Airbag Lebensretter in Serie

In Alfdorf bei Stuttgart entwickelt ZF TRW passive Sicherheitssysteme wie Airbags und Sicherheitsgurte. Ein Blick hinter die Kulissen des Airbag-Testlabors.

Ein durchdringendes Hupsignal ertönt. 48 Strahler mit einer Leistung von mehr als 100.000 Watt tauchen die Testanlage in ein gleißendes Licht, um ideale Aufnahmebedingungen für die Hochgeschwindigkeitskameras zu gewährleisten. Schräg steht der Testschlitten – bestückt mit einem vollständigen Rückhaltesystem aus Sicherheitsgurten und Airbags sowie einem Crashtest-Dummy – vor der hydraulischen Schlittenanlage. Plötzlich geht alles sehr schnell: Ein schräger Frontalaufprall mit mehr als 50 km/h wird simuliert, und mit einem Knall zünden die Gurtstraffer und Airbags, während der Testschlitten mitsamt Dummy durch die Aufprallenergie nach hinten geschleudert wird. Eine alltägliche Szene in der Crash-Simulationsanlage von ZF TRW in Alfdorf, der Zentrale für Insassenschutzsysteme (Occupant Safety Systems – OSS). Neben Sicherheitsgurten sind Airbags das wichtigste Element im Bereich der passiven Sicherheit. Beide werden in der neuen ZF-Unternehmensdivision Aktive & Passive Sicherheitstechnik in Alfdorf bei Stuttgart entwickelt.

Die Erfolgsgeschichte der sogenannten Luftsäcke beginnt 1951: Der Münchner Erfinder Walter Linderer meldet ein Patent für ein erstes Modell an. 1974 kommen die ersten Airbags in den USA auf den Markt, in Deutschland erst sechs Jahre später. Das Grundprinzip des Airbag-Systems hat sich seit der ersten Serieneinführung kaum verändert: Druck- und Beschleunigungssensoren rund um das Fahrzeug werden von einem Steuergerät ausgewertet. Der Crash-Algorithmus im Steuergerät erkennt den beginnenden Crash und zündet über ein elektrisches Signal den Gasgenerator. Das ausströmende Gas füllt in Sekundenbruchteilen den Luftsack, der die Bewegungsenergie des Insassen abfängt.

Für die statischen Tests im Komponentenumfeld werden die Airbag-Module in Ersatzvorrichtungen montiert, die exakt auf die aktuellen Fahrzeugmodelle angepasst sind.

Von der Idee bis zur Serienreife

Bis ein Airbag in einer Werkshalle in ein Serienfahrzeug installiert werden kann, vergehen oft Monate oder auch Jahre – je nachdem, ob es sich um eine Weiterentwicklung eines bestehenden Produkts oder eine Neuentwicklung handelt. Dieser Entwicklungsprozess hat zwei Stufen: Die sogenannte Core-Entwicklung umfasst die frühen Phasen von der ersten Idee über verschiedene Konzepte bis zur Konstruktion des Basis-Airbags. Gegen Ende dieser ersten Stufe liegen genügend Detailinformationen vor, um das neue Produkt bei den Kunden vorzustellen. Am Anfang der zweiten Entwicklungsstufe steht ein Serienauftrag. Während dieser Applikationsentwicklung wird der Airbag exakt auf die Fahrzeuganforderungen des Auftraggebers angepasst.

In Alfdorf werden Airbag-Muster in zahlreichen Arbeitsschritten manuell gefertigt.

Während Innovationsmanagement, Produktplanung und Airbag-Core-Entwicklung zentral bei ZF TRW in Alfdorf erfolgen, findet die Applikationsentwicklung jeweils an den Standorten in Kundennähe statt. „Dadurch können wir optimal betreuen“, erklärt Dr. Swen Schaub, Senior Manager Engineering Strategy & Communication bei ZF TRW in Alfdorf. „Für unsere deutschen Kunden führen wir daher auch die Applikationsentwicklung hier in Alfdorf durch.“

Rund 1.600 Mitarbeiter sind in Alfdorf beschäftigt, davon mehr als 680 mit der Entwicklung von Gurt- und Airbag-Systemen. Sie sorgen täglich dafür, dass Innovationen im Bereich Insassenschutz vorangetrieben werden. Das Airbag-Portfolio wird ständig überarbeitet und ausgebaut, denn nicht nur neue Fahrzeugdesigns stellen die Ingenieure vor Herausforderungen, auch überarbeitete Vorschriften wie die der europäischen Verbraucherschutzorganisation Euro NCAP. Deshalb müssen auch bewährte Technologien wie die „klassischen“ Frontalairbags (Fahrer-, Beifahrer- und Knie-Airbags) sowie Seitenairbags (Thorax-Airbags zum Schutz des Torsos und Curtain-Airbags zum Schutz des Kopfes im Seitencrash) stetig weiterentwickelt werden. Parallel werden in Alfdorf aber auch ganz neue Airbag-Konzepte entwickelt und bis zur Serienreife gebracht, wie der weltweit erste Dach-Airbag auf der Beifahrerseite des Citroën C4 Cactus. Dieses Airbag-Modul wird nicht wie üblich im Armaturenbrett platziert, sondern am oder unter dem Dachhimmel oberhalb der Windschutzscheibe. Dadurch wird der Beifahrer geschützt, und durch den gewonnenen Platz entstehen neue Möglichkeiten, den Fahrzeuginnenraum zu gestalten.

Trends beim Insassenschutz

Herr Schultz, Airbags sind mittlerweile eine etablierte Technologie. Welches Entwicklungspotenzial bietet sich hier noch?

In Deutschland hat sich die Verkehrs­sicherheit zwar deutlich erhöht, aber rund 3.000 Verkehrstote pro Jahr auf deutschen Straßen sind immer noch zu viel. Darüber hinaus ist Deutschland oder Europa nur ein Teil des globalen Marktes. Die Technologien müssen heute immer leichter und kleiner sein, und wir müssen mehr Styling-Flexibilität bieten.

An welchen Airbag-Innovationen arbeitet ZF TRW derzeit?

Zum einen verbessern wir stetig unsere bewährten Technologien. Treiber dafür sind Gewichtsreduktion und Bauraum­optimierung. Leichtere Gasgeneratoren helfen uns dabei. Außerdem gibt es Überlegungen, das Kunststoffgehäuse durch ein Gewebegehäuse zu ersetzen. Für die Entwicklung neuer Konzepte spielen adaptive Systeme, die sich der Umgebung und den Insassen anpassen, eine ausschlaggebende Rolle. Und auch der Insassenschutz im Fond wird immer wichtiger.

Welche Trends bahnen sich langfristig in der Airbag-Entwicklung an?

Zum einen wird der herkömmliche Airbag den Markt vor allem in den Schwellenländern noch weiter durchdringen. Zum anderen stellt sich die Frage, wie die Fahrzeuge in der Zukunft aussehen werden. Haben wir irgendwann überhaupt noch Lenkräder? Wo platzieren wir dann den Fahrer-Airbag? Der Airbag wird sich in jedem Fall als fester Bestandteil des Autos noch stärker etablieren, und mit neuen Gegebenheiten und neuen Technologien wird es möglich sein, den Insassenschutz noch weiter zu verbessern.

Innovationen wie der Center-Airbag

Außerdem arbeitet ZF TRW in Alfdorf an zahlreichen weiteren Innovationen wie dem Center-Airbag, der sich zwischen den Vordersitzen entfaltet und bei einem Seitenaufprall den Fahrer besser stabilisiert und dafür sorgt, dass Beifahrer und Fahrer nicht miteinander in Berührung kommen. „Ein großes Thema sind auch Airbags, die mithilfe von Sensordaten aus Radar und Kamera schon vor einem Crash gezündet werden können“, betont Dirk Schultz, Director Engineering, Inflatable Restraint Systems and Inflators bei ZF TRW in Alfdorf. „Dadurch gewinnen wir wertvolle Millisekunden. Solche Pre-Crash-Systeme sind besonders interessant beim Seitenaufprall, da es dort nur eine schmale Knautschzone zwischen dem Insassen und dem eindringenden Unfallgegner gibt.“

Der Standort Alfdorf ist für die Tests im Rahmen des Entwicklungsprozesses bestens ausgestattet. Neben der Musterbau-Werkstatt verfügt er über ein Airbag-Labor für statische Tests im Komponentenumfeld. „Etwa 1.500 Mal im Monat prüfen wir die Airbags hier auf Herz und Nieren“, erläutert Versuchsmitbearbeiter Armin Abele. „Dafür montieren wir das Airbag-Modul in seine Umgebung oder eine Ersatzvorrichtung und lagern es mehrere Stunden in einer Kälte- oder Wärmekammer ein.“ Innerhalb von zehn Sekunden nach dem Verlassen der Kammer wird der Airbag gezündet, damit alle Teile noch die gewünschte Temperatur haben. Für die Auswertung dokumentiert eine Highspeedkamera die Entfaltung und Positionierung des Luftsacks in allen Einzelheiten.

Schließlich werden die Airbags in dynamischen Tests im Fahrzeugumfeld und im Zusammenspiel mit anderen Technologien geprüft. Zu den Alfdorfer Einrichtungen gehören zwei Bungee-Anlagen, auf denen der Schlitten auf ein Hindernis fährt, sowie eine hydraulische Anlage, bei der der Schlitten durch einen Hydraulikzylinder nach hinten beschleunigt wird. Der Crashtest-Dummy hat den Aufprall übrigens ohne Schaden überstanden – den Airbags sei Dank.

Fotos: Dominik Gigler

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