Grenzen der aktuellen Normen

Die aktuellen Prüfnormen für Skihelme bewerten ausschließlich lineare Aufpralle, das heißt Aufpralle senkrecht zur Aufprallfläche. In realen Unfällen treten jedoch sehr häufig schräge Aufpralle auf, zum Beispiel wenn der Kopf mit einer horizontalen Geschwindigkeitskomponente auf den Boden trifft. Certimoov hat diese Art von schrägen Aufprallen in sein Prüfverfahren integriert, um reale Unfallbedingungen besser abzubilden.

Auch heute noch basiert die europäische Norm auf einem Akzeptanzkriterium, das auf der mit einem starren Dummy-Kopf gemessenen Beschleunigung beruht. Diese Art von Prüfeinrichtung bildet das Verhalten des menschlichen Gehirns nicht genau nach und ist nur begrenzt repräsentativ für dessen tatsächliche Belastungsgrenzen bei Aufprällen. Certimoov hingegen verwendet einen weiterentwickelten instrumentierten Dummy-Kopf in Verbindung mit einem mathematischen Modell des Gehirnverhaltens, das aus der Analyse von mehreren hundert realen Unfällen abgeleitet wurde. Dieser Ansatz ermöglicht es den Biomechanikern und Certimoov, realistischere Verletzungskriterien anzuwenden, die der tatsächlichen Toleranz des Gehirns bei einem Aufprall entsprechen.

Schließlich beruhen die aktuellen Normen auf einem binären Akzeptanzkriterium — ein Helm ist entweder normkonform oder nicht normkonform. Certimoov bietet dagegen eine differenziertere Bewertung durch ein abgestuftes Bewertungssystem mit einer Punktzahl von 0.5 bis 5.
 

Image
snowboardeur

Gehirnmodell und Berechnung der mechanischen Reaktion

Die Certimoov-Methode basiert auf klassischen Ingenieurtechniken, ähnlich denen, die zur Berechnung der Verformung einer Brücke oder eines Flugzeugflügels verwendet werden. Auf die Biomechanik angewendet ermöglichen sie die Modellierung des menschlichen Kopfes und die Berechnung der Reaktion des Gehirns bei einem Aufprall.

Hierfür wird ein computerunterstützter Ansatz verwendet, die sogenannte Finite-Elemente-Methode. Bei dieser Methode wird ein Objekt in eine Vielzahl kleiner „Elemente“ unterteilt, die jeweils über präzise mechanische Eigenschaften verfügen, um das Verhalten unter verschiedenen Aufprallbedingungen realitätsnah nachzubilden.
Im Gehirnmodell werden diese Elemente so zusammengesetzt, dass sie die gelartigen Eigenschaften des Gehirngewebes widerspiegeln. Dadurch lassen sich die inneren Belastungen berechnen, also der Druck und die Scherkräfte, denen das Gehirn bei einem Aufprall ausgesetzt ist.

Dieses Finite-Elemente-Modell des menschlichen Kopfes, entwickelt vom ICube-Labor der Universität Straßburg und als Strasbourg University Finite Element Head Model (SUFEHM) bezeichnet, wurde anhand zahlreicher in der Fachliteratur veröffentlichter Tests validiert. Es stellt eine zuverlässige Grundlage dar, um die Reaktion des Gehirns auf verschiedene Aufprallszenarien zu untersuchen und vorherzusagen.
 

Image
Modèle mécanique du cerveau utilisé pour calculer les contraintes intracérébrales lors d’un impact.

Simulation realer Kopfverletzungen

Über mehr als 25 Jahre haben Biomechaniker Daten zu Kopfverletzungen aus realen Unfällen gesammelt.

Die Informationen über die Unfallumstände und die Art der Verletzungen ermöglichten es, die Bewegungsbahnen der Opfer zu rekonstruieren und die genauen Aufprallbedingungen auf den Kopf zu berechnen.

Diese Analysen betreffen verschiedene Unfallopfergruppen: Fußgänger, Radfahrer, Motorradfahrer sowie Sportler aus unterschiedlichen Disziplinen wie Reiten, Skifahren oder anderen risikoreichen Sportarten.
 

Test und Methode

Horizontaler Amboss und
geneigter Amboss

Die Certimoov-Testmethode bewertet die Stoßdämpfungsfähigkeit von Helmen unter Bedingungen, die den realen Unfallbedingungen möglichst nahekommen. Die Tests beginnen mit sogenannten linearen Aufprällen, die durch einen vertikalen Fall eines helmbewehrten Dummy-Kopfes auf eine flache horizontale Oberfläche (flacher Amboss) simuliert werden.

Certimoov geht darüber hinaus und integriert schräge Aufprälle, die durch einen vertikalen Fall des helmbewehrten Dummy-Kopfes auf eine 45° geneigte Oberfläche simuliert werden. Diese Art von Aufprall erzeugt eine Kopfrotation, ein häufiges Phänomen bei realen Stürzen, das besonders wichtig für den Schutz des Gehirns ist.

Um eine vollständige und verlässliche Bewertung zu gewährleisten, wird jedes Helmmodell sechs verschiedenen Aufpralltypen unterzogen (drei auf dem horizontalen Amboss und drei auf dem geneigten Amboss), wobei jeder Aufprall dreimal wiederholt wird, was insgesamt 18 Tests ergibt:

Linear:

  • Frontal
  • Seitlich
  • Hinterhaupt

Schrägen:

  • XROT: Aufprall auf der lateralen Fläche, erzeugt Rotation um die anteroposteriore Achse (X-Achse)
  • YROT: Aufprall auf der frontalen Fläche, erzeugt Rotation um die links-rechts-Achse (Y-Achse)
  • ZROT: Aufprall auf der lateralen Fläche, erzeugt Rotation um die vertikale Achse (Z-Achse)
Image
methode axe ski

Darstellung der 6 Aufprallbedingungen
(3 lineare und 3 schräge)

Verbesserte Kopfform mit
linearen
und Rotationsbeschleunigungsmessern

Der von Certimoov verwendete Dummy-Kopf ermöglicht präzisere und realistischere Tests. Die bei den aktuellen Normen eingesetzten Dummy-Köpfe sind nicht vollständig an die neuen Aufprallarten angepasst, die in der Certimoov-Methode berücksichtigt werden.

Die derzeit bei Normprüfungen verwendeten Dummy-Köpfe weisen mehrere Einschränkungen auf:

  • Die Rotationsmasse ist nicht an die getesteten Aufprälle angepasst
  • Der Reibungskoeffizient zwischen Kopf und Helm ist unrealistisch
  • Die Messungen der Kopfrotation sind unvollständig oder nach den geltenden Normen eingeschränkt

Um diese Einschränkungen zu überwinden, verwendet Certimoov einen instrumentierten Hybrid-III (HIII) Dummy-Kopf. Dieses Kopfmodell ermöglicht es, Aufprälle realistischer nachzubilden und präzise zu analysieren, was beim Aufprall geschieht.

Dank integrierter Sensoren werden alle Kopfbewegungen über die Zeit erfasst: nicht nur die Beschleunigungen der Kopftranslation, sondern auch die Rotationsgeschwindigkeit während des Aufpralls. Diese Daten liefern ein umfassendes Bild des Helmsverhaltens und des Schutzes, den er dem Gehirn bei einem Aufprall bietet.

Image
tete_iso

Der in aktuellen Normen verwendete ISO-Kopf und der von Certimoov verwendete Mannequin-Kopf

Theoretische Gehirnreaktion auf einen realen Aufprall

Der innovativste Aspekt von Certimoov besteht darin, den experimentellen Test mit einem digitalen Tool zur Vorhersage neurologischer Läsionen zu koppeln. 
Dazu werden die für einen bestimmten Stoß mit dem Kopfersatz aufgezeichneten Linear- und Rotationsbeschleunigungen in das theoretische Modell des Gehirns eingeführt. Dabei wird die während des Tests maximal erfasste Schubspannung berechnet und über die Risikokurve auf das Verletzungsrisiko geschlossen.

Image
Illustration de la méthode couplée « expérimentale et numérique »

Darstellung der kombinierten experimentellen und numerischen Methode zur Bewertung des Verletzungsrisikos für einen gegebenen Aufprall.

Mehr lesen

Die Notiz lesen

Berechnung eines durchschnittlichen
Risikoniveaus, eine mittelschwere
neurologische Verletzung zu erleiden

Um verlässliche Ergebnisse zu gewährleisten, wird jeder Aufpralltyp dreimal wiederholt. Insgesamt wird ein Helmmodell 18 verschiedenen Aufprällen ausgesetzt. Für die Durchführung aller Tests werden sechs identische Helme pro Modell benötigt, um Tests auf dem horizontalen und geneigten Amboss durchzuführen.

Die Wiederholung der Aufprälle sorgt für konsistente, verlässliche Ergebnisse, die das tatsächliche Schutzniveau des Helms realistisch widerspiegeln.

Für jeden Aufprall analysiert eine numerische Simulation die Belastungen, die das Gehirn erfährt. Die Ergebnisse werden anschließend zusammengefasst und auf einer Risikokurve dargestellt, um ein globales Verletzungsrisiko zu bestimmen, das alle getesteten Szenarien berücksichtigt.

Die Gesamtbewertung des Helms wird auf Basis dieses globalen Risikos berechnet: Je niedriger das Verletzungsrisiko, desto höher die Punktzahl, was einen einfachen und transparenten Vergleich zwischen verschiedenen Helmmodellen ermöglicht.

Um die Schutzwirkung jedes Helms noch detaillierter zu analysieren, wird für jeden der sechs Aufpralltypen eine spezifische Punktzahl nach derselben Methodik vergeben.

Diese detaillierten Ergebnisse dienen nicht nur der Information der Nutzer, sondern helfen auch den Herstellern, die Stärken ihrer Helme zu erkennen und potenzielle Verbesserungsbereiche zu identifizieren.

Image
lésions ski

Methode zur Zuweisung von Werten basierend auf dem insgesamt ermittelten Verletzungsrisiko für die 18 Stöße

Tragen Sie zur Evolution bei
Standards

Certimoov zielt darauf ab, die Benutzersicherheit zu verbessern, indem es eine Testmethode anbietet, die die europäischen Standards ergänzt. Certimoov in den Mainstream zu bringen bedeutet auch, dieser neuen Testmethode Glaubwürdigkeit zu verleihen, um langfristig Standards zu entwickeln, die die gleichen Arten von Ansätzen in ihre Methode integrieren.

Unterstützen Sie Hersteller
Helm

Die von Certimoov bereitgestellten zusätzlichen Informationen ermöglichen es Herstellern, Bereiche mit Verbesserungspotenzial bei ihren Produkten im Hinblick auf die Sicherheit besser zu verstehen. Durch die Bereitstellung präziser Ergebnisse möchte Certimoov direkt mit Helmherstellern zusammenarbeiten, um ihnen durch die Bereitstellung innovativer Werkzeuge dabei zu helfen, die Sicherheit ihrer Produkte zu verbessern. Die Biomechaniker und Certimoov stehen den Herstellern weiterhin zur Verfügung, um ihre Fragen zu beantworten, sie über die Testmethode zu informieren und ihnen über eine spezielle E-Mail-Adresse weitere Details zu den Ergebnissen zu übermitteln.

Image
skieuse

Informieren Sie den Verbraucher
über das vergleichbare Schutzniveau
, das
verschiedene Helme bieten

Da Sicherheit das erste Kriterium bei der Auswahl eines Helms sein muss, bietet Certimoov den Benutzern die Möglichkeit, weitere Details zum Grad des Gehirnschutzes des Helms zu finden. Die getesteten Headsets erhalten eine Bewertung zwischen 0 und 5, wobei 0 die niedrigste und 5 die beste Bewertung darstellt. Es ist wichtig zu bedenken, dass alle zugelassenen Helme zufriedenstellend schützen. Wenn einige eine niedrige Bewertung erhalten, liegt das daran, dass sie nicht zum Schutz vor schrägen Stößen hergestellt (optimiert) wurden, aber auch daran, dass es sich bei dem in Certimoove berücksichtigten Verletzungsgrad um eine reversible Verletzung handelt. Ziel ist es, die Besten zu identifizieren und weiterzuentwickeln.

Image
skieur
snowboarder

Wer sind wir?

skieur

Unsere Methode

skieurs

Unsere Skitests

ski

Unsere Reitprüfungen