgrund ihrer einfachen Konstruktion sehr schwer und unterschieden sich in Punkto Form nicht. Beispielsweise wurde bei der Entwicklung des Fahrersitzes noch kein Wert auf den Körperbau oder den Komfort des Sitzes gelegt. Heutzutage konzentrieren sich die Trends bei der Gestaltung von Autositzen vor allem auf Sicherheit und Fahrkomfort. Sie bestehen aus energieabsorbierenden Materialien und sind so geformt, dass sie den Körper auch bei heftigen Manövern in einer bequemen und stabilen Position halten. Darüber hinaus lassen sie sich dank der beweglichen Teile und Verstellmechanismen perfekt an Ihre Anforderungen anpassen. Die komfortabelsten Autositze können zusätzlich mit Systemen zur Speicherung individueller Einstellungen sowie Heizungs-, Kühlungs- oder Massagefunktionen ausgestattet werden. In die Sitze integrierte Detektoren erinnern Sie daran, sich anzuschnallen, und gekonnt eingesetzte Airbags sorgen für den Schutz empfindlicher Körperbereiche, und das alles bei deutlich geringerem Gewicht, höherer Festigkeit und reduziertem Querschnitt der Autositzstruktur.
Sicherheit von Autositzen
Die größte Aufmerksamkeit bei der Entwicklung aller Arten von Autositzen wird heute der Sicherheit gewidmet. Ein gut gestalteter Sitz soll sie in zweierlei Hinsicht gewährleisten. Zum einen kann sich der Fahrer dank der richtigen Position hinter dem Lenkrad und der optimalen Ausrichtung der Wirbelsäule voll auf das Fahren konzentrieren, zum anderen werden alle Insassen bei einem Unfall vor schweren Verletzungen geschützt. Zu diesem Zweck verfügen die heutigen Komfortsitze über aktive Rückenlehnen und Kopfstützen, die bei einem Heckaufprall Nackenverletzungen verhindern. Die Füllschäume hingegen sind so geformt und in ihrer Festigkeit ausgewählt, dass der Fahrer nicht nach vorne vom Sitz rutschen kann. Die sichersten und komfortabelsten Autositze von heute ähneln strukturell einer schützenden „Panzerung“, die die Aufprallkräfte bei einem Unfall absorbieren und dämpfen soll. Aufgrund dessen, dass Autositze und Rücksitze ein wichtiger Bestandteil der passiven Sicherheit eines Fahrzeugs sind, müssen die zu ihrer Herstellung verwendeten Materialien langlebig sein und ihre Eigenschaften über viele tausend Kilometer hinweg beibehalten. Ziel der Tests ist es, mögliche Lücken und Mängel zu erkennen, noch bevor sie in eine Serie von Fahrzeugen eingebaut werden. All dies hat den Zweck, damit die hergestellten Sitze und Sofas den sichersten Platz im Auto schaffen.
Wie werden Autotests auf Beständigkeit getestet?
Tests für Autositze sollen unter anderem überprüfen, ob die Konstruktion den Vorschriften der UN-Wirtschaftskommission für Europa für die Typgenehmigung in Bezug auf die Haltbarkeit entspricht. Sie umfassen mitunter sehr anspruchsvolle statische und dynamische Tests, bei denen Handlungen viele tausend Mal wiederholt werden, wie z. B. Ein- und Aussteigen, Abwischen mit Kleidung mit scharfen oder rauen Elementen oder die Exposition gegenüber extrem hohen oder niedrigen Temperaturen. Solche Tests beginnen lange bevor der Autositz in Serieproduktion geht und dauern viele Wochen. Sie werden von menschlichen Testern mit unterschiedlichem Körperbau und von Robotern, die viele Wiederholungen der gleichen programmierten Tätigkeit simulieren. Der gesamte Prozess findet unter den wachsamen Augen von Ingenieuren statt, die am Ende überprüfen, welche Änderungen an der Sitzkonstruktion eingetreten sind. Der gesamte Prozess der Entwicklung eines neuen Modells kann bis zu drei bis fünf Jahre dauern.
Methoden zur Prüfung der Beständigkeit von Autositzen
Hersteller von Autositzen und mit ihnen zusammenarbeitende Labore verwenden verschiedene Methoden zur Prüfung von Sitzen, am häufigsten werden jedoch menschliche Tester eingesetzt. Erst auf Basis ihres Verhaltens entstehen Muster, die dann auf Roboter übertragen werden, die diese Tätigkeiten viele Wochen lang 24 Stunden am Tag wiederholen. Ausgehend von den Erfahrungen von Unternehmen wie Seat, Ford und Faurecia lassen sich die drei gängigsten Arten der Tests von Autositzen unterscheiden.
Beständigkeit von Sitzschäumen und -befestigungen
An den von Seat durchgeführten Tests nehmen Probanden unterschiedlichen Geschlechts und unterschiedlicher Statur teil, die bis zu 700 Mal pro Woche in den Wagen ein- und aussteigen müssen. Wenn die Gesamtzahl solcher Wiederholungen 6.000 beträgt, entspricht dies einer Nutzungsdauer von fünf Jahren. Bei Ford sind sowohl Menschen als auch Roboter an dieser Studie beteiligt. Die Verhaltensmuster werden von den Testern auf einen Dummy „übertragen“, der im Laufe von 25.000 Versuchen, die über drei Wochen durchgeführt werden, verschiedene Szenarien nachstellt.
Abriebfestigkeit
Im Seat-Labor werden die alltäglichen Bewegungen eines über 100 kg schweren Benutzers mit einem 75 kg schweren Dummy simuliert. Nach 22.000 Abriebzyklen, die 24 Stunden am Tag durchgeführt werden, bewerten die Ingenieure den Verschleiß der Polsterung, des Schaums oder der Verstellmechanismen.
Beständigkeit gegen hohe und niedrige Temperaturen
Im Rahmen dieses Tests werden die Sitze in einer speziellen Wärmekammer bei Frostbedingungen bis minus 25 Grad und einer Hitze von 80 Grad Celsius getestet. Solche Bedingungen können nämlich je nach Jahreszeit und Sonneneinstrahlung im Fahrzeug herrschen.
Vorteile der Verwendung von EPP in Autositzen
Geschäumtes EPP-Polypropylen als Füllung für moderne, komfortable Autositze ist die Antwort auf die meisten Herausforderungen, denen sich die Designer stellen müssen. EPP vereint geringes Gewicht mit hoher Schlagfestigkeit und eignet sich daher hervorragend für die Herstellung von Sitzflächen, Rückenlehnen und Kopfstützen. Das Material absorbiert die Energie optimal, zerfällt nicht und schützt so die Passagiere effektiv vor den Folgen eines Unfalls. Das zellförmige Material verformt sich auch bei starkem Druck oder längerer Belastung nicht dauerhaft, sondern kehrt in seine vorherige Form zurück. Gleichzeitig sorgt es als Zwischenschicht der Füllung in Kombination mit dem oberen, weichen Schaum für Sitzkomfort. Durch die verschiedenen Methoden der EPP-Verarbeitung lässt es sich flexibel mit anderen Materialien kombinieren, etwa mit Hartplastik oder Metallverstärkungen. Die Eigenschaften von EPP wurden bei der Herstellung des leichtesten Kindersitzes der Welt optimal genutzt. Darüber hinaus verfügt dieses Material über hervorragende Wärmeisolationseigenschaften, verhindert elektrische Durchschläge und schützt so empfindliche Elektronik. Das pneumatische Gießverfahren ermöglicht eine kostengünstige Serienfertigung von Bauteilen auch mit sehr unterschiedlichen Formen. EPP-Autositze werden langsam zum Standard in modernen Autos.
Numerische Simulation CAM bei der Herstellung von Autositzfüllungen
Knauf Industries bietet neben bewährten Materialien und innovativen Kunststoffverarbeitungstechnologien auch modernste Konstruktionsmethoden für EPP-Autositzkomponenten mittels CAM-Simulation. Dadurch lässt sich frühzeitig abschätzen, wie sich die einzelnen Sitzelemente unter dem Einfluss unterschiedlicher mechanischer Belastungen verhalten. Diese Art von Werkzeug ermöglicht es, mit hoher Wahrscheinlichkeit die Beständigkeit und Festigkeit der Sitzstruktur zu beurteilen und die richtige Rohmaterialdichte auszuwählen oder die Form des Bauteils zu optimieren. Damit eröffnen sich völlig neue Horizonte der Qualität und Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung von bequemen Autositzen.