mini|Crashtest-Dummy in einem Auto Crashtest-Dummys (, kurz ATDs) sind lebensgroße Puppen, mit denen die Auswirkungen von Verkehrsunfällen auf den menschlichen Körper simuliert werden. stammt aus dem Englischen und steht für ‚Attrappe‘.
Die Dummys sind dazu mit zahlreichen Sensoren ausgerüstet, die die Belastungen während eines Crashtests messen. Sie müssen in ihren biomechanischen Eigenschaften mit denen des menschlichen Körpers im Optimalfall übereinstimmen – beispielsweise in den Abmessungen und Massen der einzelnen Körperteile sowie der Steifheit der verschiedenen Gelenke – damit sie die Realität möglichst gut simulieren. Es gibt Dummys, die männliche oder weibliche Körper simulieren, sowie Ausführungen für verschiedene Körpergrößen bzw. Altersstufen. Die Kalibrierung der Dummys geschieht in erster Linie durch den Vergleich mit Daten aus Leichenversuchen. Crashtest-Dummys sind in der letzten Zeit für die Entwicklung nahezu aller Fahrzeuge unentbehrlich geworden und sind in manchen Fällen vorgeschrieben, um die Zulassung eines neuen Fahrzeugmodells zu erwirken.
Unfallforschung vor der Entwicklung von Crashtest-Dummys Das Bedürfnis nach Unfallforschung Am 31. August des Jahres 1869 – so wird angenommen – wurde die irische Wissenschaftlerin Mary Ward das erste Opfer eines Autounfalls. Sie fuhr in Parsonstown (Irland) mit ihrem Ehemann in einem mit Dampfkraft betriebenen Fahrzeug und wurde herausgeschleudert, was dazu führte, dass sie überrollt wurdeOffaly Historical & Archaeological Society in über Mary Ward (1827–1869). Henry Bliss fand Eingang in die Geschichtsbücher, da er am 13. September des Jahres 1899 das erste Autounfallopfer Nordamerikas wurde, als er beim Verlassen einer Straßenbahn in New York City angefahren wurde. Seit dieser Anfangszeit der Automobile sind weltweit schätzungsweise über 20 Millionen Menschen in Autounfällen gestorben.
Das Bedürfnis nach Unfallforschung für die Automobilbranche entstand sehr bald nach dem Beginn der kommerziellen Automobilproduktion in den späten 1890er Jahren. Schon in den 1930er Jahren wurde das Automobil zu einem normalen Bestandteil des öffentlichen Lebens. Aufgrund des dabei steigenden Verkehrsaufkommens an Fahrzeugen, deren Entwickler sich über die Sicherheit anderer Verkehrsteilnehmer wenig Gedanken machten, wurden die Todesraten im öffentlichen Straßenverkehr eine ernste Angelegenheit. Die Todesrate hatte einen Wert von 15,6 Todesfällen pro 100 Millionen Automobilmeilen erreicht – es war weiterhin von einem stetigen Anstieg zusammen mit der Verkehrsdichte auszugehen (zum Vergleich: der heutige Wert liegt trotz weit höherer Verkehrsdichte bei ca. 1,8 Todesfällen pro 100 Millionen Automeilen).
In den 1930er Jahren war die Fahrgastzelle selbst bei Verkehrsunfällen mit niedriger Geschwindigkeit nicht ausreichend sicher. Die Armaturenpulte waren aus hartem Metall, das Lenkrad war steif angebracht und fest verschraubt, und herausstehende Knöpfe, unflexible Hebel sowie Gestänge stellten im Fall eines Zusammenpralls tödliche Gefahren dar. Es gab keine Sicherheitsgurte, weswegen die Insassen schon bei geringen frontalen Aufprallgeschwindigkeiten durch die Windschutzscheibe geschleudert wurden, wobei oft nur geringe Überlebenschancen bestanden. Vor der Einführung der Ganzstahlkarosserien waren die Aufbauten aus einem instabilen blechbeplankten Holzgerippe und falteten sich bei einem Aufprall zusammen, sodass die Aufprallkräfte direkt und nahezu ungehemmt auf die Insassen wirkten. Bis in die späten 1950er Jahren gab es Aussagen von Fahrzeugherstellern, dass Autounfälle „einfach nicht überlebbar“ seien. Die Kräfte in einem Verkehrsunfall seien schon bei niedrigen Geschwindigkeiten zu groß und der menschliche Körper zu verletzlich.
Einige Fahrzeugentwickler jedoch nahmen diesen Missstand zum Anlass, mit der Forschung für die Produktsicherheit ihrer Automobile anzufangen. Die Automobil-Unfallforschung war geboren, und schon bald wurden erste Tests an Freiwilligen durchgeführt.
Forschung an Leichen Die Wayne State University in Detroit war der erste Ort, an dem mit der wissenschaftlichen Datensammlung über Auswirkungen von Autounfällen auf den menschlichen Körper begonnen wurde. In den späten 1930er Jahren gab es keine wissenschaftlichen Untersuchungen bezüglich des Verhaltens von menschlichen Körpern bei schwereren physikalischen Belastungen sowie keine wissenschaftlichen Methoden, um diese zu bestimmen. Die Wissenschaft der Biomechanik war nahezu unberührtes Gebiet. Es war daher in der aufkeimenden Unfallforschung erforderlich, neue Daten zu generieren.
Die ersten Versuchsobjekte waren menschliche Leichen, die in Leichenversuchen zur Messung der grundlegenden Widerstandsfähigkeit des menschlichen Körpers gegen Quetsch- und Zerrkräfte, wie sie in Automobilunfällen die Regel sind, gebraucht wurden. Zur Messung dieser Parameter wurden Stahlgewichte auf Körperteile und Knochen sowie ganze Körper in ungenutzten Aufzugschächten fallen gelassen. Jeweils konnte durch den freien Fall die Beschleunigung der fallenden Objekte am einfachsten bestimmt werden. Ein weiterer Schritt war, dass Leichen – mit Beschleunigungsmessern versehen – in Automobilen festgebunden wurden, und diese Versuchsaufbauten in frontalen Zusammenstößen sowie Überschlägen genutzt wurden.
Im Artikel Journal of Trauma von Albert King aus dem Jahr 1995 zeigt der Abschnitt Humanitarian Benefits of Cadaver Research on Injury Prevention die rückgehende Anzahl Getöteter bei Automobilunfällen und somit den Wert der Leichenforschung für den Schutz von Menschenleben. Die Berechnungen zeigen, dass infolge der Automobildesign-Änderungen bis zum Jahr 1987 dank Leichenforschung jährlich ca. 8500 Leben gerettet wurden. Er bemerkt dabei, dass für jede zu Forschungszwecken genutzte Leiche jährlich 61 Menschen überlebten, da sie einen Sicherheitsgurt trügen. 147 Menschen überlebten, weil sie durch Airbags gerettet würden, sowie 68 überlebten, weil die Windschutzscheiben angepasst wurdenGary Carden: .
Die Forschung an Leichen jedoch brachte zahlreiche Probleme sowie Ungenauigkeiten mit sich. Es gab zunächst ganz grundlegende Forschungshemmnisse, denn die verwendeten Leichen waren nicht repräsentativ für den demografischen Durchschnitt der Unfallopfer, da es sich bei den ausgewählten, ausschließlich nicht gewaltsam Verstorbenen, fast ausschließlich um ältere Erwachsene handelte. Es bestanden zudem moralische sowie ethische Bedenken, ob eine solche Forschung an Toten überhaupt ausgeübt werden dürfe. Auch gab es nur vereinzelte Versuche an Leichen von Kindern, denn diese wurden den Forschern nur selten zur Verfügung gestellt. Leichen von Unfällen konnten meist nicht herangezogen werden, da sie aufgrund der bestehenden Verletzungen keine fehlerfreie Simulation zugelassen und die Versuchsergebnisse kompromittiert hätten. Da die Leichen physisch jeweils unterschiedlich und kaum fehlerfrei vergleichbar waren, sowie ein Versuchsobjekt nicht mehrfach gebraucht werden konnte, gab es große Schwierigkeiten, verlässliche Datensätze zu erstellen. Aus diesen Gründen hatten die Forscher zeitweise Mangel an Versuchsobjekten, und die biometrischen Daten ihrer Ergebnisse beschränkten sich nahezu nur auf ältere, weiße Männer.
An der TU-Graz wurden 2005 im Rahmen eines EU-Projektes Schleudertests mit Leichen durchgeführt.Crash-Tests mit Leichen an TU Graz derstandard.at; Crash-Test-Leichen orf.at, abgerufen am 23. Januar 2015.
Unfallforschung an Freiwilligen mini|Colonel Stapp während eines Selbstversuchs auf dem Raketenschlitten Einige Forscher stellten sich selbst als freiwillige Versuchsobjekte zur Verfügung. Colonel John Paul StappNick T. Spark; Ejection Site: Fastest Man on Earth; Wings/Airpower Magazine (USAF) beispielsweise ließ sich auf einem Raketenschlitten in mehreren Versuchen auf zum Teil bis zu 1000 km/h beschleunigen, und dann in unter einer Sekunde abbremsenJohn L. Frisbee; , Mai 1983, (Vol. 66, No. 5). Lawrence Patrick, ein mittlerweile emeritierter Professor von der Wayne State University (Detroit), machte über 400 Versuche auf einem Raketenschlitten, um die Effekte der negativen Beschleunigung (Verzögerung, Abbremsung) auf den menschlichen Körper zu untersuchen. Er und seine Studenten erlaubten es, dass ihnen schwere Stahlgewichte auf die Brust sowie ins Gesicht fallen gelassen wurden, um Schläge beim Aufprall während eines Verkehrsunfalls zu simulieren. Auch wurde ihnen zersplittertes Glas entgegengeblasen, um die Effekte eines Bruches der Windschutzscheibe während der Fahrt oder beim Aufprall zu simulieren.Mary Roach; I was a human crash-test dummy
Während er zugab, dass er „leichte Schmerzen“ (engl.: „a little sore“) hatte, sagte Patrick, dass die Forschung seines Teams bahnbrechend in der Entwicklung mathematischer Modelle sein werde, an der zukünftige Forschung gemessen werden könne.
Obwohl zwar Daten von Freiwilligentests vorlagen, wurden Versuche an Menschen nicht über die Grenzen gewisser physischer Belastbarkeit (z. B. Schmerzen) hinaus durchgeführt. Zur Sammlung von Informationen über die Auswirkungen schwererer Belastungen sowie den Erfolg möglicher Schutzeinrichtungen wurden weiterhin andere Versuchsobjekte benötigt.
Vereinzelt nahmen auch später noch Menschen am Crashtest teil. Beispielsweise beauftragte das Allianzzentrum für Technik in Deutschland 1980 den finnischen Rallyefahrer Rauno Aaltonen, mit einem Pkw mit 50 km/h auf einen stehenden Pkw aufzufahren, wobei vergleichende Messungen an menschlichem Fahrer und Dummy-Beifahrer durchgeführt wurden.Crash mit Testfahrer. In: Kraftfahrzeugtechnik 6/1980, S. 168. Dabei zeigte sich, dass das passive Verhalten des Dummys beim Unfallhergang deutlich andere und schwerere Beanspruchungen simulierte, als sie am lebendigen Fahrer tatsächlich auftraten.
Tierversuche Mitte der 1950er Jahre waren viele Möglichkeiten der Leichenforschung bereits ausgeschöpft. Es bestand jedoch immer noch Bedarf an Forschung an der Überlebbarkeit von Unfällen in Bereichen, in denen die Leichen schlechte Versuchsobjekte darstellten. Da Leichen als Versuchsobjekte zudem noch immer schlecht verfügbar waren, waren die Forscher gezwungen, andere Versuchsobjekte zu besorgen: Es wurden nun auch Tiere für die Unfallforschung akquiriert (Tierversuche). Einem Bericht von Mary Roach von der Eighth Stapp Car Crash and Field Demonstration Conference (zu deutsch in etwa: Achte Stapp Autounfall- und Feld-Demonstrations-Konferenz) zufolge ereigneten sich Versuche mit Schimpansen auf Raketenschlitten, einem Bären in einer Aufprall-Schaukel sowie mit einem betäubten Schwein in einer Sitzposition vor dem Lenkrad (Zitat: „We saw chimpanzees riding rocket sleds, a bear on an impact swing… We observed a pig, anesthetized and placed in a sitting position on the swing in the harness, crashed into a deep-dish steering wheel at about 10 mph.“).
Wichtige Forschung, die weder mit Leichen noch mit Freiwilligen durchgeführt werden konnte, war die an der Reduzierung von Verletzungen, die durch den Aufprall auf das Lenkrad verursacht wurden. Bis zum Jahr 1964 kamen einigen Angaben zufolge über eine Million Menschen in Verkehrsunfällen dieser Art um. Die Einführung des sich beim Aufprall einfaltenden und nachgebenden Lenkrades durch General Motors in den frühen 1960er Jahren verringerte die Todesrate durch Lenkräder um fünfzig Prozent. Die häufigsten Versuchsobjekte für Kollisionen im Innenraum von Fahrzeugen waren Schweine (Project Barbecue), weil ihr Körperaufbau im unteren Brustbereich dem des Menschen halbwegs ähnelt, sie im Fahrzeug in recht gut angenäherter Sitzposition verharren konnten und ihre Rippen bei nahezu denselben Belastungen brechen wie beim Menschen. Die Fähigkeit, aufrecht zu sitzen, war generell eine wichtige Bedingung für Tierversuche. Es wurde mit Tieren weiterhin Forschung zu Kopfverletzungen menschlicher Opfer durch das Armaturenbrett und die darauf angebrachten Schalter sowie den Rückspiegel vorgenommen.