Reifengranulat statt schwerer Dämmmatten

Leichtbau auf den Punkt: Partikeldämpfer aus recyceltem Reifengranulat nutzen vorhandene Hohlräume, um Geräusche elektrischer Antriebe mit wenig zusätzlichem Gewicht und Bauraum zu reduzieren.

Granulat aus recycelten Autoreifen soll Schwingungen und Geräusche in der Leistungselektronik von Elektrofahrzeugen mindern, ohne zusätzliche schwere Dämmmatten einzusetzen. Forschende der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg füllen die Partikel dazu in bereits vorhandene Hohlräume von Bauteilen. In Laborversuchen sank der Schalldruckpegel im kritischen Frequenzbereich um 6,5 Dezibel, die Schwingungen eines Bauteildeckels gingen sogar um 9,7 Dezibel zurück.

Die Partikel bewegen sich innerhalb des Hohlraums und entziehen der schwingenden Struktur Energie, bevor daraus störender Schall entsteht. Das Verfahren benötigt nach Angaben der Forschenden kaum zusätzlichen Bauraum und bringt nur wenig zusätzliches Gewicht in das Fahrzeug. Im Unterschied dazu erhöhen klassische Dämmmatten oder Schallschutzschichten die Fahrzeugmasse.

„Wir bekämpfen das Geräusch direkt an seiner Quelle, bevor es überhaupt hörbar wird. Die Partikel nehmen der Struktur Energie weg, bevor daraus störender Schall wird.“
Dr. Braj Bhushan Prasad, Projektleitung, Universität Magdeburg

Für die Versuche untersuchte das Team um Prof. Dr.-Ing. Hermann Rottengruber und Projektleiter Dr.-Ing. Braj Bhushan Prasad eine Komponente der Leistungselektronik in einem reflexionsarmen Raum. Dabei wurden gleichzeitig die Schwingungen des Deckels und der abgestrahlte Schall gemessen. Die Tests erfolgten sowohl bei einem Drehzahlhochlauf von 50 bis 10.000 Umdrehungen pro Minute unter Volllast als auch bei konstantem Volllastbetrieb.

Über den untersuchten Frequenzbereich von 100 bis 10.000 Hertz sank der Schalldruckpegel von 57,7 auf 53,2 Dezibel. Zwischen 800 und 1.100 Hertz, einem für Geräusche der Leistungselektronik auffälligen Bereich, verringerte sich der Pegel von 56,5 auf 50,0 Dezibel.

Wie stark die Partikeldämpfung wirkt, hängt unter anderem von Größe und Material der Partikel, Füllmenge, Temperatur, Bauteilgeometrie und Anregung ab. Die Forschenden wollen deshalb berechnen und experimentell bestimmen, welche Kombination für den jeweiligen Einsatz geeignet ist. Perspektivisch sollen digitale Modelle und KI-gestützte Simulationen Dämpfungslösungen bereits vor dem Bau eines Prototyps auslegen und bewerten.

Das Prinzip der Schwingungsdämpfung durch Altreifen-Granulat wurde zuvor unter anderem für Windenergieanlagen untersucht und wird nun auf die kleinere und gewichtssensible Umgebung elektrischer Antriebssysteme übertragen. Als weitere Einsatzfelder nennen die Forschenden Wechselrichter, Steuergeräte und andere schwingungsanfällige Komponenten.

Bild oben: v.l.: Prof. Hermann Rottengruber und der Wissenschaftliche Mitarbeiter Dr.-Ing. Braj Bhushan Prasad, Institut für Engineering von Produkten und Systemen – Uni Magdeburg, mit einem PKW-Elektroantrieb, aufgebaut am Elektromaschinen-Prüfstand im CMD, an dem dem akustische Messungen zur Wirksamkeit eines neuartigen Partikeldämpfers gemacht werden. (Quelle: Jana Dünnhaupt/Universität Magdeburg)

Quelle und weitere Infos: Pressemitteilung, MDR: E-Autos sollen noch leiser werden – mit alten Reifen