Bionisch Dämpfender Automatik-Schutz-Helm (BioDASH)

Problemstellung
Seit jeher hat der Mensch versucht, seinen Kopf vor Verletzungen zu schützen. Standen zunächst nur Naturmaterialien, wie Leder und Metalle zur Verfügung, werden moderne Helme aus recyclefähigen Kunststoffen hergestellt. Eine harte Außenschale schützt dabei den Kopf vor direkten Einwirkungen, eine weiche Innenschale dämpft den Aufprall. Helme für unterschiedliche Anwendungen umhüllen entweder den gesamten Kopf, wie beispielsweise Integralhelme bzw. Motorradhelme, oder nur den oberen Teil, wie Fahrrad- oder diverse Sport- und Arbeitshelme. Die Fixierung am Kopf erfolgt meist durch einen textilen Kinnriemen. Bei Sport- und Arbeitshelmen mit Kinnriemen fehlt ein Schutz der seitlichen und unteren Kopfpartien. Dadurch sitzt der Helm oft nicht fest und das Schließen der Kinnriemen wird als umständlich empfunden. Diese führt zu Einschränkungen bezüglich der Sicherheit des Helmträgers. Integralhelme sind hierbei keine Alternative, da sie bezüglich Rundumsicht, Kopfbeweglichkeit oder Kommunikation, für Arbeit und Sport nicht praktikabel sind.

Ziel
Ziel des Forschungsvorhabens BioDASH ist die Entwicklung eines neuartigen Helmtyps, der die genannten Sicherheitslücken weitgehend behebt, dabei aber für den Benutzer komfortabel und für Beruf und Freizeit optimal anwendbar ist. Als biologisches Vorbild dient der Insektenkopf: Insekten haben, als Teil ihres Außenskeletts, eine nach unten offene Kopfkapsel, an der die beißenden Mundwerkzeuge gelenkig aufgehängt sind. In Anlehnung daran wird ein Helm mit fester Oberschale und beweglichen Seitenteilen konstruiert.

Vorgehensweise
Dazu werden vor allem Details der Anbindung der Mundwerkzeuge von Insekten, die sogenannten Mandibel, an die Kopfkapsel untersucht. Daraus abgeleitet werden können die genaue Form und Platzierung der Gelenkköpfe und Gelenkpfannen. Die Seitenteile sollen sich beim Aufsetzen durch einen Zugmechanismus automatisch unter dem Kinn schließen. Dazu erfolgt die Ausformung der einander gegenüberliegenden Ränder von Kopfkapsel und Mandibel sowie deren Ansatzbereich mit Rasterelektronenmikroskopie nach dem Beispiel von Zugsehnen bei Vögeln. Nach der Entriegelung öffnen sie sich automatisch durch eingebaute elastische Elemente. Zur Dämpfung soll für die weiche Innenschale das biologische Protein Kollagen eingesetzt werden. Die Helmschale ist zudem wie der Insektenkopf durch Furchen in gegeneinander bewegliche Teile zu gliedern. In enger Zusammenarbeit mit einem Anwendungspartner werden Tests an Dummies mit unterschiedlichen, bionischen Helmkonstruktionen durchgeführt. Zusätzlich wird der Crashvorgang auch am Computer simuliert, um Schwachstellen zu erkennen und den Helm bionisch zu optimieren.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Der innovative Helm bietet dem Träger erhöhten Schutz und Komfort und entlastet ihn in Stresssituationen. Seitenteile, Hartschalen und Dämpfungsschichten sind einzeln und in Kombination für unterschiedliche Typen von bionischen Schutzhelmen modifizierbar. Durch gezielte Einstellung der Dämpfung kann der innovative Schutzhelm einen breiten Anforderungsbereich abdecken. Dieser reicht von einem Stoß auf einen Bauhelm bis zu einem Sturz bei Motorradrennen.

• Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung
• Technische Hochschule Mittelhessen