Supercomputadores substituem bonecos em Crash Tests

São Paulo - Criado há mais de seis décadas e responsável por salvar inúmera vidas, o Crash Test Dummy anda meio esquecido, quase deixado de lado. Se antes o manequim amarelo era a figura central nos testes de segurança dos protótipos das grandes montadoras e “pilotava” previamente todos os lançamentos da indústria, hoje seu papel não é tão revelante. O boneco virou um mero dublê para as novas estrelas do crash test, os dummies virtuais que dirigem carros e batem em paredes que só existem nas simulações dos supercomputadores.

O boneco amarelo ainda não morreu. Continua a servir como garantia confiável nos testes de segurança, mas seu uso pela indústria é cada vez menor. As vantagens das simulações digitais vão do corte drástico nos custos das avaliações até a maior rapidez no desenvolvimento de novos modelos, passando, é claro, pelo aumento da segurança.

“Trabalhei na engenharia experimental de segurança da Volkswagen no final dos anos 1970. Naquela época, a probabilidade de alguém sair vivo de um impacto em uma rodovia era quase nula. Hoje é bem diferente”, disse a INFO Lothar Werninghaus, consultor técnico da Audi, relembrando uma época em que a preocupação com a resistência do carro era maior do que os cuidados com a integridade dos passageiros.

Parece um paradoxo. Afinal, o aumento da resistência do carro tinha a função de proteger seus ocupantes. Mas não funcionava assim. É por isso que a tendência atual é personalizar os testes, para garantir de fato a integridade de todos os tipos físicos de motoristas.

Enquanto o crash test tradicional destrói o carro contra uma parede para monitorar os estragos causados em um motorista com determinada compleição física, a simulação por computador descobre as consequências do impacto em uma infinidade de cenários. “Existem dummies virtuais que seguem diversos padrões humanos, com diferentes massas e dimensões” diz Ricardo Dilser, assessor técnico da Fiat. “Também simulamos partes do corpo analisadas em provas específicas, como o tronco e a cabeça.”

Atualmente, o boneco mais utilizado em choques frontais tradicionais é o Hybrid III, cujo preço gira em torno de 50 mil euros. Suas características são as de um homem adulto com estatura mediana e ele tem 120 sensores capazes de avaliar as áreas do corpo mais afetadas durante a batida.

Isso pode parecer muito, no entanto o projeto Total Human Model for Safety, da Toyota, simula, por meio de software, um corpo humano com 2 milhões de pontos de informação, fornecendo dados que verificam a gravidade do choque em tecidos, ossos, articulações e órgãos vitais, como coração, pulmão, fígado e rins.

A Ford, por sua vez, trabalha no primeiro dummy virtual de uma criança. Baseando-se em dados obtidos por meio de tomografias e ressonâncias magnéticas,a montadora americana tem como meta recriar detalhadamente toda a estrutura de ossos e tecidos infantis, incluindo a região cerebral, a fim de entender como a segurança dos assentos traseiros pode ser reforçada.

Até a técnica motion capture, utilizada pelas produtoras de videogame e por empresas de efeitos especiais para filmes, vem sendo usada para aprimorar os crash tests virtuais. No cinema, a captura dos movimentos é feita por meio de uma série de sensores colocados no corpo dos atores, que depois terão seus gestos e expressões gravados e convertidos em dados.

Assim, no Instituto de Pesquisa de Transporte da Universidade de Michigan, nos Estados Unidos, o que o grupo de biociências fez, foi aproveitar esse método para escanear o corpo de pessoas reais dentro de carros e abastecer um banco de dados capaz de analisar o resultado do impacto no corpo de um idoso, de um obeso ou de uma mulher de estatura pequena, por exemplo.

A análise da estrutura corporal dos motoristas e passageiros é bastante detalhada, feita por um scanner a laser que registra mais de 500 mil pontos. Isso permite aos técnicos saber exatamente a posição da coluna vertebral de um idoso ou a altura dos olhos de uma criança de três anos durante uma colisão.

Réplica no PC

Antes de machucar o dummy virtual, no entanto, existem várias etapas. A primeira é desenhar uma réplica perfeita do carro a ser testado no computador. Para isso é necessário desenvolver modelos em três dimensões de todas as peças. “Carroceria, chassis, motor e câmbio são modelados em 3D com base em seus projetos CAD, levando em conta as formas, a espessura e os materiais”, afirma Ricardo Dilser, da Fiat. “A seguir, as peças são todas encaixadas, formando um carro virtual com todas as características de um automóvel real.”

Para isso, a equipe de desenvolvimento deve calcular com exatidão o volume e a espessura dos componentes, recriando cada milímetro do automóvel. “A simulação virtual consegue localizar e solucionar previamente possíveis erros de engenharia, sem que haja tempo perdido com a construção de protótipos”, afirma Alessandro Rubio, técnico do Centro de Experimentação e Segurança Viária do Brasil, instituição dedicada a pesquisas de reparação automotiva, com sede em São Paulo. Após a montagem da versão final do automóvel virtual, é hora de verificar se a teoria consegue ser aplicada na prática, usando programas de computador que analisam os choques resultantes das colisões. A opção mais usada pela indústria é o pacote Madymo, nome que resulta da abreviação do termo mathematical dynamic models. Criado pela empresa holandesa Tass, o programa também é utilizado por engenheiros na construção de helicópteros, motocicletas e trens.

Na indústria automotiva, o Madymo simula os mínimos detalhes de cada peça de um carro. Vai do desgaste dos pneus até a resistência da barra de direção ou da suspensão. Nas montadoras, a equipe responsável testa virtualmente os mesmos parâmetros exigidos no crash test real, que variam conforme as leis de cada país.

No Brasil, dois valores são aceitos: o americano, que exige uma batida frontal a 48 quilômetros por hora contra uma barreira indeformável, e o europeu, que exige uma colisão de 40% da dianteira do veículo contra um obstáculo deformável feito de alumínio, a 56 quilômetros por hora. “Checamos a consistência dos parâmetros simulados e, com o resultado em mãos, verificamos quais são os pontos fracos do modelo”, afirma Renato Maracini, gerente de simulação numérica e crash test da PSA Peugeot Citröen. “São levados em conta todos os riscos nesses experimentos, para que a única certeza, durante o teste físico, seja a de que o carro é sólido.”

Para validar os testes, as montadoras precisam ainda passar por uma série de provas de segurança que incluem a checagem de vazamentos de combustível e o nível de preservação da chamada célula de sobrevivência, a estrutura onde ficam os ocupantes do veículo. Também é analisada a resistência dos cintos de segurança e dos bancos e é feita uma verificação das portas em casos de capotamento ou de deformação da carroceria.

Populares mais seguros

Com a redução do número de carros batidos contra paredes, as montadoras ganham tempo e economizam. Assim, é possível criar carros que seguem um padrão de qualidade global em prazos mais curtos. Para o consumidor, a vantagem é encontrar carros populares com itens de segurança antes restritos aos modelos mais caros. Renato Maracini, da PSA Peugeot Citröen, afirma que, na prática, a montadora conseguiu diminuir custos e dinamizar o tempo de desenvolvimento de seus veículos. “Antes, eram feitos, em média, 11 crash tests físicos para realizar o ajuste dos air bags. Hoje, não passam de cinco.”

Como as montadoras instaladas no Brasil não possuem um laboratório completo destinado à realização desses testes, na maioria dos casos também era necessário enviar amostras dos novos modelos para as sedes das empresas, na Europa, nos Estados Unidos ou na Ásia. O transporte de veículos entre os continentes elevava ainda mais os custos operacionais dos lançamentos.

Apesar de não revelar o valor exato, Maracini afirma que uma avaliação desse tipo pode custar até 500 mil reais por carro. Com o crash test virtual, esse valor cai dez vezes. “Como não são necessárias peças físicas e nem mesmo instalações para a realização das provas virtuais, há também uma economia em recursos para a construção de protótipos”, afirma Dilser, da Fiat.

O governo brasileiro aumentou as exigências de segurança para os carros nacionais. Antes, a norma determinava que os crash tests deveriam calcular apenas a absorção de impacto no veículo. Com a nova resolução do Contran (Conselho Nacional de Trânsito), todos os modelos são obrigados a passar por testes biomecânicos, capazes de avaliar os danos aos ocupantes do automóvel.

Além disso, até 2014, todos os carros vendidos no país deverão ter airbag duplo e freios com sistema antitravamento do tipo ABS como itens de série. A adoção de outros dispositivos de segurança será incentivada, com descontos nos tributos pagos pelas montadoras. Virtuais ou não, os dummies terão de bater em muitas paredes para atender as exigências. E, assim, oferecer mais segurança aos ocupantes dos carros.

São Paulo - Criado há mais de seis décadas e responsável por salvar inúmera vidas, o Crash Test Dummy anda meio esquecido, quase deixado de lado. Se antes o manequim amarelo era a figura central nos testes de segurança dos protótipos das grandes montadoras e “pilotava” previamente todos os lançamentos da indústria, hoje seu papel não é tão revelante. O boneco virou um mero dublê para as novas estrelas do crash test, os dummies virtuais que dirigem carros e batem em paredes que só existem nas simulações dos supercomputadores.

O boneco amarelo ainda não morreu. Continua a servir como garantia confiável nos testes de segurança, mas seu uso pela indústria é cada vez menor. As vantagens das simulações digitais vão do corte drástico nos custos das avaliações até a maior rapidez no desenvolvimento de novos modelos, passando, é claro, pelo aumento da segurança.

“Trabalhei na engenharia experimental de segurança da Volkswagen no final dos anos 1970. Naquela época, a probabilidade de alguém sair vivo de um impacto em uma rodovia era quase nula. Hoje é bem diferente”, disse a INFO Lothar Werninghaus, consultor técnico da Audi, relembrando uma época em que a preocupação com a resistência do carro era maior do que os cuidados com a integridade dos passageiros.

Parece um paradoxo. Afinal, o aumento da resistência do carro tinha a função de proteger seus ocupantes. Mas não funcionava assim. É por isso que a tendência atual é personalizar os testes, para garantir de fato a integridade de todos os tipos físicos de motoristas.

Enquanto o crash test tradicional destrói o carro contra uma parede para monitorar os estragos causados em um motorista com determinada compleição física, a simulação por computador descobre as consequências do impacto em uma infinidade de cenários. “Existem dummies virtuais que seguem diversos padrões humanos, com diferentes massas e dimensões” diz Ricardo Dilser, assessor técnico da Fiat. “Também simulamos partes do corpo analisadas em provas específicas, como o tronco e a cabeça.”

Atualmente, o boneco mais utilizado em choques frontais tradicionais é o Hybrid III, cujo preço gira em torno de 50 mil euros. Suas características são as de um homem adulto com estatura mediana e ele tem 120 sensores capazes de avaliar as áreas do corpo mais afetadas durante a batida.

Isso pode parecer muito, no entanto o projeto Total Human Model for Safety, da Toyota, simula, por meio de software, um corpo humano com 2 milhões de pontos de informação, fornecendo dados que verificam a gravidade do choque em tecidos, ossos, articulações e órgãos vitais, como coração, pulmão, fígado e rins.

A Ford, por sua vez, trabalha no primeiro dummy virtual de uma criança. Baseando-se em dados obtidos por meio de tomografias e ressonâncias magnéticas,a montadora americana tem como meta recriar detalhadamente toda a estrutura de ossos e tecidos infantis, incluindo a região cerebral, a fim de entender como a segurança dos assentos traseiros pode ser reforçada.

Até a técnica motion capture, utilizada pelas produtoras de videogame e por empresas de efeitos especiais para filmes, vem sendo usada para aprimorar os crash tests virtuais. No cinema, a captura dos movimentos é feita por meio de uma série de sensores colocados no corpo dos atores, que depois terão seus gestos e expressões gravados e convertidos em dados.

Assim, no Instituto de Pesquisa de Transporte da Universidade de Michigan, nos Estados Unidos, o que o grupo de biociências fez, foi aproveitar esse método para escanear o corpo de pessoas reais dentro de carros e abastecer um banco de dados capaz de analisar o resultado do impacto no corpo de um idoso, de um obeso ou de uma mulher de estatura pequena, por exemplo.

A análise da estrutura corporal dos motoristas e passageiros é bastante detalhada, feita por um scanner a laser que registra mais de 500 mil pontos. Isso permite aos técnicos saber exatamente a posição da coluna vertebral de um idoso ou a altura dos olhos de uma criança de três anos durante uma colisão.

Réplica no PC

Antes de machucar o dummy virtual, no entanto, existem várias etapas. A primeira é desenhar uma réplica perfeita do carro a ser testado no computador. Para isso é necessário desenvolver modelos em três dimensões de todas as peças. “Carroceria, chassis, motor e câmbio são modelados em 3D com base em seus projetos CAD, levando em conta as formas, a espessura e os materiais”, afirma Ricardo Dilser, da Fiat. “A seguir, as peças são todas encaixadas, formando um carro virtual com todas as características de um automóvel real.”

Para isso, a equipe de desenvolvimento deve calcular com exatidão o volume e a espessura dos componentes, recriando cada milímetro do automóvel. “A simulação virtual consegue localizar e solucionar previamente possíveis erros de engenharia, sem que haja tempo perdido com a construção de protótipos”, afirma Alessandro Rubio, técnico do Centro de Experimentação e Segurança Viária do Brasil, instituição dedicada a pesquisas de reparação automotiva, com sede em São Paulo. Após a montagem da versão final do automóvel virtual, é hora de verificar se a teoria consegue ser aplicada na prática, usando programas de computador que analisam os choques resultantes das colisões. A opção mais usada pela indústria é o pacote Madymo, nome que resulta da abreviação do termo mathematical dynamic models. Criado pela empresa holandesa Tass, o programa também é utilizado por engenheiros na construção de helicópteros, motocicletas e trens.

Na indústria automotiva, o Madymo simula os mínimos detalhes de cada peça de um carro. Vai do desgaste dos pneus até a resistência da barra de direção ou da suspensão. Nas montadoras, a equipe responsável testa virtualmente os mesmos parâmetros exigidos no crash test real, que variam conforme as leis de cada país.

No Brasil, dois valores são aceitos: o americano, que exige uma batida frontal a 48 quilômetros por hora contra uma barreira indeformável, e o europeu, que exige uma colisão de 40% da dianteira do veículo contra um obstáculo deformável feito de alumínio, a 56 quilômetros por hora. “Checamos a consistência dos parâmetros simulados e, com o resultado em mãos, verificamos quais são os pontos fracos do modelo”, afirma Renato Maracini, gerente de simulação numérica e crash test da PSA Peugeot Citröen. “São levados em conta todos os riscos nesses experimentos, para que a única certeza, durante o teste físico, seja a de que o carro é sólido.”

Para validar os testes, as montadoras precisam ainda passar por uma série de provas de segurança que incluem a checagem de vazamentos de combustível e o nível de preservação da chamada célula de sobrevivência, a estrutura onde ficam os ocupantes do veículo. Também é analisada a resistência dos cintos de segurança e dos bancos e é feita uma verificação das portas em casos de capotamento ou de deformação da carroceria.

Populares mais seguros

Com a redução do número de carros batidos contra paredes, as montadoras ganham tempo e economizam. Assim, é possível criar carros que seguem um padrão de qualidade global em prazos mais curtos. Para o consumidor, a vantagem é encontrar carros populares com itens de segurança antes restritos aos modelos mais caros. Renato Maracini, da PSA Peugeot Citröen, afirma que, na prática, a montadora conseguiu diminuir custos e dinamizar o tempo de desenvolvimento de seus veículos. “Antes, eram feitos, em média, 11 crash tests físicos para realizar o ajuste dos air bags. Hoje, não passam de cinco.”

Como as montadoras instaladas no Brasil não possuem um laboratório completo destinado à realização desses testes, na maioria dos casos também era necessário enviar amostras dos novos modelos para as sedes das empresas, na Europa, nos Estados Unidos ou na Ásia. O transporte de veículos entre os continentes elevava ainda mais os custos operacionais dos lançamentos.

Apesar de não revelar o valor exato, Maracini afirma que uma avaliação desse tipo pode custar até 500 mil reais por carro. Com o crash test virtual, esse valor cai dez vezes. “Como não são necessárias peças físicas e nem mesmo instalações para a realização das provas virtuais, há também uma economia em recursos para a construção de protótipos”, afirma Dilser, da Fiat.

O governo brasileiro aumentou as exigências de segurança para os carros nacionais. Antes, a norma determinava que os crash tests deveriam calcular apenas a absorção de impacto no veículo. Com a nova resolução do Contran (Conselho Nacional de Trânsito), todos os modelos são obrigados a passar por testes biomecânicos, capazes de avaliar os danos aos ocupantes do automóvel.

Além disso, até 2014, todos os carros vendidos no país deverão ter airbag duplo e freios com sistema antitravamento do tipo ABS como itens de série. A adoção de outros dispositivos de segurança será incentivada, com descontos nos tributos pagos pelas montadoras. Virtuais ou não, os dummies terão de bater em muitas paredes para atender as exigências. E, assim, oferecer mais segurança aos ocupantes dos carros.