Una revolución silenciosa: neutralización del ruido, vibraciones y asperezas en el diseño de vehículos

Un enfoque estratégico para reducir NVH en vehículos

Cada material presenta un comportamiento de amortiguamiento único, es decir, su capacidad para absorber impactos y ondas sonoras y así evitar la transmisión de ruido estructural y aerotransportado en vehículos. Este comportamiento depende de factores como la absorción de humedad, rigidez y propiedades de amortiguamiento. Por supuesto, dicho comportamiento de amortiguamiento debe equilibrarse con otros requisitos de diseño, tales como la aligeración, la robustez del material y la resistencia a la hidrólisis. Por lo tanto, una selección estratégica de materiales puede marcar la diferencia entre un viaje incómodo y ruidoso y una experiencia suave y relajante, ayudando a los fabricantes de automóviles a satisfacer las expectativas actuales de confort de los usuarios.

Comprendiendo NVH y los efectos de los diferentes rangos de frecuencia:

• Las vibraciones se producen en rangos de baja frecuencia, por debajo de 100 hertzios (Hz), y pueden percibirse físicamente a través de puntos de contacto como el volante o los paneles de las puertas.
• El fenómeno conocido como 'harshness' representa un rango de frecuencia intermedio, desde 10 Hz hasta varios cientos de Hz, generando sonidos desagradables que resultan especialmente molestos para el oído humano.
• El ruido opera en frecuencias elevadas, cubriendo el rango de audición humana (hasta ~20 kHz).

¿Qué propiedades de los materiales influyen en el comportamiento NVH?

Los plásticos estándar ya amortiguan las vibraciones mucho mejor que los metales como el acero o el aluminio, y hay tres factores clave que pueden modificarse para optimizar el comportamiento NVH. En primer lugar, la rigidez determina la facilidad con la que las vibraciones se transmiten a través de un componente. Los materiales más rígidos pueden resistir mejor la vibración, pero también pueden transmitirla con mayor facilidad. Un cambio en la rigidez, ya sea mediante el diseño y/o el material, conlleva diferentes comportamientos de resonancia. En segundo lugar, la capacidad de amortiguación evalúa cuán eficazmente un material absorbe la energía vibratoria en lugar de transmitirla. En tercer lugar, el peso afecta a la frecuencia natural de vibración de los componentes, de modo que las piezas más ligeras vibran a frecuencias más altas y las más pesadas a frecuencias más bajas.

Impactos clave del ruido, vibraciones y harshness incluyen:

• Experiencia de conducción desagradable
• Incremento de la fatiga y distracción del conductor
• Percepción reducida de la calidad del vehículo
• Fatiga y fallo de componentes

Temperatura y humedad: El reto medioambiental

Las propiedades de los materiales no son constantes en todas las condiciones de operación. Los polímeros como poliamidas PA6, PA66, PPA y PA410 absorben humedad, lo que afecta tanto el comportamiento de amortiguación como la rigidez. Esto resulta especialmente relevante ya que las condiciones ambientalesLas condiciones en el interior del vehículo pueden variar significativamente. Los componentes interiores funcionan entre la temperatura ambiente y hasta 60-70°C, los sistemas de suspensión pueden alcanzar los 110°C, mientras que las carcasas de engranajes y bombas pueden llegar a temperaturas aún más elevadas. Debido a esta variabilidad, no existe una única solución para todas las condiciones; los materiales deben seleccionarse según los requerimientos específicos de cada aplicación. Esta es la base conceptual de nuestra cartera especializada de materiales NVH. Nuestros materiales NVH especializados ofrecen valores de amortiguación significativamente superiores a sus equivalentes estándar, así como en un rango de temperatura más amplio, lo que los hace menos sensibles al desafío mencionado anteriormente.

Cómo seleccionar el material optimizado para NVH adecuado para su aplicación

En lo que respecta a NVH, los ingenieros de diseño de vehículos buscan materiales que absorban eficazmente las vibraciones, proporcionando a la vez la resistencia estructural y las propiedades mecánicas necesarias para los componentes automotrices. Por ello, hemos desarrollado una gama dedicada de grados especializados de alta amortiguación, diseñados para ofrecer un rendimiento NVH optimizado.

Por ejemplo, Akulon® GA-XLG0 proporciona una amortiguación acústica mejorada para componentes interiores en rangos de baja temperatura. EcoPaXX® Q-KXG10 brinda un control excepcional de NVH para aplicaciones de temperatura intermedia, como los sistemas de suspensión. ForTii® NMX33 está orientado a los entornos de temperatura más elevada, incluidas carcasas de engranajes y bombas, manteniendo un rendimiento superior tanto en condiciones acondicionadas como en estado seco.

Del concepto a la producción: soporte integral en el desarrollo

La selección del material adecuado para cada componente es solo el inicio del proceso hacia una gestión eficaz de NVH. Brindamos soporte a los fabricantes de automóviles en todas las fases del desarrollo, desde el concepto inicial hasta la producción en serie. Esto incluye la orientación en la selección de materiales, la ayuda en la evaluación de los costes asociados a la conversión de componentes metálicos a plásticos, la realización de simulaciones avanzadas para predecir el desempeño y la creación de prototipos para ensayos tempranos. Adicionalmente, colaboramos en la realización del análisis modal de fallos y efectos (FMEA) para identificar posibles riesgos de diseño.

El soporte integral de desarrollo de Envalior abarca:

• Desarrollo conceptual
• Diseño de ingeniería detallada
• Análisis y evaluación de desempeño
• Mejora y optimización de procesos
• Validación de componentes y sistemas

Su hoja de ruta hacia el éxito en NVH

La “revolución silenciosa” de la industria automotriz apenas comienza. A medida que los vehículos eléctricos (EV) se adoptan ampliamente y la conducción autónoma transforma los automóviles en "terceros espacios" —más parecidos a una sala de estar que a un medio de transporte—, las expectativas de los consumidores en cuanto a refinamiento aumentan considerablemente. Los fabricantes visionarios ya se preparan para este cambioReconociendo que los vehículos del mañana deben ofrecer un rendimiento ultrasilencioso en cada componente. La selección estratégica de materiales y los principios de diseño correctos desde el primer momento se están volviendo esenciales para los fabricantes que lideran esta evolución. Aquellos que actúen ahora se posicionarán para definir los nuevos estándares de confort y sofisticación automotriz, componente por componente.

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