Innovative Dämpfungsmaterialien unterstützen den Leichtbau

Jedes Gramm zählt

Von Anja C. Rohmann, Application Engineering Specialist, 3M Deutschland GmbH

Konsequent Gewicht sparen und damit die Effizienz verbessern: Das Thema Leichtbau steht in der Fahrzeugentwicklung sowie mit der Elektrifizierung des Antriebs nochmals an Bedeutung. Gleichzeitig stellt der konstruktive Leichtbau OEMs bei der akustischen Dämpfung vor neue Herausforderungen. Dünne Leichtbaumaterialien wie Faserverbundwerkstoffe, gewichtsreduzierte Kunststoffe oder Aluminium sollen – mit möglichst wenig zusätzlichem Gewicht bestückt – eine optimale Körperschalldämpfung aufweisen. Innovative, leichtgewichtige Dämpfungsmaterialien eröffnen dabei zukunftsweisende Möglichkeiten.

CO2-Reduktion und Elektrifizierung als Treiber für den Leichtbau

Der Trend zur Gewichtsreduktion im Fahrzeug hängt nicht allein mit der Reduktion von CO2-Emissionen zusammen. In Elektro- und Hybridfahrzeugen kommen Zusatzgewichte für Elektrokomponenten und Batterien sowie der Anspruch einer Reichweitensteigerung hinzu – vielfältige Gründe also für eine kontinuierliche
Gewichtsoptimierung. Leichtbau lautet dabei das Schlüsselwort – gleichzeitig sollen die Lösungen allerdings nicht den Komfort im Fahrzeuginneren beeinträchtigen. Aus Sicht der Akustik ist es nicht immer zielführend, Gewicht einzusparen. Masse trägt dazu bei, unerwünschte Geräusche im Innenraum abzumildern. Die meisten Automobilhersteller konzentrieren sich auf den niederfrequenten Bereich (unter 1.000 Hz), in dem die Masse eine entscheidende Rolle bei der Geräuschreduzierung spielt. Dies gilt neben der Luftschalldämmung auch für die Körperschalldämpfung.

Neuartige Dämpfungslösung für den niedrigen Frequenzbereich

Umso herausfordernder ist die Entwicklung einer leichten Dämpfungslösung im niedrigen Frequenzbereich. Eigens für diese Anforderungen wurde etwa das 3M Engineered Damping Material 1000 Series entwickelt. Diese neue Generation basiert auf einer „Stand-off“-Konstruktion, bei der die Materialspannung in den wirkenden Dämpfungsschichten erhöht wird. Die technisch ausgereifte Konstruktion basiert auf leichten kinetischen Abstandshaltern (Pins), die eine sehr hohe Flexibilität im nicht aufgebrachten Zustand aufweisen und sich somit sowohl gewölbten als auch 2D-geformten Oberflächen anpassen. Durch die selbstklebende Rückseite lässt sich das Material manuell, halbautomatisch oder vollautomatisiert applizieren. Einmal verklebt, ermöglicht die Konstruktion inklusive der Abstandshalter eine exzellente Dämpfung. Dabei sind die Höhe der Pins sowie deren Abstand zueinander von entscheidender Bedeutung für die Dämpfwirkung.

Gewichtseinsparungen von mehreren Kilogramm möglich

Aufwändige Tests und Modellrechnungen ergaben, wo und wie bei einem herkömmlichen „Stand-off“-Dämpfungsmaterial Gewicht reduziert werden kann, ohne die akustische Leistung zu beeinträchtigen. Praxisstudien belegen, wie effektiv das Dämpfungsmaterial funktioniert. Bei derselben Performance wie zum Beispiel mit Alu-Butyl sind bei der neuen Serie nur 50 Prozent der Materialfläche zu bestücken. Das bedeutet eine Gewichtsreduktion und gleichzeitig eine Materialersparnis. Auf Basis der Testreihen sind abhängig von Fahrzeugtyp und der Anwendung Gewichtseinsparungen von bis zu sechs Kilogramm pro Fahrzeug möglich. Die Marktanforderungen werden somit voll erfüllt: Bei der Neuentwicklung handelt es sich um ein leistungsstarkes, vielseitiges 3M Engineered Damping Material. Erfolgsfaktoren sind neben dem drucksensitiven Klebstoff die Auswahl der Pins im kinetischen Abstandshalter sowie die Modellierung der Gesamtkonstruktion. Damit zeigt sich, wie zielführend die Kombination verschiedener Technologien ist. Bei dieser Innovation kommen Kernkompetenzen von 3M wie die akustische Dämpfung, Klebstoff, Mikroreplikation und Analytik für ein überzeugendes Gesamtresultat zusammen.

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Quelle: OEM & Lieferant, Ausgabe 1/2019