Zapomeňte na crash testy!

Metoda laboratoře z Bezděčína přepisuje možnosti zkoušek v automobilovém průmyslu.

Každý osobní i nákladní automobil či autobus jsou složeny z tisíců malých i velkých komponent a konstrukčních částí. Všechny musí odolat nejen tlakům a silám běžného provozu, ale také si zachovat předepsané strukturální vlastnosti při nečekaném nárazu.
V procesu vývoje komponent konstruktérům vedle klasických nárazových zkoušek, tzv. crash testů, čím dál více pomáhají i rychlejší, levnější a snadno opakovatelné nedestruktivní testy.
Nejmodernějším pracovištěm u nás schopným prověřit komponenty tímto způsobem je Laboratoř DYCOT, kterou v Bezděčíně u Mladé Boleslavi provozuje česká odnož společnosti TÜV SÜD.
TÜV SÜD je světově uznávanou společností v oblastech testování, inspekce, certifikace, homologace a vzdělávání, a to ve všech odvětvích průmyslu a služeb. Jako nezávislá zkušební instituce působí více než 100 let v oblasti automobilového průmyslu. Jednou z činností jsou virtuální i fyzické nedestruktivní simulace zkoušek automobilových struktur a komponentů, které probíhají právě ve zmíněné testovací laboratoři DYCOT v Bezděčíně u Mladé Boleslavi.

^{Virtuální a fyzické nedestruktivní testy lze opakovat bez velkých nákladů a časových prodlev, říká Jan Cibulka, jedenatřicetiletý absolvent Dopravní fakulty Jana Pernera na univerzitě v Pardubicích, který v laboratoři DYCOT pracuje od roku 2018.}

Přísně tajné!

Veškeré dění v laboratoři podléhá přísnému utajení. Dovnitř se dostanou jen prověřené osoby a natáčet nebo fotit jde jen na výjimku. Za zdmi provozovny se totiž ukrývají automobilové prototypy vozidel v různých fázích vývoje, které se do prodeje dostanou třeba až za několik let, a automobilky si je úzkostlivě střeží. Vše, co nemá spatřit oko nepovolané osoby, je přikryto, a na fotkách ani záběrech z laboratoře tak nikdy nenajdete nic, co by předtím neprošlo přes pečlivou kontrolu.
Středobodem prostorné haly je rám s karoserií vozidla usazený na dráhu hydraulického katapultu, který představuje hlavní nástroj pro dynamické nedestruktivní testování komponentů (dynamic component testing), tedy DYCOT.
Jaký je rozdíl mezi destruktivním a nedestruktivním testováním? „Destruktivní testy známe z filmů a dokumentů. Na sedačky testovaného vozu se usadí figuríny a automobil pak v plné rychlosti narazí do zdi. Výsledek je patrný okamžitě, ale během testu dojde ke znehodnocení celého vozidla, takže opakování zkoušky je finančně i časově náročné. Takové testy jsou nezbytné a automobilky je budou užívat i nadále, z velké části však jejich úlohu už přebírají virtuální a fyzické nedestruktivní testy, které lze opakovat bez velkých nákladů a časových prodlev,“ říká Jan Cibulka, jedenatřicetiletý absolvent Dopravní fakulty Jana Pernera na univerzitě v Pardubicích, který v laboratoři DYCOT pracuje od roku 2018.
Spolu se svými kolegy provádí jeden až pět testů denně v závislosti na jejich náročnosti. Do testovacího vzorku umístí testované komponenty nebo figuríny představující členy posádky. „Test samotný proběhne na prvním metru dráhy a trvá pouhých 100 ms. Proti klasickým crash testům se to neděje prudkým zastavením o překážku, ale náhlým zrychlením zepředu dozadu. Jednoduše řečeno se s celým zařízením hodně rychle cukne směrem vzad. Zatímco při ‚crash‘ testu vzorek extrémně rychle zpomalí, tady bleskově zrychlí,“ říká Jan Cibulka.
Zrychlení je obrovské. Jen pro srovnání: nejrychlejší auto na světě Bugatti Chiron dokáže z nuly na stovku zrychlit za 2,4 s. Katapult v testovacím středisku DYCOT urychlí rám na rychlost 100 km/hod během pouhé setiny sekundy. Přetížení, které přitom působí na komponenty nebo figuríny uvnitř vozu, dosahuje až 90 G, což je zhruba 10× víc, než kolik při rychlých obratech působí na piloty vojenských stíhaček Gripen české armády.
Pokud vás právě napadlo, zda by bylo možné přežít takové zrychlení uvnitř vyztužené karoserie, uvažujete správně. Odpověď zní, že je příliš vysoké, než aby jej člověk přečkal ve zdraví, protože by na vás tlačila hmotnost odpovídající devadesátinásobku vaší hmotnosti.
„Jeden test připravujeme třeba osm hodin, pak je během zlomku sekundy hotovo,“ popisuje průběh zkoušky Jan Cibulka.

^{„Kdo byl jednou u nás laboratoři, už se nikdy nevydá na cestu bez pásu nebo s nezajištěnými zavazadly, protože každý volný předmět uvnitř vozu se v okamžiku srážky mění ve smrtící projektil.“}

Komponenty do aut i leteckého průmyslu

V laboratoři se testují nejen části automobilů, ale také například autobusů nebo dokonce letadel.
„Testovali jsme i vodíkové nádrže využitelné ve vlacích nebo nákladních automobilech nebo uchycení pásů v trupu letadla s cílem zjistit, zda vydrží přetížení při nouzovém přistání,“ popisuje Jan Cibulka s tím, že z běžných automobilových komponentů zde zkoušejí například sedačky, airbagy nebo palubní desky.
V laboratoři DYCOT umějí nedestruktivním způsobem simulovat nejen čelní srážky, ale také srážky boční, pro které mají unikátní zařízení vyvinuté za využití poznatků vlastních výpočtářů. Pořízení hlavního katapultu od německé firmy Instron a dalších zařízení vyšlo řádově na desítky milionů korun.

Figuríny za desítky milionů korun

Podobně jako v nárazových „crash“ testech se i tady využívají figuríny představující živou posádku. Propracované a důmyslné figuríny jsou prošpikované senzory a čidly, které během testu zaznamenávají nejrůznější údaje, z nichž se dají dovodit možná zranění způsobená skutečnou nehodou. Během testů v laboratoři DYCOT se zjišťuje, jaké tlaky a síly během kritického okamžiku působí na hlavu, krční páteř, ramena, hrudník, oblast pánve nebo kolena.
V laboratoři DYCOT mají k dispozici figuríny různých velikostí a hmotností od batolat přes malé děti až po muže nadstandardních velikostí, aby testy pokrývaly celou populaci. Figuríny se po každém testu kontrolují a po každých třech cyklech musí do specializované společnosti na certifikace. Technologické náročnosti jejich výroby odpovídá i cena, která šplhá do desítek milionů korun za kus.

Přednost v možnosti opakovat ten samý test

Nejvíc času a pozornosti techniků si vyžádají zkoušky plně obsazeného vozu, kdy na každém sedadle sedí figurína. Technici v Bezděčíně jsou schopni zajistit identické podmínky pro více stejných testů. Znamená to, že figuríny dokážou usadit do karoserie s přesností na jednotky milimetrů. „Totéž platí pro koncovou rychlost, kterou můžeme opakovat libovolněkrát s přesností na 1 km/h, což je velmi důležité pro vývojáře, kteří od nás získají data oproštěná od možných proměnných faktorů,“ říká Jan Cibulka.
V Bezděčíně dokážou exaktně změřit i to, co se děje se zavazadly v zavazadlovém prostoru. V minulosti zde dokonce zkoušeli, co se při nehodě stane s 50l sudem piva. Jak sami říkají: „Kdo byl jednou u nás laboratoři, už se nikdy nevydá na cestu bez pásu nebo s nezajištěnými zavazadly, protože každý volný předmět uvnitř vozu se v okamžiku srážky mění ve smrtící projektil.“

Cenná data pro vývoj

Výsledkem testu jsou data, která pracovníci laboratoře získávají z čidel a senzorů, a záběry z vysokorychlostních kamer uvnitř testovacího vzorku i podél dráhy schopných nasnímat až 1 000 záběrů za sekundu. Kvalita testů a údajů v nich získaných je na tak vysoké úrovni, že služeb laboratoře DYCOT v Bezděčíně využívají přední automobilky z celého světa. Vzhledem k tomu, že se laboratoř nachází v blízkost i mladoboleslavské škodovky, přirozeně se zde testují všechny vozy a komponenty této domácí automobilky.
Hlavním přínosem laboratoře DYCOT je to, že do vývoje a výroby produktů automobilového průmyslu vstupuje jako třetí strana, která celý proces urychluje a zjednodušuje, protože automobilky získávají nezávislou zpětnou vazbu na kvalitu svých produktů a konstrukcí. Laboratoř DYCOT hraje také důležitou roli v rámci homologace a legálního uvádění produktů do provozu na evropských silnicích.
„Jsem rád, že i díky výsledkům naší práce můžeme na silnicích cestovat bezpečněji,“ říká technik laboratoře DYCOT Jan Cibulka.