碰撞假人已经成为美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)、公路安全保险协会(IIHS)和世界各地其他机构对汽车安全测试的黄金标准。这些机构不断更新对司机和乘客的保护要求。这些更新要求汽车制造商投入大量资源，以确保他们的汽车通过检验，并确保他们汽车上使用的测试假人真实地反映出碰撞过程中发生的情况。
“逼真”的意思是碰撞测试假人应该反映人体的各种类型。除了最初的男性假人，这个家庭已经扩大到包括女性、儿童、婴儿，最近还包括老年人的身体。后者已被证明是一个独特的挑战Humanetics创新解决方案公司，在设计和制造碰撞假人65年的全球领导者。
仅在汽车行业，Humanetics就为全球100%的原始设备制造商和一级安全供应商提供拟人化测试设备(ATDs)、校准设备、碰撞传感器和仪表以及碰撞仿真软件模型。其他客户包括航空、能源、医疗、军事和民用基础设施行业。
老化和改善崩溃假人
2017年12月推出的Humanetics老年假人，是汽车测试技术的重要发展，旨在满足世界老龄人口的独特特点。
婴儿潮一代现在都六七十岁了，平均来说，他们比几十年前更重，但仍然足够健康，可以开车到80多岁。2015年，美国65岁及以上的持证司机超过4000万。这相当于美国道路上近五分之一的司机。
研究表明，在特定的坠机场景中，老年乘员更有可能遭受内伤——骨骼更脆弱，软组织不那么结实。为了反映这一点，人类学最新的假人捕捉到了一个70岁女性的生物亲和性，身高161厘米，体重73公斤。新的假人预计将改变汽车安全界在碰撞事件中测量影响反应的方式。
崩溃测试假人非常昂贵，可以多次重复使用，因此人们经常要求人性化在低卷中生产定制产品。由于公司努力有效地发展其最新的老年人虚拟模型，人性化决定研究3D打印（添加剂制造）技术，以更快地满足其对小批量生产，更便宜的替代部件和更快的周转时间的需求。
“展望未来是我的工作，”Humanetics的首席技术官Mike Beebe说。“我在ATD行业已经38年了，我一直在试图弄清楚未来我们应该开发什么样的新工艺和材料。我们最近的一个重大发现是我们可以用3D打印出大部分的老年假人。现在，这个新的老年假人的所有部件，从骨盆到头部，都是额外制造的。”
3D打印解决方案
随着老年人的虚拟项目开始，人们的设计工程师觉得他们的碰撞假人中的一些昂贵的钢结构可能能够用3D印刷的塑料和橡胶部件代替。但是，他们难以找到一种具有耐用性的材料来承受其独特的碰撞测试环境的力量和影响。
设计工程师克里斯·萨伦伯格(Kris Sullenberger)负责位于俄亥俄州休伦市的Humanetics ATD制造工厂的日常3D打印操作。克里斯操作着来自不同制造商的几台3D打印机器，他正在寻找一种方法，使用塑料组件来取代老年假人的钢肋骨组件。
传统的制作工艺是将一根弹簧钢制成并热处理。然后，一块阻尼材料粘在肋板的内部，以控制对冲击的反应。在测试过程中，对阻尼材料进行多次修剪，以达到预期的性能。这个过程既昂贵又不一致;随着时间的推移，钢部件会降解，塑料和乙烯基部件会硬化和收缩，所有这些都会影响许多传感器的精度。
Sullenberger尝试使用一家领先的3D打印制造商的塑料和橡胶化合物，但尽管该部分符合他们寻找的许多特性，但它不够坚固。
“我们用3D打印出了一些肋骨，”他说。“但打了20下之后，肋骨开始断裂。”
Sullenberger研究了其他解决方案，并达到了Adaptive Corp.客户经理Rich Tenaglia。Adaptive，Dipital-Material产品生命周期公司，提供规划，开发，软件许可和支持，制造和市场服务，以及标记的3D打印机。
Tenaglia建议他们考虑使用Markforged的Onyx，这是一种用连续的Kevlar纤维增强的碳复合材料，他还安排了一个样品部件来进行动态测试。这块骨头符合人道学的规范，所以他们订购了一套完整的肋骨——当在一个老年假人身上进行测试时，新肋骨在受到60到70次撞击后没有明显的变形或损坏。
“迄今为止，我们对那些标志生成的肋骨产生了超过150个影响，”Sullenberger说，“我们还没有折叠一个肋骨。”
现场增材制造的效率
试验成功后，Humanetics公司购买了自己的Markforged Mark Two 3D打印机来制作肋骨和其他骨骼组件。萨伦伯格只花了几个小时就安装好了机器，安装好了Eiger软件。
Sullenberger说:“我习惯了复杂的安装过程，一名技术人员需要在现场花费两天时间来启动和运行一台机器。“安装马克二号是件轻而易举的事。我把它从盒子里拿出来，插上电源，它就准备好了。几封电子邮件回答了我的几个问题。”
随着现场生产的，人类测量与以前的钢材相似的玛雅材料成本类似于先前的钢铁，现在从塑料和橡胶替代方案中脱颖而出的那些三倍的耐用性。此外，节省时间和原始产品方法很大;以前，制造了一组钢肋，用于服用两到三周。随着标记2，Sullenberger的团队可以在24小时内打印一个肋骨，一周内全套。
Beebe和Sullenberger继续寻找额外的应用程序，其中3D打印可以提高生产力。虚设的大部分复杂部件都是模制的，并将模具制成机加工的钢可以昂贵且耗时。相比之下，他们了解到，3D印刷模具可以在一两天内更换，节省40％至60％，占总和劳动力成本。
当然，不仅仅是骨骼会受到车祸的影响，人类学的模型也包括内部器官。该公司通常以区域(如胸部或腹部)来代表内部器官，并创建测试系统来代表每个整体区域，而不是单个的心脏或肺。虽然区域数据很重要，但他们的研究人员希望对这些区域内特定器官的特征有更深入的了解。3D打印提供了新的答案，从老年碰撞假人开始。
例如，肝脏和脾脏均在腹部区域内，但在体内的不同侧面。为了更好地了解每个器官的不同偏转特征，人类已经单独开始了3D印刷器官，以了解他们的品质如何促进整体区域崩溃测试读数。
Beebe说:“我们正在尝试使胸部和腹部的僵硬程度变化，以便更好地预测受伤情况。”“我们也在寻求对外部肉体和这些器官之间关系的更深层次的理解。在我们的碰撞测试假人中体现所有这些特性将提供更好的测试结果。”
“老年人在骨头前倾向于有更多的肉体，”他指出。“这会影响人们如何在安全带系统内移动以及皮带在碰撞过程中如何与乘客身体相互作用。使用3D打印技术生成新器官的能力将导致更短的交货时间，改进的约束系统和更安全的车辆。“
完美碰撞假人之路
人道学团队对3D打印的潜力持乐观态度，以支持他们对完美碰撞假人的追求。他们还看到了这种技术延伸到客户身上的好处，也许有一天，客户可以到当地的服务机构打印他们需要的备件。
从制造的角度来看，工程师们也希望3D打印机在未来的生产过程中发挥更大的作用。Sullenberger说:“如果我们能同时使用4到5台打印机，我们就能在一天半而不是一周内打印一组肋骨。”更快的转弯速度和更高的保真度将有助于使道路(和空气)对每个人都更安全，无论他们是什么年龄。
