Simulerte sammenstøt redder reelle liv

Ved SFI-senteret SIMLab mishandles materialer og konstruksjoner for å se hvor mye de tåler. Målet er å gjøre verden tryggere.

SIKKERHET I FØRERSETET: Bilprodusentene ønsker at karosseriet skal absorbere mest mulig av kollisjonskreftene, mens passasjerene sitter uskadd tilbake. Ved SIMLab testes aluminiumsprofiler (krasjbokser). Når bilen kolliderer ved moderate hastigheter, deformeres kun krasjboksen, slik som på det innfelte bildet. FOTO. GV-PRESS OG MENTZ INDERGAARD/NTNU INFO, MONTASJE INNFELT BILDE: GORM KALLESTAD, SCANPIX/NTNU INFO

Professor Magnus Langseth og kollegene hans ved SIMLab disponerer en veritabel torturpark for materialprøver og mindre konstruksjoner. Laboratoriet er blant annet utstyrt med verdens største og formodentlig eneste sparkemaskin, for ikke å snakke om en gasskanon som kan skyte ut prosjektiler med en hastighet på opp til 1000 meter per sekund. I tillegg finnes masse annet utstyr som ville passet godt i materialenes helvete, hvis det fantes en religion med plass for noe slikt.

Magnus Langseth Foto: NTNU INFO

Men SIMLab nøyer seg ikke med å kollidere reelle konstruksjoner – de jobber også på fulltid med å simulere kollisjoner og sammenstøt i datamaskinene sine. – SIMLabs styrke ligger i at vi kan kjøre simulerte kollisjoner og sammenstøt i datamaskinene våre, samtidig som vi kan kontrollere de simulerte kollisjonene mot virkelige kollisjoner i laboratoriet vårt. Det er bare på den måten vi kan sikre at modellene stemmer med virkeligheten, sier Langseth.

Mange jern i ilden

SIMLab har billedlig talt mange jern i ilden, og bokstavelig talt veldig mange prøver av aluminium, magnesium, høyfast stål og polymerer i datamaskinene og i laboratoriet. Laboratoriet har jobbet med utvikling av sikrere og mer kostnadseffektive strukturer helt siden etableringen i 1999. SFI-bevilgningen fra Forskningsrådet gjør det nå mulig å intensivere innsatsen og løfte den opp i en høyere divisjon. – Vi skal først og fremst drive med grunnleggende forskning, men bedriftspartnerne skal hjelpe oss med å definere forskningsoppgaver som kan komme til nytte for store deler av den norske vareproduserende industrien med tanke på innovasjon og verdiskaping. Vi er nemlig overbevist om at alle som skal drive med masseproduksjon av varer i fremtiden, vil trenge mer og mer kompetanse på dette området, sier Langseth.

Historien om SIMLab

SIMLab kan spores tilbake til midten av 80-tallet, da NTNUs daværende Institutt for stålkonstruksjoner startet et prosjekt for den norske petroleumsbransjen. – Vi begynte å tenke på hvordan det ville gå hvis det for eksempel skjedde en ulykke mens et supplyskip lastet borestrenger over på en oljeplattform. I verste fall kunne et slikt rør falle fra en høyde på 40–50 meter og treffe et brønnhode, med stor fare for både dødsfall og blowout. Dermed begynte vi å tenke på hvordan vi kunne lage konstruksjoner som var mer egnet til å tåle støt og kollisjoner. I slutten av 80-årene førte dette til at NTNU innledet et samarbeid med Hydro Aluminium for å utvikle lettere og sterkere støtfangere til den europeiske bilindustrien, forteller Langseth.

«Veitrafikken krever ufattelige 1,2 millioner liv på verdensbasis hvert år.»

Også Forsvarsbygg ble med, og det har blant annet ført til at SIMLab har vært med på utviklingen av et lett beskyttelsespanel i aluminium. Panelet består av to aluminiumsplater atskilt av en slags sandwich-struktur med sandfylte hulrom, og er svært motstandsdyktig mot både skudd og eksplosjoner.

Alt dette førte omsider fram til etableringen av SIMLab i 1999. Laboratoriet ble straks med i flere store forskningsprogrammer i regi av Forskningsrådet. Et strategisk universitetsprogram i perioden 2001–07, samt programmet NorLight i perioden 2001–06, siktet begge mot å utvikle ny kompetanse av nasjonal verdi.

Redder liv

Forsvarsbygg, Hydro Aluminium, Statens vegvesen og tre store europeiske bilprodusenter støtter nå SIMLab av den samme årsaken: bedre konstruksjoner kan redde liv.

– Vi håper blant annet at vi skal kunne hjelpe Statens vegvesen med å komme nærmere «nullvisjonen», som går ut på at veitrafikken i Norge ikke skal koste menneskeliv. Det innebærer blant annet at alle konstruksjoner langs norske veier – skiltmaster, lyktestolper, midtdelere og så videre – må utformes slik at trafikantene ikke blir drept i sammenstøt med dem, fastslår Langseth.

– Vi håper blant annet at vi skal kunne hjelpe Statens vegvesen med å komme nærmere «nullvisjonen», som går ut på at veitrafikken i Norge ikke skal koste menneskeliv. Det innebærer blant annet at alle konstruksjoner langs norske veier – skiltmaster, lyktestolper, midtdelere og så videre – må utformes slik at trafikantene ikke blir drept i sammenstøt med dem, fastslår Langseth.

En bisarr skjønnhet

Sparkemaskinen og de andre torturinstrumentene i laboratoriet hos SIMLab er i stand til å deformere det meste som finnes av materialer, og noen ganger blir «ofrene» liggende igjen med en bisarr skjønnhet. Hyllene på Langseths kontor er prydet med deformerte aluminiumsprofiler som nesten kunne passert som moderne kunst, og et utvalg av dem ble faktisk utstilt på Kunstindustrimuseet for noen år siden.

«Hyllene er prydet med deformerte aluminiumsprofiler som nesten kunne passert som moderne kunst.»

Han understreker at arbeidet ved SIMLab ikke bare handler om sikkerhet, men også om effektiv produktutvikling. Hvis en bedrift i dag skal masseprodusere en komponent eller en konstruksjon på en konkurransedyktig måte, må komponenten være optimalisert både med hensyn på produksjon og funksjon. – Den eneste måten dette kan oppnås på, er ved å drive produktutvikling ved hjelp av datasimuleringer, påpeker Langseth.

Den europeiske bilindustrien krever for øvrig i økende grad at underleverandørene ikke bare leverer bildeler som støtfangere, men også numeriske modeller som produsentene kan bruke i sine egne kollisjonstester. Det er rett og slett ingen vei utenom simuleringer og matematiske modeller for produsenter som vil overleve i denne bransjen.

– Det hadde ikke vært mulig å komme dit vi er i dag, uten støtten fra Forskningsrådet. Nå skal vi takke for tilliten ved å intensivere laboratoriets forskning til beste for næringslivet, sier han.

– Bjarne Røsjø

Structural Impact Laboratory (SIMLab) SIMLab skal etablere en teknologiplattform for utvikling av sikre og kostnadseffektive konstruksjoner. Lette konstruksjoners evne til å tåle støtbelastninger og kollisjoner står sentralt. Vertsinstitusjon: NTNU Forskningspartnere: NTNUs Institutt for konstruksjonsteknikk, NTNUs Institutt for materialteknologi, SINTEF Materialer og kjemi Bedriftspartnere: Hydro Aluminium, BMW, Renault, Audi, Statens vegvesen, Forsvarsbygg Budsjett: 208 millioner kroner over åtte år Ansatte: Ca. 20 Kontakt/senterleder: Professor Magnus Langseth, e-post: Magnus.langseth@bygg.ntnu.no Internett: www.bygg.ntnu.no/ktek/simlab