Der Kampf gegen Lärm beginnt am PC

Straßenlärm, Fluglärm, Baulärm – ständig ist unser Gehörsinn einer großen Belastung ausgesetzt. Ärzte warnen vor Schäden durch zu großen Lärm. Ein hoher Geräuschpegel stört das Wohlbefinden und kann Stress bedeuten. In vielen Bereichen arbeiten Entwickler daher daran, unsere Umgebung leiser zu machen.

Auch im Inneren eines Autos gilt: je schneller, desto lauter. Der Dachhimmel hat einen wichtigen Einfluss auf die Akustik im Wageninneren; dort reflektiert der Schall. Poröse Absorber wie Filz, Natur- oder Kunstfasern 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 in Kaiserslautern ist es nun gelungen, gleich zwei Fliegen mit einer Klappe zu schlagen: Mit Hilfe einer Akustiksimulation konnten sie einen Dachhimmel entwickeln, der zum einen den Lärm im Inneren des Autos deutlich besser als bisherige Dachverkleidungen dämpft. Zum anderen ist der Werkstoff im Gegensatz zu herkömmlichen Dachhimmeln aus einem sortenreinen Material und lässt sich damit 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 lässt sich überall einsetzen, wo Lärm das Wohlempfinden beeinflusst. Auch Materialien wie Teppichböden oder Innenraumverkleidungen lassen sich so kostengünstig optimieren.