Akustikbeschichtung

Die Akustikbeschichtung oder Antidröhnbeschichtung kommt überwiegend im Rahmen der Fahrzeugtechnik zum Einsatz. Durch innere Dämpfung, die auf der Auskleidung mit einer Zusammensetzung von faserigen oder vliesartigen sowie gummiartigen Materialien beruht, wird eine Schalldämmung erzeugt und die Geräuschkulisse bei Fahrzeugen reduziert. Diese Technik findet aber auch andere Einsatzmöglichkeiten.

Die geschichtlichen Hintergründe

Der physikalische Hintergrund zur Akustik wurde zunächst 1910 von R. Berger im Massegesetz dargelegt. Dieses basiert auf einem Rechenansatz für die Schalldämmung, deren Grundlage das Flächengewicht ist.

Eine weitere Basis schuf H. Oberst, der ein Pionier der Kunststoffe war und deren Dämpfungsvermögen näher erklärte. Seine Arbeit aus dem Jahre 1952 bildete wiederum die Grundlage für die Normung des Biegeschwingversuches in DIN 53440 (ersetzt durch DIN EN ISO 6721).

Die Erkenntnisse von R. Berger und H. Oberst bilden auch heute noch die Grundlage jeglicher Bewertung akustischer Erscheinungen und sind damit maßgebend für die Akustikbeschichtung.

Luftschall

Luftschalldämmung

Luftschalldämmung bezieht sich auf die Verminderung des Schallübertragungsvermögens eines Bau- oder Konstruktionsteils eines Raumes in einem weiteren Raum. Im Fahrzeugbau spricht man hier vom Dämmvermögen zwischen Motorraum und Fahrgastraum.

Mit der Erhöhung des Flächengewichts eines Bauteils oder durch Anordnung eines weiteren Bauteils zu einer Doppelwand wird die Luftschalldämmung erreicht. Hier ist es wichtig, diesen Zwischenraum mit luftschallabsorbierenden Stoffen zu versehen.

Die Luftschalldämmung ist frequenzabhängig und wird entsprechend durch Ansteigen der Frequenz beeinflusst. Bei niedrigen Frequenzen werden höhere Flächengewichte benötigt als vergleichsweise bei höheren Frequenzen.

Luftschalldämpfung

Muss die Schallabstrahlung einer Lärmquelle innerhalb eines Raumes reduziert werden, wird von einer Luftschalldämpfung gesprochen. Grundlegend kann man hierbei auch von einer Luftschallabsorption ausgehen.

Die von einer in einem Raum mit einer starren Rückwand befindlichen Schallquelle erzeugten Schallwellen werden reflektiert, wodurch eine lange Nachhallzeit entsteht. Wird die starre Rückwand mit einem faserigen oder vliesartigen Stoff beschichtet, so treffen die Schallwellen zunächst darauf und werden erst danach durch die Rückwand reflektiert. Nachhallzeit und der Schallpegel können dadurch verringert werden. Die restliche Schallenergie wird innerhalb des Absorptionsmaterials in Wärme gewandelt.

Auch die Luftschalldämpfung ist von der Frequenz abhängig. Tiefe Frequenzen erfordern eine viel größere Schichtdicke, als vergleichsweise hohe Frequenzen benötigen würden.

Körperschall

Körperschalldämmung

Die Körperschalldämmung oder auch die Körperschallisolation wird in der Fahrzeugtechnik bei der elastischen Lagerung von Motoren oder Getrieben verwendet. Kommt gummiartiges Material nach dem physikalischen Wirkungsprinzip zwischen zwei Metallplatten zum Einsatz, wird die Übertragung der Schwingungsenergie auf die Karosserie vermindert oder sogar vollkommen unterbunden. Über die Resonanzfrequenz des Masse-Feder-Systems wird die optimale Körperschalldämmung erzeugt. Das menschliche Ohr kann Frequenzen ab 16 Hz wahrnehmen, die Eigenfrequenz des Systems sollte daher bei 10 Hz liegen.

Körperschalldämpfung

Einschichtige Dämpfungsbeläge wie auch mehrschichtige Beläge erzeugen eine Körperschalldämpfung. Dieser Vorgang wird auch als Entdröhnung, Vibrations- oder Biegewellendämpfung bezeichnet und sorgt dafür, dass schwingende Bleche keinen Luftschall abstrahlen. Mit einer Anpassung des Dämpfungsmaterials auf das Trägermaterial wird die optimale Dämpfungswirkung erzielt.

Starke Frequenzen und Temperaturen beeinflussen das Dämpfungsverhalten. Einschichtige Dämpfungsbeläge werden auf das Trägermaterial in doppelter Schichtdicke aufgebracht. In Sandwichsystemen wiederum wird der Dämpfungseffekt durch gleichzeitig wirkende Schub- und Biegebeanspruchung in der Zwischenschicht erzeugt.

Gesamtfahrzeugakustik

Wie in der folgenden Abbildung ersichtlich ist, erfolgt die Geräuscheinleitung im Fahrzeuginnenraum auf sehr komplexe und vielfältige Weise. Daher ist eine wirksame und wirtschaftlich vertretbare Schallisolation innerhalb der Fahrzeugtechnik notwendig. Ebenso die Schallstrahler, die auf die Geräuschemission Einfluss nehmen, müssen beachtet werden.


Geräuscheinleitung in den Fahrzeuginnenraum und Emission nach außen

Wie in der Abbildung ersichtlich, nehmen folgende Schallquellen Einfluss darauf, wie sich die Geräuschkulisse eines Fahrzeuges verhält:

  1. Geräuschabstrahlung des Motorblocks
  2. Geräuschabstrahlung des Getriebes
  3. Geräuschabstrahlung der Auspuffleitung
  4. Geräusch des Kühlerventilators
  5. Ansauggeräusch
  6. Geräuschabstrahlung der Schalldämpfer
  7. Geräuschabstrahlung der Schalldämpfer
  8. Schalldämpfermündungsgeräusch
  9. Reifengeräusche
  10. Windgeräusche
  11. Belüftungsgeräusch
  12. Entlüftungsgeräusche

Ebenso tragen folgende Schallquellen für Körperschall, der durch Aufhängungselemente übertragen wird, zur Geräuschkulisse bei:

  1. a1 + a2: Aggregateschwingungen
    a3: Kardanwellenschwingung
  2. Antriebs- bzw. straßenerregter Körperschall
  3. Schalldämpferschwingungen

Eine theoretische Bewertung der genannten akustischen Störquellen und wie mehrere dieser Quellen zusammenwirken ist unmöglich. Erst nach Abschluss aller baulichen Maßnahmen am Gesamtfahrzeug kann eine Aussage dazu getroffen werden. Werkstoffe, die zur Luftschalldämmung konzipiert werden, haben ebenso eine körperschalldämpfende Wirkung. Diese wird durch die entsprechende Flächenmasse oder die Materialdicke als Einflussfaktor generiert.

Es ist daher möglich, dass eine Maßnahme zur akustischen Dämmung bei einem Fahrzeugmuster nicht den gleichen Effekt zeigt wie bei einem anderen Fahrzeugmuster. Jede Schallisolation muss individuell - je nach Fahrzeugmuster - gewählt und konzipiert werden.

 

Disclaimer: Bei den genannten Erklärungen handelt es sich um vereinzelte Auszüge aus der Masterarbeit „Antidröhnbeschichtung“, die von Herrn Michael Schwarzmeier verfasst wurde.

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