Rusty Haight, il manichino umano

Poco tempo fa ho avuto l’occasione di parlare delle leggi di Murphy e i crash test, questo mi ha permesso di introdurre Murphy e il Col. John Stapp che, anche se indirettamente, hanno dato tanto allo sviluppo della sicurezza per gli autoveicoli. Riflettendo sui personaggi chiave del settore mi sono detto che non potevo però non citare Rusty Haight: grazie al suo prezioso “sacrificio” i nostri indici di danno biomeccanico sono oggi più precisi.

Brady Holt, CC BY 3.0, via Wikimedia Commons

Quale è quindi il suo contributo? Chi è Rusty Haight?

Senza dubbio Rusty Haight è un precursore della sperimentazione per la sicurezza degli occupanti dei veicoli. Direttore del Collision Safety Institute (San Diego CA) è chiamato Human crash test dummy (letteralmente “il manichino umano per crash test”!) in quanto uomo che ha effettuato in prima persona il maggior numero di crash test. Haight, è infatti andato a sbattere contro un muro a bordo di innumerevoli autovetture per circa un migliaio di volte!  Sembra impossibile, ma non ha mai riportato danni seri e tuttora si offre volontario di tanto in tanto per esperimenti.

Molti dei risultati dei suoi studi hanno migliorato le tecniche di ricostruzione dell’incidente e aiutato le case automobilistiche a realizzare vetture più sicure. I risultati degli studi sulla risposta del corpo umano alle sollecitazioni violente e sulla statistica degli incidenti stradali hanno permesso di elevare il grado di sicurezza passiva dei mezzi di trasporto, con l’introduzione di nuovi criteri di progetto, dispositivi e normative.

Come discusso nel precedente articolo la valutazione della sicurezza di un veicolo in caso di incidente segue un approccio biomeccanico, in poche parole mettiamo dei manichini con varie tipologie di strumenti e sensori su un’auto e registrando i dati dei vari sensori durante un crash-test è possibile stimare la capacità del veicolo di proteggere i propri occupanti.

Brady Holt, CC BY 3.0, via Wikimedia Commons

Qui almeno due domande sorgono spontanee:

Che tipo di grandezze dobbiamo misurare?

Quale è la soglia di sopportazione di un uomo?

La biomeccanica ci viene incontro: applicando i suoi principi possiamo capire come lavorano i sistemi fisiologici sotto l’azione di un incidente ma alla fine per individuare le soglie di sopportabilità è la sperimentazione a dare un forte contributo.

I test eseguiti su animali o cadaveri strumentati hanno permesso di identificare metodi (quelli che si chiamano indici di danno biomeccanico) e le relative soglie. Ed è proprio qui che il lavoro svolto da persone come Haight fornisce un contributo eccezionale! I test su animali e su cadaveri umani non permetteranno mai una stima così precisa: gli animali hanno tessuti diversi dai nostri, con diverse reazioni a urti e stimoli esterni; i corpi non viventi risentono dell’assenza di un feedback muscolare durante l’urto e (anche se suona brutto dirlo) dello stato di decomposizione.

Come tutti sanno, attualmente i crash-test non vengono fatti né su volontari né su animali né tantomeno su cadaveri ma vengono utilizzati dei Dummy, dei manichini antropometrici che cercano di riprodurre il corpo umano e permettono di misurare quelle grandezze necessarie a valutare le lesioni. Il primo Dummy, Sierra Sam, nasce nel 1949 e nel corso degli anni ha subito notevoli evoluzioni per aumentarne la bio-fedeltà. Adesso ci sono svariate famiglie ognuna adibita a tipologie di crash differenti e in ogni famiglia ci sono versioni differenti per coprire l’ampio range di popolazione (età, taglia, sesso ecc.).

National Museum of American History Smithsonian Institute, CC BY-NC-ND 2.0, via flickr

Tra queste la famiglia più famosa è Hybrid III composta da: due manichini maschi di taglia media (50° percentile) e maggiorata (95° percentile), un manichino donna di taglia media ed un manichino bambino di 6 anni. La famiglia Hybrid III è impiegata nella maggior parte dei test di urto frontale. Ovviamente le famiglie sono molte come i SID (Side Impact Dummmy) specifica per gli urti laterali, i THOR (l’evoluzione più sofisticata degli Hybrid) e i nuovi CRABI (manichini rappresentanti bambini di piccola taglia).

Questi manichini sono estremamente costosi, si parla di più di 100 000€ per l’acquisto e devono essere costantemente controllati, tarati e riparati, perché, naturalmente, anche loro durante un crash-test possono subire danni. Il loro costo può sembrare elevato ma senza di loro la sicurezza degli autoveicoli non avrebbe gli standard di protezione attuali.

Per le imprese che utilizzano sistematicamente i crash-test per migliorare la sicurezza dei loro prodotti e per rispondere agli standard normativi impiegano ingenti risorse nei crash-test e sempre più si progettano soluzioni che riducano tempi e costi di questa importante parte di budget.

La ricerca e l’innovazione nell’ambito della Simulazione Virtuale degli ultimi decenni va in questa direzione. Una fase virtuale che preceda i crash-test e che impieghi modelli numerici di manichini permette di adattare meglio il prodotto al tipo di urto da testare e quindi di arrivare ad affrontare il test omologativo solo nel momento in cui si sono poste reali condizioni per poterlo passare.