FORD EUROPE - Ford développe actuellement l'une des premières représentations informatiques d'enfant, qui servira de mannequin virtuel dans les essais de chocs modélisés par ordinateur.
« Nous étudions les dommages corporels sur le terrain, et nous savons que les accidents de la route constituent la première cause de décès entre 4 et 34 ans, » explique Stephen Rouhana, responsable des recherches et de l'ingénierie avancée en sécurité. « Notre objectif est donc de mieux comprendre les différences de lésions entre enfants et adultes. »
« Nos systèmes de retenue – ceintures, coussins gonflables de sécurité, sièges pour enfants... - sont conçus pour réduire le risque de blessures graves ou de décès, et leur efficacité n'est plus à démontrer, » ajoute Stephen Rouhana. « Pourtant les accidents continuent à causer des dommages corporels. Une meilleure connaissance du corps humain nous aide alors à mettre au point des systèmes de retenue encore plus performants. »
Modéliser un mannequin informatique n'a rien de simple. Le travail de Ford sur les modèles adultes a duré pas moins de onze années. Ces représentations virtuelles ne remplacent pas les véritables mannequins d'essais de choc, équipés de capteurs qui mesurent les effets des forces exercées sur le corps lors d'un accident. Ils servent seulement dans les phases de recherche, avant le développement des véhicules, et aident à renforcer l'efficacité des systèmes de retenue grâce à une meilleure compréhension des mécanismes des lésions corporelles.
Le modèle informatique est élaboré composant par composant : le cerveau, le crâne, le cou, la cage thoracique, les membres supérieurs et inférieurs... Chaque élément fait l'objet de recherches approfondies.
« La modélisation d'un modèle de corps humain ressemble beaucoup à celle d'une voiture, » poursuit Stephen Rouhana. « On part d'une représentation de la surface de chaque élément et de tous ses sous-éléments. La différence tient juste au fait qu'il s'agit de la représentation d'un corps humain et de ses organes internes. »
Les chercheurs commencent par réunir des données obtenues par imagerie médicale ou par des descriptions anatomiques. A partir de là, ils peuvent concevoir un modèle section par section, en recréant différentes parties du corps humain. Dans le modèle informatique adulte de Ford, le cerveau a été représenté comme un composant à part, jusque dans les moindres détails, y compris le tronc cérébral, la substance grise et le liquide cérébrospinal.
Les différents composants sont ensuite assemblés en un seul corps humain virtuel, qui à son tour passe par un processus de validation très approfondi. Enfin, à partir d'outils mathématiques et analytiques, combinés aux connaissances scientifiques des propriétés des tissus corporels, les chercheurs peuvent calculer les effets d'un accident, ainsi que ceux du système de retenue, sur le corps humain.
« Un corps d'enfant est très différent de celui d'un adulte, » conclut Stephen Rouhana. « Ce modèle informatique de mannequin d'enfant nous aidera à concevoir de futurs dispositifs capables de protéger encore mieux les jeunes passagers. »
Les recherches de Stephen Rouhana sur les réactions du corps humain aux chocs lui ont valu le Prix du Mérite de l'Association pour les Avancées de la Médecine en Automobile (AAAM). Il s'agit du prix le plus prestigieux décerné à titre individuel pour récompenser les travaux visant à réduire les lésions dues aux accidents de la route. Il lui a été remis à Paris en octobre 2011.
L'histoire des mannequins de crash-tests
Ford emploie des mannequins de crash-test pour améliorer la sécurité de ses véhicules depuis plus de soixante ans. Le premier a été conçu en 1949 pour l'US Air Force. Il s'appelait Sierra Sam et testait les sièges éjectables des avions de chasse.
Au milieu des années 50, le département de recherche et d'ingénierie de Ford aux Etats-Unis a développé ses premiers mannequin humanoïdes, baptisés FERD I et FERD II, pour Ford Engineering and Research Department. Equipés d'instruments électroniques à la place du cerveau, ils étaient constitués d'un squelette en acier, couvert d'éléments en plastique dur pour simuler les muscles, et de plastique mou en guise de peau.
En 1971, Ford a introduit le premier mannequin d'essai de choc standardisé au monde, l'Hybrid I, bientôt suivi par un Hybrid II plus perfectionné. L'Hybrid III utilisé de nos jours a une colonne vertébrale faite d'un assemblage de disques métalliques, un cou mobile, une cage thoracique en acier, une peau en vinyl, et des genous conçus pour réagir aux impacts comme ceux des humains.
Ford exploite aussi des mannequins spécialement étudiés pour les chocs latéraux. Les modèles WorlSID et EuroSID sont équipés de plus de 220 capteurs pour enregistrer les blessures dues à l'impact et les forces mises en jeu.
« Les mannequins d'aujourd'hui sont un matériel extrêmement complexe, » déclare Jake Head, ingénieur spécialiste en sécurité corporelle. « Un Hybrid III de base coûte environ 34 000 euros. Avec toute son instrumentation, son prix peut dépasser 50 000 euros. »
Lors de ses essais de chocs, Ford se sert de mannequin de taille enfant et adulte pour s'assurer que les système de sécurité conviennent à des occupants de différents gabarits.
Ford est aussi reconnu pour ses recherches en matière de simulation informatique. Les ingénieurs allemands et américains ont ainsi fait subir plus de 12 000 chocs virtuels à la Focus afin d'éprouver ses technologies de protection. La qualité de ces simulations est telle qu'elle permet de réduire significativement le nombre de crash-tests réels.
L'histoire des mannequins de crash-tests chez Ford en vidéo : http://youtu.be/O6CUd6jcbDw