Simulationsprogramm optimiert Dachhimmel

Der Dachhimmel eines Autos hat einen wichtigen Einfluss auf die Akustik im Wageninneren, denn dort wird der Schall (z.B. Fahrgeräusche) reflektiert. Poröse Absorber wie Filz, Fasern oder spezielle Schaumstoffe dienen der Verbesserung der Akustik. Sie setzen der einfallenden Schallwelle einen Widerstand entgegen und dämpfen den Lärm, indem sich die Luftmoleküle am „Skelett“ des Absorbers reiben.

Wissenschaftlern am Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM haben nun zwei Fliegen mit einer Klappe geschlagen: Mit Hilfe einer Akustiksimulation konnten sie einen Dachhimmel entwickeln, der zum einen den Lärm im Inneren des Autos deutlich besser als bisherige Dachverkleidungen dämpfen soll. Zum anderen sei der Werkstoff im Gegensatz zu herkömmlichen Dachhimmeln aus einem sortenreinen Material. Damit lasse er sich sehr gut wiederverwerten.

„Mit unserem Simulationsverfahren konnten wir ausführlich untersuchen, ob sich das recyclingfähige PET-Vlies als Schallabsorber eignet“, sagt Dr. Volker Schulz, Projektleiter am ITWM. „Bisher musste man erst aufwändige und kostspielige Prototypen entwickeln, um die Materialien zu testen. Diesen Schritt können wir dank der Simulation auf wenige Tests reduzieren.“

Mit Hilfe der 3-D-Röntgentomographie nehmen die Forscher zunächst ein Bild des Werkstoffs auf. Die Software „GeoDict“ berechnet die Mikrostruktur des porösen Absorbers. Am Computer können die Forscher gezielt einzelne Parameter verändern – etwa Ausrichtung und Durchmesser der Fasern oder wie stark das Material gepresst sein muss. In der anschließenden Simulation zeigt sich, ob das so virtuell designte Absorberskelett die gewünschten akustischen Eigenschaften besitzt.

„Wir können die Mikrostruktur des Absorbers virtuell so lange verändern, bis eine optimale Schalldämpfung erreicht ist, ohne je einen Prototypen gebaut zu haben“, so Schulz. Diese Simulationstechnik lasse sich überall einsetzen, wo Lärm das Wohlempfinden beeinflusst. Auch Materialien wie Teppichböden oder Innenraumverkleidungen können so kostengünstig optimieret werden. (dsc)