Forschende aus Magdeburg dämpfen E-Auto-Geräusche mit Granulat aus alten Reifen

„Weil das gewohnte Motorgeräusch fehlt, treten andere Töne deutlich hervor", erläutern die Forschenden den Ausgangspunkt ihrer Arbeit. Bei niedrigen Geschwindigkeiten müssen Elektroautos sogar künstliche Geräusche erzeugen, damit Fußgänger oder Radfahrende sie überhaupt wahrnehmen.

Woran die Forschenden arbeiten

Anstatt Dämmmatten zu nutzen, um das Vibrieren der Leistungselektronik zu minimieren, werden die Hohlräume, in denen sich die Elektronik befindet, mit einem Granulat befüllt. Gewonnen wird es aus alten Autoreifen. Die Partikel bewegen sich im Bauteil ähnlich wie Sand in einer Rassel. Dadurch bremsen sie Schwingungen direkt an ihrer Entstehungsstelle aus – bevor überhaupt hörbarer Schall entsteht.

Hermann Rottengruber, Leiter des Instituts für Mobile Systeme an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, fasst den Ansatz so zusammen: „Wir zeigen eine zusätzliche Anwendung dieses Materials in der Fahrzeugtechnik und verbinden akustischen Komfort, Leichtbau und Kreislaufwirtschaft". Im Gegensatz zu Dämmmatten und anderen Schallschutzvorrichtungen ist das Granulat leicht, benötigt keinen zusätzlichen Platz und ist preiswert.

Was die Messungen zeigen

In dem Frequenzbereich konnte das Forschungsteam den deutlichen Rückgang des Schalldruckpegels erreichen. Besonders kritisch sei der Bereich zwischen 800 und 1.100 Hertz. Im für Menschen besonders sensiblen Frequenzbereich konnten die Forschenden die Geräusche um etwa 6,5 Dezibel reduzieren. Bei einzelnen Bauteilen wurden fast 10 Dezibel weniger erreicht, eine Halbierung der originalen Lautstärke. Das entspricht einer Annahme der gefühlten Lautstärke auf knapp über 60 Prozent des Ursprungswerts.

„Das klingt wenig, ist aber deutlich hörbar. Es kann den Unterschied machen zwischen einem auffälligen Sirren und einem unauffälligen Hintergrundgeräusch", sagt Rottengruber zu den Messwerten. In den Hohlräumen verteilt sich das Granulat wie Sand und verhindert die Schwingungen, die bei steigender Leistung intensiv werden können. Das Granulat vermeidet die Übertragung auf weitere Bauteile.

Projektleiter Braj Bhushan Prasad ordnet die Ergebnisse ein: „Die Partikel entziehen der Struktur Energie, bevor daraus störende Geräusche werden". Allerdings müssen dessen Dichte und die Körnchengröße für jedes Bauteil genau berechnet werden. Erst dann können die Partikel mit einer maximalen Wirksamkeit eingesetzt werden. Prasad formuliert die offene Forschungsfrage: „Wir müssen genau bestimmen, welche Kombination unter welchen Bedingungen am besten funktioniert".

Vom Windrad ins Elektroauto

Die Technik ist dabei nicht völlig neu: Zunächst wurde es in Windkraftanlagen eingesetzt, um die Schwingungen der Bauteile zu dämpfen. Nun übertragen die Magdeburger Forschenden das Prinzip auf die Leistungselektronik von Elektroautos. Allein in Deutschland fallen jährlich rund 50 Millionen Altreifen an. Nur ein kleiner Teil der alten wird wiederverwendet oder runderneuert. Das meiste wird z.B. in Zementwerken verbrannt oder landet als Matten auf Sport- oder Spielplätzen. Mit dem neuen Verfahren würde ein weiterer Verwendungszweck hinzukommen.

Neben dem Einsatz in Elektroautos sei künftig auch die Verwendung in Wechselrichtern oder Steuergeräten denkbar, überall dort, wo störende Schwingungen in Elektronik entstehen. Langfristig könnte der Ansatz weit über Elektroautos hinaus Anwendung finden – überall dort, wo elektrische Systeme Schwingungen ausgesetzt sind.

Nächste Schritte bis zur Serienreife

Bis zu einer Anwendung in Serienfahrzeugen ist es allerdings noch ein weiter Weg. „Noch steht die Technik am Anfang", heißt es aus dem Forschungsteam. Bevor das Granulat in einem Serienmodell zum Einsatz kommen könnte, müssten Dauerhaltbarkeit, Langzeitverhalten unter Temperaturschwankungen sowie die Auswirkungen auf andere Komponenten umfassend geprüft werden.