Manikin schwitzt

Der STAN Seat Test Autmotive Manikin erlaubt es, eine Energiebilanz des Sitzes zu erstellen

Beispielgraph aus einer Messzone Upper Back: Energiebilanz über Zeit und Temperatur

Testvorrichtung des STAN: Simulation des Menschen anhand eines Komfortmodells

Ein neues Testsystem im Hause eines großen Ingenieurdienst- leisters ermöglicht in nur einem Schritt durch einen Klimakomfortdummy, alle Funktionen des Sitzes zu prüfen. Auch Umfeldfaktoren können in dem neuen Verfahren berücksichtigt werden. Der Vorteil: Innerhalb weniger Stunden ist eine Aussage über den Status der entsprechenden Funktionen getroffen und der Optimierungsbedarf aufgezeigt.

Der Sitz ist die größte, direkte Kontaktfläche des Menschen zum Fahrzeug. Den Bereichen Sitzergonomie und -komfort wird daher zunehmend Beachtung geschenkt, handelt es sich doch um wesentliche Faktoren bei der Beurteilung des Fahrzeugs durch den Kunden. Dabei geht es schon lange nicht mehr ausschließlich um den ersten Eindruck beim Einsitzen oder um das Design. War es vor einigen Jahren noch Fahrzeugen der Oberklasse vorbehalten, dem Insassen vielerlei Verstellmöglichkeiten am Sitz zu bieten, befinden sich heute durch Modulbauweise realisierbar gewordene Funktionen bereits in der Mittelklasse wieder. Nahezu alle deutschen Automobilhersteller haben mittlerweile klimaregulierende Funktionen für Fahrzeugsitze im Angebot, mit denen sie nicht zuletzt auch die steigende Nachfrage der Kunden nach einem „Rundum-Klima" erfüllen: Die Klimaanlage kühlt von vorne und seitlich, der Klimasitz an der Rückseite des Körpers.

Der Anzahl der angebotenen Spielarten ist dabei keine Grenze gesetzt: Zuluft, Abluft, „Durchluft", mit und ohne aktive Kühlung, Einsatz von Funktionstextilien und vieles mehr. Ziel aller Systeme ist es, dem Komfortanspruch des Insassen gerecht zu werden und das Mikroklima auf einem komfortablen Niveau zu halten.

Um die Funktion des Sitzes zu objektivieren, gibt es verschiedene Prüfsysteme auf dem Markt, die jeweils einzelne Faktoren berücksichtigen. Darüber hinaus werden die in diesen Verfahren ermittelten Werte in Erprobungsfahrten über Testfahrer verifiziert. Wie also das objektivieren, was eigentlich subjektiv ist oder mit anderen Worten ausgedrückt: „Sagen Sie mir doch bitte mal ganz objektiv ihre Meinung!".

Klimakomfort-Dummy Seat Test Automotive Manikin (STAN)

Ein Lösungsansatz ist es, den Menschen so gut wie möglich und so weit wie nötig nachzubilden. So können die Ergebnisse aus Messungen mit Klimakomfort-Dummys mit den Ergebnissen aus Erprobungsfahrten verglichen werden.

Der Klimakomfort-Dummy STAN kommt diesem Ansatz sehr nahe. Das oberste Ziel ist es, eine Energiebilanz des Sitzes zu erstellen: Wieviel Energie nimmt der Sitz auf, oder, im Falle der Sitzheizung, wie viel Energie wird an den Insassen weitergeleitet? Richtwerte über verschiedene Belastungszustände von Insassen unter Berücksichtigung der physiologischen und thermischen Gegebenheiten erhalten die Versuchsingenieure durch verschiedene Komfortmodelle oder in der DIN EN ISO „Ergonomie der thermischen Umgebung".

Was sich zunächst kompliziert anhört, funktioniert mit STAN vergleichsweise einfach. Der mit insgesamt sechs Messzonen ausgestattete Dummy simuliert gewichtsseitig einen 50%-Male, der ergonomisch optimiert wurde. Mit einem Gewicht von 55 kg erfolgt die nötige Kompression des Schaums, Trims und angrenzender Funktionstextilien. Innerhalb der Messzonen befinden sich mehr als 20 Sensoren zur Erfassung der Oberflächentemperatur und Feuchte. Die Oberflächentemperatur des Dummys lässt sich zwischen 20° und 40 °C und eine definierte Transpirationsrate von bis zu 1000 ml/m²/h einstellen. Auch scheinbare Kleinigkeiten werden berücksichtigt, wie beispielsweise die Temperatur der ausgebrachten Feuchte und die Kalibrierung aller Messgrößen. Die Steuerung des komplexen Sensorengeflechts übernimmt eine eigens dafür ausgelegte Software.

Die Anzahl der Messprogramme erfüllt fast alle Wünsche. Das Highlight ist sicherlich die Simulation des Menschen anhand eines Komfortmodells. Über die Außentemperatur- und Außenfeuchte-Sensoren wird sein Verhalten nachgestellt – sowohl im Bereich der Temperatur als auch der Feuchte. Steigt beispielsweise die Außentemperatur, erhöht der Dummy selbstständig die Oberflächentemperatur und Transpirationsrate.

Neben der komplexen Simulation des Menschen sind auch kundenspezifische Messungen möglich. Sowohl Temperatur als auch Feuchte können auf einen vorgegebenen Wert eingestellt oder entsprechende Wunschparameter hinterlegt werden.

Folgende Messzyklen verdeutlichen die vielfältigen Simulationsmöglichkeiten:

· Trockene Messung: Oberflächentemperatur 34 °C

· Nasse Messung: Oberflächentemperatur 34 °C, Transpirationsrate 120 ml/m²/h

· Kombinierte nasse Messung: Oberflächentemperatur 34 °C für 10 min, Transpirationsrate 240 ml/m²/h, anschließend 32 °C für 8 min, Transpirationsrate 120 ml/m²/h

· Simulation durch Komfortmodell

Durch den modularen Aufbau des Messprogramms sind den Möglichkeiten der Entwickler kaum Grenzen gesetzt.

Anwendungsbereiche während und nach der Sitzentwicklung

Grundsätzlich besteht die Herausforderung in der Entwicklung von Klimasitzen darin, das Gesamtpaket richtig auszulegen. Dabei kristallisiert sich heraus, dass eine effektive Integra- tion der Luftführung im Sitz über die verschiedenen Belastungszustände – sprich Insassentypen und Umgebungsvariable – die Basis darstellt. An dieser Stelle zählen besonders die Erfahrung des Entwicklers und eine schnelle Rückmeldung aus der Erprobung, um belastbare Ergebnisse zu erzielen. Nachdem die gesamte Schaumkonstruktion optimal ausgelegt ist, stellen Obermaterial, Kaschierungen und Abstandsgewirke die nächste Herausforderung. Auch hier ermöglicht STAN schnelle Aussagen über mögliche Materialkombinationen – auch hinsichtlich der Tatsache, das in der Realität die Prototypenverfügbarkeit weiter reduziert wird, genauso wie die Entwicklungszeiten. Nach Serienstart beginnen die serienbegleitenden Prüfungen.

Die STAN-Messmethode zeigt sich in jeder Phase der Sitzentwicklung flexibel und verlässlich: War es bisher nötig, jede Entwicklungsstufe von einer Anzahl Probanden oder dem Norm-Probanden bewerten zu lassen, können mit Hilfe des Dummys auch kleinere Änderungen kurzfristig überprüft werden. Außerdem besteht die Möglichkeit, Sitze verschiedener Derivate und Hersteller zu vergleichen und auf dieser Basis die Positionierung im Markt zu bewerten.

Verschiedene Parameter mit einem Messsystem dokumentieren

Mit neuen, standardisierten Messmethoden lassen sich viele der genannten Herausforderungen in der Sitzklimatisierung meistern. Durch den Einsatz von STAN kann aufgrund der Kombination verschiedener Parameter, die bisher aufwändig mit mehreren Messsystemen dokumentiert werden mussten, Zeit eingespart werden. Ein Vorteil, der nicht nur finanzielle Ressourcen schont, sondern am Ende auch das Stück „Mehr" an Funktionalität bietet.

Bertrandt;

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