Een stille revolutie: het neutraliseren van geluid, trillingen en hardheid in voertuigontwerp

Een strategische benadering van NVH-reductie in voertuigen

Elk materiaal heeft een uniek dempend gedrag, oftewel hoe effectief het schokken en geluidsgolven kan absorberen om structurele en luchtgeluidsoverlast in voertuigen te voorkomen. Dit is afhankelijk van factoren zoals vochtopname, stijfheid en dempingseigenschappen. Uiteraard moet dit dempingsgedrag in balans zijn met andere ontwerpcriteria, zoals gewichtsbesparing, materiaalrobustheid en hydrolysebestendigheid. Een strategische benadering van materiaalkeuze kan daarmee het verschil maken tussen een onaangename, lawaaiige rit en een soepele, comfortabele reis – waarmee voertuigfabrikanten kunnen voldoen aan de hedendaagse verwachtingen van de consument ten aanzien van comfort.

Inzicht in NVH en de effecten van verschillende frequentiebereiken:

• Trillingen treden op in lagere frequentiebereiken onder de 100 hertz (Hz) en zijn fysiek waarneembaar via contactpunten zoals het stuurwiel of de deurpanelen.
• Harshness verwijst naar een intermediair frequentiebereik, van 10 Hz tot enkele honderden Hz, en veroorzaakt onaangename geluiden die bijzonder storend zijn voor het menselijk oor.
• Geluid manifesteert zich in hogere frequenties, die het bereik van het menselijk gehoor omvatten (tot circa 20 kHz).

Welke materiaaleigenschappen beïnvloeden de NVH-prestaties?

Standaard kunststoffen dempen trillingen al aanzienlijk beter dan metalen zoals staal of aluminium, en er zijn drie belangrijke factoren waarmee de NVH-prestaties verfijnd kunnen worden. Ten eerste bepaalt de stijfheid hoe gemakkelijk trillingen zich door een component voortplanten. Stijvere materialen kunnen trillingen beter weerstaan, maar deze mogelijk ook efficiënter overbrengen. Wijzigingen in stijfheid door ontwerp en/of materiaalselectie leiden tot verschillende resonantie-eigenschappen. Ten tweede geeft het dempingsvermogen aan in hoeverre een materiaal vibratie-energie absorbeert in plaats van deze door te geven. Ten derde beïnvloedt het gewicht de natuurlijke trillingsfrequentie van onderdelen, waarbij lichtere componenten bij hogere frequenties trillen en zwaardere onderdelen bij lagere frequenties.

Belangrijkste gevolgen van geluid, trillingen en harshness zijn onder andere:

• Onaangename rijervaring
• Toename van vermoeidheid en afleiding bij bestuurders
• Verminderde kwaliteitsperceptie van het voertuig
• Vermoeiing en uitval van componenten

Temperatuur en vocht: de omgevingsuitdaging

Materiaaleigenschappen zijn niet constant onder alle bedrijfsomstandigheden. Polymeren zoals polyamides PA6, PA66, PPA en PA410 nemen vocht op, wat zowel het dempingsvermogen als de stijfheid beïnvloedt. Dit is met name relevant omdat omgeviDe omstandigheden binnen het voertuig kunnen aanzienlijk variëren. Interieurdelen functioneren tussen kamertemperatuur en tot wel 60-70°C, ophangingssystemen kunnen 110°C bereiken, terwijl tandwiel- en pomphuizen zelfs nog hogere temperaturen aankunnen. Door deze variabiliteit bestaat er geen universele oplossing voor alle omstandigheden; materialen moeten worden geselecteerd op basis van specifieke applicatievereisten. Dit vormt de basis van ons gespecialiseerde NVH-portfolio. Onze gespecialiseerde NVH-materialen bieden aanzienlijk hogere dempingswaarden dan de standaardvarianten, bovendien over een breder temperatuurbereik, waardoor ze minder gevoelig zijn voor de hierboven genoemde uitdaging.

Het vinden van het juiste NVH-geoptimaliseerde materiaal voor uw toepassing

Voor NVH willen voertuigontwerpers materialen die trillingen effectief absorberen en tegelijkertijd de vereiste structurele sterkte en andere mechanische eigenschappen voor automotive componenten behouden. Hiervoor hebben wij een speciaal assortiment van specifieke grades met hoge demping ontwikkeld, ontworpen voor optimale NVH-prestaties.

Zo biedt Akulon® GA-XLG0 verbeterde geluidsdemping voor interieurtoepassingen bij lagere temperatuurbereiken. EcoPaXX® Q-KXG10 levert uitstekende NVH-controle voor toepassingen bij gemiddelde temperaturen, zoals ophangingssystemen. ForTii® NMX33 is geschikt voor de meest veeleisende hoge temperatuurtoepassingen, waaronder tandwiel- en pomphuizen, en behoudt superieure prestaties in zowel geconditioneerde als droge omstandigheden.

Van concept tot productie: Uitgebreide ontwikkelondersteuning

De juiste materiaalkeuze voor het juiste component is slechts het begin van het traject naar succesvol NVH-beheer. Wij ondersteunen automotive OEM’s gedurende elke fase van het ontwikkelproces, van het eerste concept tot en met seriematige productie. Dit omvat begeleiding bij materiaalkeuze, ondersteuning bij kostencalculaties voor conversie van metaal naar kunststof componenten, uitvoeren van geavanceerde simulaties om prestaties te voorspellen en het vervaardigen van prototypes voor vroegtijdige validatie. Daarnaast kunnen wij samen een FMEA (Failure Mode and Effect Analysis) uitvoeren om potentiële ontwerprisico’s te identificeren.

Envalior’s end-to-end ontwikkelondersteuning omvat:

• Conceptontwikkeling
• Gedetailleerd engineeringontwerp
• Prestatieanalyse en evaluatie
• Procesverbetering en -optimalisatie
• Component- en systeemvalidatie

Uw routekaart naar NVH-succes

De ‘stille revolutie’ in de auto-industrie is nog maar net begonnen. Naarmate EV’s breed worden geaccepteerd en autonoom rijden voertuigen transformeert tot ‘derde ruimtes’ – meer woonkamer dan transportmiddel – stijgen de verwachtingen van eindgebruikers voor verfijning enorm. Vooruitstrevende fabrikanten bereiden zich nu al voor op deze omslag.Het is essentieel dat de voertuigen van morgen een fluisterstille werking leveren voor elk onderdeel. Strategische materiaalkeuze en first-time-right ontwerpprincipes worden onmisbaar voor autofabrikanten die deze evolutie aansturen. Degenen die nu handelen, zullen zichzelf positioneren om de nieuwe standaard te definiëren voor automotive comfort en verfijning – component voor component.

Meer weten? Bekijk onze TechXchange webinar met Ron Krotwaar, Advanced Development Expert – Lightweight Solutions, voor het volledige verhaal.

Lees meer over onze services

Krijg direct antwoord op uw materiaaluitdagingen