Jagd und Simulation – die Jagd auf das virtuelle Schwein

Auf der Einladung stand „Jagd ist systemrelevant - aber nicht unproblematisch“. Die erste Präsenzveranstaltungen des Wirtschaftsrates nach dem Shutdown 2020 fand am 8. Oktober 2020 im Freien statt… mit anschließendem Drei-Gang Wildmenü: Wer kann dazu nein sagen. Ich auf jeden Fall nicht.

Und so hatte uns Vorstandsmitglied Wolfgang Hauser zu einem gemeinsamen Rundgang durch sein Jagdrevier in Wiesensteig eingeladen, direkt gegenüber dem Albaufstieg der A8.

Warum ich diesen Blog zwei Jahre später schreibe, hat einen Grund: Das, was ich zeigen wollte, war von der Simulation her nicht ganz so einfach und musste, da unbezahlt, neben her laufen. Jetzt haben wir bei Merkle CAE Solutions das Projekt „Schwein“ aber abgeschlossen und ich kann die letzten Zeilen meines damals geschriebenen Blogs ergänzen.

Aber alles der Reihe nach.

Warum ist die Jagd überhaupt systemrelevant und welchen Nutzen hat die Gesellschaft davon, dass sich das Wild nicht ungestört ausbreiten darf?

Wenn man sich einen von einer Wildschweinhorde durchwühlten Maisacker anschaut oder einen frisch aufgeforsteten Wald betrachtet, dessen Schösslinge von Rehen abgefressen sind und nur verkrüppelte Bäume hervorbringt, hat man eine Vorstellung davon.

Neu war mir, dass der Jäger sowohl der Forstwirtschaft als auch Landwirtschaft schadensersatzpflichtig ist, wenn die Wildschäden ein gewisses Maß überschreiten. Und wenn die Population des Wildes zu groß wird, geht es an den eigenen Geldbeutel.

Es ist Aufgabe des Jägers, durch elektrische Zäune den Maisacker zu schützen. Und Wildschweine sind nicht blöd. Wenn sie erstmal begriffen haben, dass es Stromschläge nur dann gibt, wenn sie gleichzeitig den Boden berühren, dann springen sie über den Zaun und der Rest der Verwandtschaft lernt das und vererbt es an die eigenen Nachkommen weiter. Hier hilft nur die „Ausrottung der Wissenden“, so makaber das auch klingen mag.

Zum Ethos des Jägers gehört es, kein Nachtzielfernrohr zu verwenden und so lernen die Tiere, dass im Mondenschein zu wühlen, immer gefährlich ist. Eine Wolke vor dem Mond bietet dagegen den erforderlichen Schutz, im Maisfeld wie die Berserker zu hausen.

Auch empfiehlt es sich aus Sicht des Rudels, Hochstände von erfahrenen Wildschweinen untersuchen zu lassen, die ihre Artgenossen mit einem Pfiff warnen, wenn hier versteckt ein Jäger sitzt.

Wir würden nicht in Deutschland leben, wenn es keine sinnigen und oft auch unsinnigen Verordnungen gäbe, welche die Aufgabe des Jägers nicht einfacher machen. Und so sind die Schonzeiten lang, die Vorschriften üppig und es ist nicht einfach, das Wild in vernünftigen Grenzen zu halten.

Nun zu unserem eigentlichen Thema.

Eine Regelung besagt, dass das Verwenden von Bleimunition aus Gründen des Gewässerschutzes nur sehr eingeschränkt erlaubt ist. Geschosse aus Stahl durchschlagen den Wildkörper leichter, der Impact ist nicht groß genug und das Wild schlägt sich noch in die Büsche, bis es verendet. Dies widerspricht der ebenfalls sinnvollen Verordnung, das geschossene Wild nicht leiden zu lassen.

Dies ist nun wiederum etwas, was sich über Simulation an einem virtuellen Schwein überprüfen lässt, wobei es leider keine, mir bekannten, fertigen Rechenmodelle von Tierkörpern gibt, auch die Versagenskriterien von Gewebe, Knochen und Fleisch sind erstmal unbekannt bzw. wir kennen sie nicht.

Da ich die Zartbesaiteten und die vermeintlichen Tierschützer an dieser Stelle bereits verloren habe, die mir nun böse Mails schreiben, bevor Sie weiter ihr anonymes Schnitzel im Supermarkt kaufen, können wir unter uns pragmatisch weitermachen.

Knochen verhalten sich ähnlich wie hartes Holz und Fleisch wie ein weicher, hyperelastischer Gummi. Ein praktischer Versuch an einem Schnitzel zeigt einen E-Modul von 0,03 MPa und eine Reißfestigkeit von etwa 10 N/mm².

Wer es genauer haben will, findet einen wissenschaftlichen Artikel über das mechanische Verhalten von menschlichen Muskeln und Knochen unter folgendem Link: https://d-nb.info/974539120/34.

Damit lässt sich schon etwas anfangen, auch wenn Mensch und Schwein, zumindest meistens, gewisse anatomische Unterschiede aufweisen.

Die Geometrie des üblicherweise verwendeten Kaliber 0.308 lässt sich ebenfalls aus dem Internet besorgen. Auch das Material des Projektils, Blei oder Stahl ist ausreichend untersucht, um damit geeignete Materialmodelle für eine Finite-Elemente-Simulation FEA zu füttern.

Die Geometrie des Wildschweins wird da schon problematischer. Ein CT-Scan einer Wildsau ist zwar möglich, aber zu teuer. Außerdem haben wir kein totes Schwein, da wir die ja, wie beschrieben, bereits vor zwei Jahren gegessen haben.

Das Merkle CAE Solutions-Team hat sich aus diesem Grund mit gekauften anatomischen 3D-Daten eines gewöhnlichen Hausschweins zufriedengeben müssen. Schwein ist Schwein! Dafür ist dort alles enthalten, was so in einer Sau steckt (siehe Abbildung 2).

Diese detaillierten Modelle sind nicht ganz einfach für Finite-Elemente-Analysen zu verwenden und müssen erst aufbereitet werden. Wir, d.h. Sören, mussten hier erstmal das Modell bis auf die für uns wesentlichen Teile (Haut, Muskeln, Schwarte, Herz und Knochen) ausmisten. Wir haben aber nicht die ganzen 2 Jahre nur für die Vernetzung gebraucht! Man wächst an seinen Herausforderungen, mit denen ich Sie im Detail aber nicht langweilen möchte.

Das fertige FE-Modell mit durchsichtig dargestellter Haut und Schwarte sehen Sie in Abbildung 3.

Das Merkle CAE Solutions-Schwein besteht also nicht einfach nur aus Haut und Knochen, auch wenn es auf den ersten Blick so aussehen mag!

Alles weitere ist dann klassische Handwerksarbeit eines Berechnungsingenieurs:

Dem Projektil aus Blei und anschließend dem aus Stahl die nötige Geschwindigkeit zu geben und es auf das hilflose FEM-Schweinemodell loslassen.

Die anschließende Auswertung ist nicht ganz trivial. Einige Elemente werden so stark deformiert, dass sie nicht mehr vernünftig dargestellt werden können. Sie werden hier ab einer bestimmten Dehnung einfach unterdrückt.

Die Resultate der FEM-Simulation sehen Sie hier:

Beim Bleiprojektil wird das gesamte Herz zerfetzt und der Austrittskanal ist stark vergrößert. Aufgrund des Impacts kommt es zu einem Schock, der meist ausreichend ist, sodass das Schwein sofort stirbt.

Bei der Verwendung von Stahlmunition gibt es dagegen einen glatten Durchschuss. Werden das Herz oder andere lebenswichtige Organe vom Jäger also nicht genau getroffen, so schlägt sich das verwundete Tier in die Büsche und verendet dort qualvoll, wenn es vom Jäger nicht gleich gefunden und erlöst werden kann.

Das nachstehende Video zeigt das Verhalten des FEM-Modells beim Beschuss mit beiden Munitionsarten.

Was also aus Umweltgründen in der Verordnung gut gemeint ist, entpuppt sich für das Wildschwein eher als Bärendienst. Auch für den Jäger, der stundenlang nach dem verletzten Tier im Gestrüpp suchen muss.

Ich hoffe, ich habe Ihre Nerven bei diesem Blog nicht überstrapaziert. Aber man sieht, dass die Grenzen der Simulation noch lange nicht erreicht sind. Gerade Körpermodelle sind von der Modellierung sehr aufwändig, können aber schon mit guten Annahmen aussagefähige Ergebnisse liefern. Letztendlich ist alles eine Frage des Aufwandes und des Nutzens.

Aktuell stecken wir virtuelle Menschen in Schutzkleidungen und setzen Sie lebensfeindlichen Umgebungsbedingungen wie großer Hitze, großer Kälte oder gar Vakuum aus, um bessere Schutzkleidungen z.B. Astronautenanzüge bauen zu können. Denn Freiwillige für solche Art von Versuchen werden Sie nicht finden

Aber das ist ein anderes Thema.

PS: Das Thema hätte vielleicht gut zu Halloween gepasst, ich wollte es aber nicht noch länger schieben.