Effizienter Flachabsorber mit Schaumstoff gewährleistet optimale Schallabsorption

Getriebegeräusche wirksam reduzieren

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Manche Autos, besonders Sportwagen, erkennt man schon an ihrem Klang. Doch wo an der einen Stelle am Motorsound getüftelt wird, ist an anderer Stelle dennoch eine effiziente Schalldämmung gewünscht. Sekisui Alveo, Hersteller von Polyolefin-Schaumstoffen, konnte kürzlich einen OEM bei der Suche nach einer Akustiklösung für die Unterbodenverkleidung unterstützen – wenige Wochen, bevor der Sportwagen in Serienproduk- tion gehen sollte.

Der Autor: André Sigrist, Application Development Manager, Sekisui Alveo AG, Luzern, Schweiz

Der als Flachabsorber eingesetzte Schaumstoff Alveocel gewährleistet durch eine besondere Verarbeitung eine optimale Schallabsorption, ist gleichzeitig sehr widerstandsfähig und konnte problemlos in das bestehende Bauteil integriert werden. Der Hersteller präsentierte diesen Absorber auch auf der diesjährigen IAA in Frankfurt.
Eine neue, einfach zu integrierende Lösung für einen Getriebeabsorber zu finden, nur wenige Wochen vor dem Start der Serienproduktion – das ist durchaus eine kleine Herausforderung. Der Automobilhersteller hatte die Problematik mit dem weiterverarbeitenden Zulieferer diskutiert, dieser war im Juni 2013 mit diesem Anliegen an Sekisui Alveo herangetreten. „Der OEM kennt die akustische Performance unserer Schaumstoffe bereits aus einer anderen Serienanwendung und weiß, dass unsere Produkte als Absorptionsmaterial ein breites Frequenzspektrum abdecken“, erläutert Thomas Ross, Market Manager Automotive, die Ausgangssituation. „Uns war schnell klar, dass eine Modifikation des bereits im Einsatz befindlichen Flachabsorbers aus unserem PP-Schaumstoff Alveocel LP PM eine elegante Lösung wäre.“ Auch die kurzfristige Umsetzbarkeit, die überschaubaren Kosten sowie die einfache Integration und Montage des Flachabsorbers in die Unterbodenverkleidung waren wichtige Aspekte, die zur Entscheidung beitrugen.
Mikroperforierung – Kopplung zweier Effekte
Um als Absorber ein besonders breites Frequenzspektrum abzudecken, wird der Schaumstoff Alveocel nach einem spezifischen Schema mikroperforiert. Hier kommen nun zwei Effekte zum Tragen: Dissipation und der Helmholtz Resonanzeffekt. Durch die Mikroperforierung wird der ursprünglich geschlossenzellige Schaumstoff teiloffenzellig. In den nun untereinander verbundenen Schaumstoffzellen, die ein weitverzweigtes Netz bilden, kann die durch Schallwellen angeregte Luft zirkulieren. Dabei wird die Schallenergie durch die Reibung der Luftmoleküle in Wärmeenergie umgewandelt.
Neben der Dissipation kommt auch der Helmholtz-Resonanzeffekt zum Tragen. Durch die Perforierung werden Luftvolumina geschaffen, deren Schwingung verlustbehaftet ist: Die Schallwellen dringen in die Schaumstoffzellen durch die kleine, durch die Perforation entstandene Öffnung ein. Die in der Schaumstoffzelle befindliche Luft nimmt wie ein Feder-Masse-System die Energie der Schallwellen auf und wandelt sie in kinetische Energie um. Die Wände der Schaumstoffzelle geraten durch die Bewegungsenergie in Schwingung, die Bewegung überträgt sich auf die angrenzenden Zellen, sodass schließlich das gesamte Material schwingt.
Flach und effektiv
Die Überlagerung der beiden Effekte führt dazu, dass bereits die einlagige Schaumstoff- Variante eine ansprechende Performance zeigt. Um die Wirksamkeit bei eher tiefen Geräuschfrequenzen noch zu erhöhen, empfehlen die Entwicklungsingenieure von Sekisui Alveo, den Absorber mehrlagig auszuführen. Hierzu werden mehrere Schichten thermisch aufeinander kaschiert. Um die absoluten Absorptionswerte (alpha) noch weiter zu erhöhen und auch ein breitbandigeres Verhalten zu schaffen, kann die Kaschierung der einzelnen Schichten auch partiell ausgeführt werden.
Die Flachabsorber aus Alveocel bieten ein breites Spektrum an Möglichkeiten und können hinsichtlich ihrer Performance an die Anwenderwünsche angepasst werden. Trotz der mehrlagigen Ausführung ist der Absorber im Vergleich zu anderorts verwendeten Kammerabsorbern immer noch sehr flach – ein Vorteil bei dem eng bemessenen Bauraum zwischen Bodengruppe und der Unterbodenverkleidung.
Widerstandsfähig mit Langzeitwirkung
Doch nicht nur die Dimensionen des Absorbers und seine akustische Wirksamkeit sind wichtig, das Material muss – bedingt durch die Nähe zu Getriebe und Straße – auch widerstandsfähig sein. Alveocel ist für eine dauerhafte Temperaturbeständigkeit von bis zu 140 °C ausgelegt. Zudem nimmt der PP-Schaumstoff nur geringe Mengen an Wasser auf und ist inert gegenüber einer Vielzahl von Chemikalien. Daher haben weder Temperaturschwankungen noch Nässe, Motorflüssigkeiten und Schmutz einen Einfluss auf die Wirkungsweise des witterungsbeständigen Materials: Seine absorbierenden Eigenschaften und die Frequenzbreite kann der Schaumstoff auch nach vielen Jahren im Einsatz halten. Das hat Sekisui Alveo bereits in der firmeneigenen Alpha-Kabine überprüft. Mit diesem bewährten Werkzeug testen die Ingenieure die akustischen Absorptionseigenschaften bestehender Schaumstoffvarianten und ermitteln schnell und zuverlässig die Absorptionswerte von neuen, oft auf Anwenderwunsch speziell für diesen Bereich entwickelten Polyolefin-Schaumstoffen.
„Unser Kunde war mit der von uns entwickelten Flachabsorberlösung sehr zufrieden, das Sportwagenmodell ist mittlerweile in Serienproduktion gegangen“, zieht Ross Bilanz.
Sekisui Alveo, Tel.: +41 41 2289248 andre.sigrist@sekisuialveo.com
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