Das Kürzel „HDF“ leitet sich vom englischen „high damping foam“ ab und bezeichnet akustisch hoch-dämpfende Schäume, die in der Lage sind, Geräusche verursachende Vibrationen und Schwingungen extrem schnell und effizient zu dämpfen, sie sozusagen „akustisch auszulöschen“. Die Idee zur Entwicklung des Materials hat ihren Ursprung im anhaltenden Trend zum automobilen Leichtbau: Um Gewicht einzusparen, verwenden die Entwicklungsingenieure der Automobilhersteller immer dünnere Bleche oder weichen auf leichtere Materialien wie Aluminium und Magnesium aus. Diese neuen Materialqualitäten weisen aber meist eine schlechtere Akustik auf, die sich beim Fahrbetrieb für die Insassen negativ bemerkbar macht.

Kampf dem Orgelpfeiffen-Effekt
Verursacher von akustischen Störungen sind neben zuschlagenden Autotüren vor allem der Motor, der Getriebestrang, die Achsen sowie viele kleine Stellmotoren. Letztere dienen zum Verstellen von Sitzen und Fenstern oder zum Antrieb des Heizungsgebläses. In Form von Schwingungen wandern die akustischen Störungen an andere Stellen des Fahrzeugs, wo sie dann von den Insassen wahrgenommen werden können. Solche Schallübertragungswege resultieren unter anderem aus den für die Sicherheit des Fahrzeugchassis notwendigen Hohlraumprofilen. Wie Orgelpfeifen können diese als Klangleiter fungieren und die ursprünglichen Störgeräusche noch einmal verstärken.

Bisher versuchen die Automobilentwickler diesem Effekt durch den Einbau von Abschottteilen entgegenzuwirken. Dabei handelt es sich um in der Hitze aufschäumende, polymere Materialien, die die Hohlräume ausfüllen und abdichten, so dass der Schall nicht mehr weitergeleitet werden kann. Die Auslegung und Konstruktion dieser Abschottteile ist jedoch zeitaufwändig und kostenintensiv.

Dämmt den Schall dort, wo er entsteht
Mit Terophon HDF bietet Henkel nun ein innovatives Material an, das bei den Ursachen ansetzt, anstatt die Symptome zu bekämpfen. Es dämmt den Schall bereits dort ein, wo er entsteht. Um das zu erreichen, müssen Vibrationen schnell und vollständig ausgeschaltet werden. Idealerweise geschieht dies innerhalb eines Schwingungszyklus, der nur wenige Bruchteile einer Sekunde dauert. Ein einfaches Experiment veranschaulicht die Wirkungsweise: Eine Stahlkugel prallt aus etwa 50 cm Höhe auf eine wenige Millimeter flache Matte aus Terophon HDF und springt von dort nicht mehr zurück, sondern bleibt sofort liegen. Das gleiche Experiment mit einem herkömmlichen Abschottschaum bringt den Experimentator in die Schwierigkeit, die vom Schaum wieder hochspringende Kugel schnell einzufangen, bevor sie sich über die Tischkante hinweg auf die Reise unter den Experimentiertisch begibt.

Das neue Terophon HDF kann im Fahrzeug an verschiedenen Stellen vorteilhaft eingesetzt werden, zum Beispiel in Türen und Dächern, deren Resonanzraum wie die Membran eines großen Lautsprechers wirken kann, sowie in den vorderen hohlen Längsträgern im Motorenraum bzw. im Motorengestell, um den Orgelpfeifen-Effekt zu vermeiden. Auch bei den Hohlraumträgern des Fahrzeugchassis kann der Schaum Verwendung finden. Die Vorteile für den Automobilhersteller sind vielfältig: Neben der Verbesserung des akustischen Fahrkomforts ermöglicht der Einsatz von Terophon HDF eine Verringerung des Fahrzeuggewichts und reduziert gleichzeitig den Materialverbrauch von herkömmlichen Materialien wie Bitumen.

Vorteile beim Leichtbau
Während sich die akustischen Verbesserungen durch die effiziente Eindämmung der Vibrationen und Schwingungen direkt nachvollziehen lassen, bedürfen die zuletzt genannten Vorteile einer Erläuterung. So wird das Leichtbaukonzept der Automobilhersteller unterstützt, indem den damit verbundenen akustischen Nachteilen durch den Einsatz des hochwirksamen und leichtgewichtigen Dämpfungsschaums Terophon HDF gezielt entgegengewirkt wird. Ein Beispiel aus der Praxis: Bei einer Fahrzeugtür wird serienmäßig eine akustische Bedämpfungsmatte mit einem Gewicht von rund 500 Gramm pro Tür eingebaut. Darauf kann komplett verzichtet werden, wenn stattdessen der Unterfütterungs¬klebstoff nahezu gewichtsgleich durch das neue Terophon HDF ersetzt wird. Bei einer viertürigen Limousine ergibt sich damit eine Gewichtsersparnis von etwa zwei Kilogramm, die Einsparungen durch eine evtl. mögliche Reduzierung des Blechquerschnittes nicht eingerechnet. Zugleich verbessert sich die akustische Qualität der Tür deutlich, die anhand des Türzuschlag-Geräusches bewertet wird.

Prozesskosten gesenkt
Auch in der Applikation bietet Terophon HDF signifikante Vorteile: Das Produkt wird als Granulat mit einer Haltbarkeit von sechs Monaten ausgeliefert. Es wird nicht  manuell sondern automatisiert mittels direkter Extrusion aufgetragen, was zusätzlich zu allen anderen genannten Vorteilen noch die Prozesskosten erheblich senkt. Nach dem Auftrag durchläuft Terophon HDF störungsfrei verschiedene Stufen der automobilen Fertigungskette, um schließlich im Elektrotauchlackofen bei Temperaturen um die 180°C aufzuschäumen und auszuhärten. Während dieses Prozesses wird ein irreversibler Verbund mit der Automobilkarosserie eingegangen, so dass das innovative Dämpfungsmaterial seine akustische Leistung über den gesamten Lebenszyklus eines Fahrzeuges hinaus erbringen kann.

„Nachdem wir Terophon HDF zunächst in einem „Testmarkt“ erprobt haben, liegt uns nun der globale Auftrag eines namhaften Automobilherstellers vor“, freut sich Bernd Schenzle, Business Manager Akustik & Formteile Europa. „Zusätzlich befindet sich das Produkt bei ausgewählten potentiellen Kunden in der Verifizierungsphase, damit wir seine Leistungsfähigkeit an konkreten Referenzprojekten unter Beweis stellen können.“ Grundsätzlich bietet Terophon HDF vielfältige Anwendungsmöglichkeiten: Neben der Automobilbranche kann auch der Luftfahrzeug-. Nutzfahrzeug- und Schienenfahrzeugbau von dem innovativen Produkt profitieren. Aber auch Anwendungen in anderen Industriebereichen sind denkbar: Wäre es nicht schön eine Spülmaschine zu haben, die man erst hört, wenn ihr „Piepen“ darauf aufmerksam macht, dass sie mit dem Geschirr fertig ist?

Henkel AG & Co. KGaA