Innumerables personas mueren cada año en accidentes de tráfico. Para mejorar la seguridad de los ocupantes del vehículo, Durante décadas se ha acostumbrado a realizar pruebas de choque con maniquíes. Estos maniquíes de prueba de choque obtienen cada vez más apoyo virtual en forma de modelos de computadora que simulan el comportamiento defensivo de los humanos antes de una colisión. Investigadores del Instituto Fraunhofer de dinámica de alta velocidad, Ernst-Mach-Institut, EMI se encuentran entre los que utilizan modelos virtuales de cuerpo humano en simulaciones de accidentes, que arrojan conclusiones más realistas sobre el riesgo de lesiones. En sus cálculos, los investigadores se centran especialmente en la rigidez muscular, que no se ha tenido en cuenta en investigaciones anteriores.

Los ocupantes del vehículo actúan instintivamente a la defensiva para prepararse para el impacto. Tensan los músculos y, en el caso del conductor, apoyarse contra el volante mientras mantiene el pie presionado en el pedal del freno. Este comportamiento influye en el resultado del accidente. Debido a que los maniquíes de prueba de choque convencionales no pueden reaccionar ante un choque inminente, no se pueden utilizar para modelar el comportamiento humano. En el sector de la automoción, por lo tanto, Los modelos informáticos digitales se utilizan cada vez más en simulaciones de elementos finitos (EF) para reproducir la postura de los ocupantes poco antes de un accidente y mejorar así la seguridad de los automóviles. "El sistema muscular tiene una gran influencia en cómo reacciona un ocupante del vehículo poco antes de un accidente y en el movimiento del cuerpo durante el choque. divergencias críticas en comparación con maniquíes de prueba de choque rígidos y cinemáticamente restringidos, "dice el Dr. Matthias Boljen, científico de Fraunhofer EMI.

El ingeniero y su equipo utilizan modelos digitales del cuerpo humano como parte de las simulaciones de EF. En las pruebas de EF más recientes, se centraron en la rigidez muscular al evaluar la seguridad de los ocupantes. Los investigadores investigaron los efectos de los cambios en la rigidez muscular en la cinemática de los ocupantes, lo que significó abrir nuevos caminos científicos. La investigación anterior solo había simulado la generación de movimiento a través de la contracción muscular en modelos humanos, pero no la rigidez muscular que acompaña a la contracción. "Si un conductor se apoya contra el volante antes de una colisión, esto no solo acorta el músculo, pero el músculo también se vuelve más rígido a través de la contracción. En simulaciones de EF anteriores de músculos individuales y grupos de músculos en modelos de cuerpo entero, el efecto de la contracción muscular fue completamente ignorado, "explica el investigador.

Niclas Trube abordó esta omisión, un colega de Boljen, que utilizó THUMS (Total Human Model for Safety) Versión 5 para sus investigaciones. Definió cuatro estados diferentes de rigidez y probó la influencia de estos cambios en una colisión frontal simulada. La conclusión fue que la rigidez muscular tiene una influencia decisiva en el comportamiento de los ocupantes del vehículo. Dependiendo del grado de rigidez, Se pueden esperar diferentes tipos de lesiones en un accidente.

"Este hallazgo podría ser de gran importancia para el mayor desarrollo de modelos humanos, en particular con respecto a los vehículos autónomos. Los interiores de los vehículos se rediseñarán en el futuro, lo que significa que los conceptos de cinturones de seguridad y airbags existentes también tendrán que ser reevaluados. Los modelos humanos son una herramienta valiosa para hacer esto, "dice Trube.

Mayores requisitos de seguridad vial

Los modelos humanos digitales también se pueden utilizar para la protección de peatones y ciclistas. Estudios recientes han demostrado la necesidad de actuar a este respecto, que dan fe de un aumento en la ocurrencia de situaciones peligrosas sorprendentes provocadas por las bicicletas eléctricas. Los scooters eléctricos estarán permitidos en las vías públicas en Alemania a partir de finales de este año. Los expertos en tráfico temen un nuevo aumento de los accidentes. Usando modelos humanos, Los escenarios de accidentes se pueden investigar de antemano. Dependiendo del comportamiento defensivo, Se puede probar la frecuencia e intensidad de las tensiones que surgen. Fabricantes de guardias, los cascos y otros equipos de protección podrían beneficiarse de las recomendaciones.

La forma en que el cuerpo humano reacciona a las tensiones mecánicas no solo es de interés para el sector del transporte, sin embargo, sino también para una variedad de preocupaciones médicas y ergonómicas. ¿Cómo se comportan los materiales utilizados en implantes y prótesis en relación con los huesos humanos cuando se someten a una tensión repentina? ¿Cómo afectan al usuario las vibraciones de las herramientas eléctricas? "Los modelos humanos son ideales para tales aplicaciones, ya que podemos crear modelos virtuales realistas con ellos, algo que no se puede lograr de la misma manera con experimentos, "dice Boljen.