Noise, Vibration, and Harshness (NVH) sind entscheidende Aspekte der Fahrzeugentwicklung, die maßgeblich zur Wahrnehmung von Qualität und Komfort beitragen. Mit der zunehmenden Elektrifizierung und Automatisierung von Fahrzeugen stehen Ingenieure vor neuen Herausforderungen und Möglichkeiten in der NVH-Optimierung. In diesem Artikel beleuchten wir den aktuellen Stand der NVH-Technologien, stellen innovative Ansätze von führenden Unternehmen vor und geben einen Ausblick auf zukünftige Entwicklungen.
Status Quo der NVH-Optimierung
Die NVH-Optimierung umfasst die Reduktion und Kontrolle von Geräuschen, Vibrationen und Härte, die von verschiedenen Quellen innerhalb und außerhalb des Fahrzeugs verursacht werden. Traditionell lag der Fokus auf mechanischen und aerodynamischen Quellen, doch die Elektrifizierung der Antriebsstränge hat neue NVH-Herausforderungen mit sich gebracht.
Mechanische NVH-Quellen
Mechanische Geräusche und Vibrationen stammen vorwiegend von Verbrennungsmotoren, Getrieben und Fahrwerken. Techniken wie die Verwendung von Dämpfungsmaterialien, optimierte Motorlager und präzise Balancierung der rotierenden Bauteile spielen hier eine zentrale Rolle. Traditionelle Maßnahmen umfassen auch die Strukturoptimierung und das Design von Schwingungsdämpfern.
Elektrische Antriebsstränge und die neue Bedeutung von NVH
Mit der Einführung von Elektrofahrzeugen (EVs) verschiebt sich der NVH-Fokus. Elektromotoren sind zwar leiser, erzeugen jedoch hochfrequente Geräusche, die als unangenehm empfunden werden können. Zudem fehlen die maskierenden Geräusche des Verbrennungsmotors, wodurch andere NVH-Quellen wie Reifen- und Windgeräusche prominenter werden.
Die nahezu geräuschlosen E-Antriebe legen Schwächen in der NVH-Performance offen, die bei konventionellen Fahrzeugen oft verborgen blieben. Dies bedeutet, dass die Anforderungen an die NVH-Optimierung steigen und neue Lösungen erforderlich sind, um den Komfort und die wahrgenommene Qualität zu verbessern.
NVH in der Entwicklung
Bei der Entwicklung von Fahrzeugen und Systemen ist die physikalische Wirkkette, speziell von Geräuschen von zentraler Bedeutung. So etwa bei Schaeffler: „Um aus einer Kundenanforderung bezüglich des späteren Fahrzeuginnengeräuschs den für den Systemzulieferer wichtigen Komponentengrenzwert als akustische Größe bestimmen zu können, muss die gesamte physikalische Wirkkette der Geräuschentstehung rückwärtig beschritten werden. Damit kann der Gesamtfahrzeug-Zielwert auf die Ebene der einzelnen Subsysteme oder Komponenten heruntergebrochen werden.“
Innovative Technologien von führenden Unternehmen
Siemens Digital Industries Software
Siemens bietet umfassende Lösungen zur NVH-Optimierung an, die auf digitalen Zwillingen und Simulationsmodellen basieren. Ihr Simcenter-Portfolio ermöglicht es Ingenieuren, bereits in frühen Entwicklungsphasen NVH-Probleme zu identifizieren und zu beheben. Durch den Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) und maschinellem Lernen (ML) können Vorhersagemodelle kontinuierlich verbessert und angepasst werden.
Bosch
Bosch hat fortschrittliche Lösungen zur aktiven Geräuschkontrolle entwickelt. Das System, bekannt als Active Noise Cancellation (ANC), nutzt Mikrofone und Lautsprecher im Fahrzeug, um störende Geräusche in Echtzeit zu erkennen und durch Gegenschall zu neutralisieren. Diese Technologie wird insbesondere in Elektrofahrzeugen eingesetzt, um hochfrequente Motorgeräusche zu reduzieren.
Continental
Continental fokussiert sich auf innovative Materialien und intelligente Oberflächen, um NVH-Probleme zu lösen. Ihr Akustik-Glas, beispielsweise, reduziert effektiv Wind- und Straßengeräusche. Zudem arbeitet Continental an neuen Reifenmaterialien und -designs, die Vibrationen und Geräusche minimieren.
ZF Friedrichshafen
ZF hat ein adaptives Dämpfungssystem entwickelt, das in der Lage ist, sich an unterschiedliche Fahrbedingungen anzupassen und so die NVH-Eigenschaften zu optimieren. Das CDC (Continuous Damping Control) System passt die Dämpfung in Echtzeit an, was zu einer Reduktion von Vibrationen und Geräuschen führt und gleichzeitig den Fahrkomfort erhöht.
Ausblick auf die Zukunft
Die Zukunft der NVH-Optimierung wird stark von der fortschreitenden Elektrifizierung und Automatisierung beeinflusst. Mit der Einführung autonomer Fahrzeuge werden neue NVH-Herausforderungen entstehen, da die Passagiere mehr Zeit im Fahrzeug verbringen und höhere Komfortansprüche haben werden. Technologien wie Augmented Reality (AR) zur Geräuschvisualisierung und fortschrittliche Sensorik zur Echtzeit-Überwachung von NVH-Eigenschaften werden an Bedeutung gewinnen.
Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen werden weiterhin eine zentrale Rolle spielen, indem sie präzisere Vorhersagen ermöglichen und adaptive Systeme schaffen, die sich dynamisch an veränderte Bedingungen anpassen. Zudem wird die Integration von NVH-Optimierung in die digitale Fahrzeugentwicklung und die Nutzung von Big Data und IoT (Internet of Things) zu noch effizienteren und zielgerichteteren Lösungsansätzen führen.
Mit der steigenden Bedeutung von NVH in der Elektromobilität wird die Branche weiterhin innovative Wege suchen, um den Fahrkomfort zu verbessern und das Fahrerlebnis zu optimieren. Die kommenden Jahre versprechen spannende Entwicklungen und technologische Fortschritte, die die NVH-Optimierung auf ein neues Niveau heben werden.