Jo mer rekkverket og fronten av bilen deformeres, jo bedre er det for menneskene som sitter i bilen under en kollisjon, sier NTNU-eksperter om bilen som Petter Northug kjørte inn i rekkverket 4. mai i fjor. (Foto: Henrik Sundgård)
Jo mer rekkverket og fronten av bilen deformeres, jo bedre er det for menneskene som sitter i bilen under en kollisjon, sier NTNU-eksperter om bilen som Petter Northug kjørte inn i rekkverket 4. mai i fjor. (Foto: Henrik Sundgård)

Hvordan få til en perfekt kollisjon?

For deg og meg kan dette se fælt ut, men det er faktisk en perfekt kollisjon. Materialene i bilen og autovernet oppfører seg akkurat slik de skal for å beskytte livet til passasjerene inne i kjøretøyet.

Publisert

– Når du gjør ting riktig, skal det se slik ut, sier professor Magnus Langseth som er leder ved NTNUs SimLab.

– Jo mer sammenkrølla rekkverket og fronten på bilen er, jo bedre. Da har disse tatt imot støyten fra kollisjonen og forskånet menneskekroppene inni kupeen. Delen av bilen der folkene sitter, skal være like hel.

Bilindustrien jobber mye med å få en kollisjon til å se akkurat slik ut. Med seg på laget har de forskere ved SimLab som arbeider med å lage beskyttende og kollisjonssikre konstruksjoner av aluminium, stål og plast.

– Vi kan egentlig ingenting om bil her, men vi kan mye om aluminium. Derfor har vi samarbeidet med store bilprodusenter som Audi, Toyota, BMW, Honda og Renault, sier Langseth.

All utvikling i bilindustrien i dag foregår ved hjelp av datamaskiner. Til det trenger man modeller som beskriver oppførselen til materialene man bruker i biler. Det er slike modeller SimLab lager.

Tester, tvinger og tyner for å gjøre deg trygg

I én kollisjon kan flere av SimLabs samarbeidspartnere være involvert. For eksempel kan aluminiumsdelene i bilen være formet etter modeller derfra. Boltene i autovernet kan fungere slik forskerne har ment de burde gjøre når de blir utsatt for press.

– Vi er eksperter på materialer og hvordan materialer virker sammen med formen på et produkt, forklarer Langseth.

Han viser frem en bildel laget i aluminium på størrelse med et rektangulært kneippbrød.

– Denne kunne du laget i stål, plast eller kompositt. Men da er det viktig å vite hvordan formen spiller sammen med materialet den er laget av. Hvis du skulle lage den i et annet materiale, ville du kanskje også måtte lage den i en helt annen form for å få den til å krølle seg sammen på rett måte i en kollisjon.

Like former oppfører seg altså ikke likt når de er laget av ulike materialer.

– Du må optimalisere materialet med formen. Det er det du kan gjøre med datasimulering. Du kan teste og teste, men bruker du en datasimulering kan du sette den på om ettermiddagen når du går hjem fra jobb, og så er den ferdig når du kommer tilbake neste morgen.

I laboratoriet sitt designer SimLab materialer, former og konstruksjoner. (Foto: Ole Morten Melgård)
I laboratoriet sitt designer SimLab materialer, former og konstruksjoner. (Foto: Ole Morten Melgård)

Siden opprettelsen i 2007 har forskere ved SimLab testet, tynt og torturert alle mulige slags materialer. De har et laboratorium der de sjekker at modellene fungerer, de tester sammensetningen av stoffer i et materiale, og de kan sjekke hvordan en hel konstruksjon tåler press og stress.

– Mange modeller krever at du gjør mange fysiske tester i forkant for å samle sammen nok data som modellen kan jobbe med. Men vi har sagt at vi skal prøve å forstå fysikken i problemet, og så skal vi prøve å lage modeller som industrien kan bruke og som er enkle å justere, forteller Langseth.

Driver materialoppdragelse

På kontoret sitt har Langseth små og store aluminiumskonstruksjoner som har blitt krøllet sammen under press til vakre formasjoner og som nå pryder bokhyllene hans. Han viser frem to former i aluminium som ligner deler fra en bil.

Den ene har sakte blitt presset sammen og ser ut som en perfekt aluminiumskrøll. Den andre har raskt blitt presset sammen, som når en bil krasjer i et autovern. Den fikk aldeles ingen perfekt krøll – den ble helt deformert.

– Vi får én oppførsel når det går veldig sakte, og så får vi en helt annen oppførsel når det går veldig fort. Og det må vi forstå. Den forståelsen må bakes inn i de modellene vi lager og gir industrien. Det er slikt man må simulere på forhånd for å vite hvordan et materiale i en viss form oppfører seg når det blir presset sammen i en viss hastighet.

– Hva er egenskapene til akkurat denne aluminiumslegeringen som gjør at dette skjer? Så kan du endre legeringen slik at den oppfører seg på ønsket måte i visse situasjoner, forklarer Langseth.

Modellene de lager er baserte på fysikken i et problem de ønsker å løse. De fokuserer spesielt på brudd i materialer. Hvis én komponent i en bil ryker, selv om forskerne har forutsett at den skal henge sammen, har de et problem. Da vil nemlig måten resten av bilen oppfører seg på også bli en annen enn forventet.

– Det har noe med hvordan kreftene overføres til resten av konstruksjonen hvis en bildel ryker. Vi jobber derfor mye med å forstå hvordan aluminium oppfører seg når du begynner å nærme deg et brudd, sier han.

Terrorsikring på atomnivå

I åtte år har Langseth og kollegaene forsket på bruken av aluminium i bilindustrien. Nå har de fått midler fra Norges forskningsråd til å opprette et nytt forskningssenter. Der skal de ikke bare jobbe opp mot bilindustrien, men også mot de som bruker lettvektsmaterialer i arbeidet med olje og gass, og terrorsikring.

I én kubikkmillimeter aluminium er det like mange korn som på en sandstrand. Helt ned på dette mikroskopiske nivået har forskerne jobbet for å forstå hvordan hele konstruksjoner fungerer. Nå har de funnet ut at det antagelig skjer ett eller annet i mellomrommet mellom disse sandkornstørrelsene som man trenger å vite mer om.

Derfor skal de nå framover grave seg helt ned på atomnivå i materialene for å finne frem til de beste måtene å beskytte våre skjøre menneskekropper på.