Automobilindustrie - Entwicklung, Schwingungsanalyse und -prüfung

Die Aeroakustik befasst sich mit dem durch aerodynamische Strömungen verursachten Lärm. Turbulente Strömungen sowie Strömungen durch und um Strukturen erzeugen Vibrationen an Bauteilen. Diese Schwingungen wiederum sind für die Erzeugung und Emission von Schallwellen verantwortlich, die von den Menschen teilweise als unangenehm empfunden werden. Auch die immer strengeren Emissionsvorschriften erhöhen den Bedarf an lärmmindernden Konstruktionen.

Besonders wichtig ist die Lärmminderung in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie. Beispiele für Lärm sind Motorengeräusche bei Flugzeugen oder Windgeräusche bei Kraftfahrzeugen und Hochgeschwindigkeitszügen. In dem Maße, wie andere Geräusche mehr und mehr reduziert oder eliminiert werden, wie es der Ersatz von Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen durch elektrische Antriebe zeigt, wird strömungsinduzierter Lärm als präsenter und störender empfunden.

Der Luftschall wird mit Mikrofonen oder ganzen Arrays von Mikrofonen gemessen. Um die möglichen Schallquellen zu identifizieren, sind jedoch Messverfahren mit besserer räumlicher Auflösung, wie die Scanning-Laser-Doppler-Vibrometrie, erforderlich.

Mit den Optomet Laser Scanning Vibrometern können sowohl kleine Strukturen als auch ganze Fahrzeuge berührungslos und mit hoher Genauigkeit untersucht werden. Die benutzerfreundliche Software OptoSCAN ermöglicht eine schnelle Durchführung der Messung und bietet dafür eine Vielzahl von aussagekräftigen Auswertungen und übersichtlichen zweidimensionalen und animierten Darstellungen. So lassen sich beispielsweise aus der Korrelation der Schwingungsformen mit den im Luftschall erfassten Frequenzen wichtige Rückschlüsse auf den Ort und die Art der Schallentstehung ziehen und geeignete konstruktive Maßnahmen zur Lärmbekämpfung ergreifen.

Die Infrarot-Lasertechnologie (SWIR) des Optomet Scanning Vibrometers erzeugt auch bei größeren Messdistanzen von mehr als 10 Metern einen ausreichenden Signalpegel für eine zuverlässige Schwingungsmessung. Selbst dunkle oder spiegelnde gekrümmte Messflächen können ohne reflexionsverstärkende Behandlung gemessen werden. Auch Messungen durch dicke Glasflächen zwischen Vibrometer und Messobjekt sind ohne Beeinträchtigungen möglich.

In  modernen Fahrzeugen sind zahlreiche elektrische Antriebe verbaut, manche im direktem Wahrnehmungsbereich der Fahrzeuginsassen wie beispielsweise elektrische Fensterheber, Schiebedachantrieb, Außenspiegel Stellmotoren, Scheibenwischerantrieb oder Sitzversteller. Andere wiederum verrichten Ihren Dienst ohne direkt wahr genommen zu werden. Hierzu zählen zum Beispiel Kraftstoff- bzw. Kühlwasserpumpen oder Gebläsemotoren.

Jenseits ihrer gewünschten Funktion können diese Antriebe auch eine Quelle unerwünschter Störgeräusche darstellen. Insbesondere wenn in Elektro- oder Hybridfahrzeugen der Verbrennungsmotor als dominante Geräuschquelle entfällt, sind diese Nebengeräusche mitunter deutlich hörbar.

Laservibrometer von Optomet helfen dem Entwicklungs- und Prüfingenieur diese Störquellen zu lokalisieren, zu visualisieren und zu quantifizieren. Darüber hinaus eignen sich die berührungslosen Schwingungssensoren von Optomet ideal für ausführliche Tests zur Schwingungs- und Stoßbelastbarkeit dieser Komponenten.

Noise, Vibration and Harshness (NVH) ist die Untersuchung und Modifizierung der Geräusch- und Vibrationseigenschaften von Personenkraftwagen. Im Allgemeinen wird das NVH-Verhalten eines Fahrzeugs modifiziert, um unerwünschte Geräusche oder Vibrationen zu beseitigen oder zu reduzieren und so den Komfort der Insassen und die Wahrnehmung der Fahrzeugqualität zu verbessern. NVH-Tests werden eingesetzt, um Geräuschquellen zu lokalisieren und zu beseitigen, um den Insassen das bestmögliche Erlebnis zu bieten.

Laser-Scanning-Vibrometer von Optomet eignen sich mit ihrer hohen räumlichen Auflösung und ihrem hohen Signal-Rausch-Verhältnis auf jeder Oberfläche besonders gut zur Lokalisierung von Schall- und Vibrationsquellen. Mit der einfachen und intuitiven Software für den Messprozess, der aussagekräftigen 3D-Visualisierung der Daten und dem schnellen automatisierten Scanprozess können Produktoberflächen in kürzester Zeit untersucht werden.

Die zahlreichen Möglichkeiten zur Darstellung und zum Export der Messdaten erleichtern die Kommunikation mit Kollegen. Anhand der Ergebnisse können Ingenieure zum Beispiel Bauteilanschlüsse oder Geometrien überdenken und die Dämpfung an geeigneten Stellen erhöhen.

Im Zeitalter von Tablets und Smartphones haben wir uns längst an das Wischen statt Tippen gewöhnt. Das Tippen auf virtuellen Tastaturen jedoch fällt vielen Nutzer schwer, da sie nicht durch die Fingerspitze hindurchsehen können, welcher Punkt auf dem Touchscreen gerade berührt wird.

Bedenklich für die Sicherheit wird es, wenn berührungsempfindliche Bildschirme am Steuer eines Fahrzeuges benutzt werden. Eine Lösung bieten haptische Displays, mit denen sich Tasten und Schieberegler auf dem Display fühlbar machen. Sie geben dem Finger des Anwenders eine Rückmeldung, ob seine Befehle ausgeführt werden, ohne dass er dazu den Blick auf den Bildschirm richten muss.

Optomet Laser Doppler Vibrometer leisten unersetzliche Arbeit bei der Entwicklung solcher haptischen Displays, ebenso wie bei deren Qualitätssicherung in der Produktion.