Die Akustik beeinflusst bei Produkten die Perceived Quality – die Qualitätswahrnehmung der Endkunden – in erheblichem Maße: Produkte, die leise arbeiten, werden als hochwertiger empfunden, obgleich die technische Effizienz des Geräts von dieser subjektiven Wahrnehmung unabhängig sein kann. In Produkttests ist die Akustik daher ein wichtiges, den Markterfolg beeinflussendes, Kriterium.
Das Problem: Unerwünschte Geräuschbildung
Im Betrieb von Produkten und Geräten können Geräusche als ungewollter Nebeneffekt auftreten. Hierbei sind unterschiedliche Ursachen zu identifizieren:
Strömungsinduzierte Geräusche
Geräusche werden durch Strömungsphänomene hervorgerufen. Die Ursache liegt in einem Ablösen oder Abreißen der Strömung. Ein solcher Strömungsabriss tritt zum Beispiel auf durch
- abrupte Querschnittsveränderungen im Strömungskanal ("Treppenstufen")
- ungünstige Anströmung von Elementen im Strömungskanal (Kármánsche Wirbelstraße als mögliche Folge)
- verringerten Strömungsquerschnitt (führt zu höheren Strömungsgeräuschen)
Geräusche durch Körperschall
Die Schwingung von Körpern bzw. Bauteilen kann ebenfalls zu einer Geräuschemission führen. Dieser Körperschall wird durch schlagende, drehende oder schwingende Kräfte ausgelöst, beispielsweise in einem Elektromotor zum Antrieb eines Lüfterrads. Die mechanische Anregung des Körpers oder des Bauteils kann auch durch eine Strömung verursacht werden. In diesem Fall wird das Bauteil ungünstig angeströmt, so dass es zur Schwingungsanregung kommt.
Die Lösung: Troubleshooting von M.TEC Engineering
Als langjährige Produktentwickler kennen die Ingenieure von M.TEC die physikalischen Zusammenhänge, die an der Geräuschbildung beteiligt sind und können sie innerhalb gesetzter Randbedingungen beeinflussen. Für Ihre technischen Produkte liefern wir Ihnen innovative und wirtschaftliche Akustik-Lösungen.
Geräuschbildung gezielt steuern: Beseitigung störender Geräusche
Um ein störendes Geräusch abzuändern, so dass es nicht mehr negativ auffällt, ergeben sich unterschiedliche Lösungswege:
- Reduzierung des Geräuschs
- Vollständige Beseitigung des Geräuschs
- Veränderung des Geräuschs hin zu einem angenehmeren Klang
Die Herausforderung bei der Beseitigung der Ursachen besteht vor allem darin, die Funktionserfüllung und den Wirkungsgrad zu erhalten. Grundlage dafür ist eine ganzheitliche, detaillierte Analyse der Geräuschentstehung. So ergeben sich zahlreiche Lösungsansätze, die bewertet und hinsichtlich ihrer Effizienz und Wirtschaftlichkeit abgewogen werden können.
Sounddesign
Ist ein Geräusch erwünscht, aber die erreichte Klangqualität ist nicht befriedigend, gibt es verschiedene Ansätze zur Beeinflussung des Klangs. Dabei wird die Geräuschqualität gezielt angepasst.
Methoden und Entwicklungswerkzeuge
Die Methoden zur Messung und Simulation von Akustik verbessern sich ständig. Dazu gehören unter anderem folgende Aspekte:
Methoden zur Messung und Simulation von Akustik @cont.HeadlineType>
- Akustiksimulation
- Modalanalysen
- Eigenfrequenzen, Eigenformen, modale Dämpfung
- Schwingungsoptimierte Konstruktionen entwickeln
- Schwingungsreduzierende Maßnahmen nachträglich umsetzen
- Binaurale Geräuschmessung
- Akustische Übertragungswege über Struktur
- Simultane Abbildung von Festkörpern und mehreren akustischen Medien (Luft, Wasser, etc).
- Untersuchung von akustischen und strukturellen Eigenfrequenzen mit und ohne Dämpfung
- Frequenzantwortanalyse mit akustisch-struktureller Kopplung
- Quasistatische Betrachtung des Frequenzspektrums
- Auswertung an beliebigen Koordinaten oder Referenzpunkten
- Bestimmung von strukturellen und akustischen Eigenschwingungsmoden
- Sinus-Anregung an Struktur (z.B. Lautsprechermembran, Piezo, etc.)
- Untersuchung der Materialdämpfung über Schallausbreitungsstrecke
- Transiente akustische Untersuchung
- Betrachtung von Schallwellenausbreitung in beliebigem Medium (Luft, Wasser, Metall, etc.)
- Zeitliche Auflösung der Wellenfronten über den Schalldruck
- Explizite FEM
- Schockwellenausbreitung (z.B. Explosionen unter Wasser)
- Beispiel: Pulsanregung und Schallwellenreflektion