Materialien am Rechner optimieren
Computer simulieren Fahrgeräusche

Autofirmen optimieren die Akustik ihrer neuen Fahrzeuge bereits bei der Konstruktion am Rechner. Mit einem Simulationswerkzeug lassen sich vom Motor, über das Fahrwerk bis zum Innenraum alle erdenklichen Schwingungen, und damit Geräusche, in einer Art Trockenübung erzeugen.

BERLIN. Die Mercedes-Entwickler sind zufrieden: Der Vierzylinder-Diesel der neuen C-Klasse ist im Leerlauf drei Dezibel leiser als es das Lastenheft vorsieht. Für Bernd Pletschen, Leiter der Abteilung Akustik und Schwingungen von Daimler-Chrysler, ist das ein Erfolg. Die Autoentwickler spüren heute Dank neuer Simulationsmethoden das Klingeln, Klappern oder Brummen im Motor auf, lange bevor überhaupt ein erstes Testfahrzeug auf der Straße fährt.

Dabei hilft ihnen ein digitaler Prototyp, der im Falle der C-Klasse aus einer Datenmenge von 2 130 Gigabyte besteht – was etwa dem Speicherplatz von 3 000 CDs entspricht. Mit diesem Simulationswerkzeug lassen sich vom Motor, über das Fahrwerk bis zum Innenraum alle erdenklichen Schwingungen, und damit Geräusche, in einer Art Trockenübung erzeugen.

„Mithilfe leistungsfähiger Computerprogramme werden bereits in einer frühen Entwicklungsphase die vom Motor erzeugten Vibrationen oder von den Achsen übertragenen Fahrbahnanregungen simuliert und die Karosseriebereiche so konstruiert, dass keine störenden Resonanzen entstehen“, sagt Pletschen. Von dem Ergebnis hängt ab, welche Isolationsmaterialien wo und in welcher Dicke eingesetzt werden – was ebenfalls am Rechner erprobt wird.

Das klingt einfacher, als es ist: Allein in der S-Klasse werden 170 Faser-, Vlies- und Schaumstoffelemente zur Schallisolation eingesetzt. Um die optimale Lösung zu finden geht es vor allem darum, am virtuellen Fahrzeug, das Schwingungsverhalten zu berechnen, aus dem sich wiederum mittels Luftmodellen des Innenraumes ableiten. Daraus wiederum ergibt sich, wo im Innenraum störende Schalldruckpegel auftreten.

„Bis zu einer Frequenz von 200 Hertz lassen sich in der Simulation gute Aussagen treffen. Oberhalb davon stößt die Berechnungsmethode jedoch noch an Grenzen“, sagt Pletschen. Vorteil dieser Vorarbeit ist, dass die Techniker trotz immer kürzerer Entwicklungszeit zu besseren Ergebnissen kommen. Pletschen: „Man geht mit einem sehr reifen Modell in das Prototypen-Stadium, was die akustische Qualität des fertigen Fahrzeuges erlebbar verbessert.“ Bei der neuen S-Klasse konnte beispielsweise so der Schallpegel im Fond um zwei bis fünf Dezibel unter die Werte des Vorgängers gedrückt werden.

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