Schallabsorber und Schalldämpfer: Innovative akustische Konzepte und Bauteile mit praktischen Anwendungen in konkreten Beispielen PDF
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Helmut V. Fuchs Schallabsorber und Schalldämpfer Helmut V. Fuchs Schallabsorber und Schalldämpfer Innovative akustische Konzepte und Bauteile mit praktischen Anwendungen in konkreten Beispielen 2., wesentlich erweiterte und bearbeitete Auflage Mit 375 Abbildungen und 24 Tabellen 123 Prof. Dr.-Ing. Helmut V. Fuchs Mühlweg 39/1 71093 Weil im Schönbuch [email protected] Bibliografische Information der Deutschen Bibliothek Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.ddb.de abrufbar. ISBN-10(cid:0) 3-540-35493-X Springer Berlin Heidelberg New York ISBN-13(cid:0) 978-3-540-35493-2 Springer Berlin Heidelberg New York ISBN-10 3-540-40330-2 1. Aufl. Springer Berlin Heidelberg New York Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder Vervielfältigung auf anderen We- gen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfältigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechts- gesetzes der Bundesrepublik Deutschland vom 9. September 1965 in der jeweils geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsätzlich vergütungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes. Springer ist ein Unternehmen von Springer Science+Business Media springer.de © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2004, 2007 Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Buch berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Sollte in diesem Werk direkt oder indirekt auf Gesetze, Vorschriften oder Richtlinien (z. B. DIN, VDI, VDE) Bezug genommen oder aus ihnen zitiert worden sein, so kann der Verlag keine Gewähr für die Richtigkeit, Vollständigkeit oderAktualität übernehmen. Es empfiehlt sich, gegebenenfalls für die eigenen Arbeiten die vollständigen Vorschriften oder Richtlinien in der jeweils gültigen Fassung hinzuzuziehen. Satz und Herstellung: LE-TEX, Jelonek, Schmidt & Vöckler GbR, Leipzig Einbandgestaltung: medionet AG, Berlin Einbandillustration: Steffen Weber, triagonale, Halle (Saale) Gedruckt auf säurefreiem Papier 68/3100 YL – 5 4 3 2 1 0 Vorwort Geräusch-Emissionen sind eine lästige Randerscheinung fast aller techni- schen Errungenschaften des Menschen. Lärmbekämpfung an Maschinen und Anlagen gehört deshalb zu den notwendigen Übeln, denen man sich als Hersteller oder Verursacher zu widmen hat. Da Geräuscharmut aber nicht zu den hervorstechendsten Qualitätsmerkmalen eines Gerätes gehört, verursachen schalltechnische Maßnahmen zwar häufig erhebliche Kosten, bringen jedoch nur selten entsprechenden Mehrerlös. Auch bei der bau- und raumakustischen Gestaltung von Gebäuden sehen Architekten und Bauherren nur selten einen triftigen Grund für planerische Zugeständnisse oder auch nur geringfügigen Mehraufwand. Entsprechend gering ist daher i.A. die Wertschätzung derjenigen Ingenieure, die sich mit der Minderung des Lärms oder der Erhöhung der akustischen Behaglichkeit in den ver- schiedenen Lebensbereichen beschäftigen. Die Akustik gilt gerade dort als brotlose Kunst, wo sie wissenschaftlich an vorderster Front betrieben wird. Besonders wenn sie, wie in vielen neuen Fakultäten der Hochschu- len, als eine der ausgesprochen unproduktiven Fachdisziplinen des Um- weltschutzes auftritt, wird sie von manchen als gerade noch förderungs- würdig, von den meisten aber als entbehrlich angesehen. Nur wenige vermuten hier ein Arbeitsfeld für umwälzende Innovationen oder gar lukrative neue Produkte. Es mag daher verwundern, daß sich eine Abteilung für technische Akus- tik und Raumakustik des Fraunhofer IBP überwiegend nicht mit öffentli- cher, sondern mit privater Unterstützung über 25 Jahre aufbauen ließ. Dies wurde möglich, weil man sich nicht damit begnügte, ein akustisches Prob- lem einer wissenschaftlichen Klärung näher zu bringen,durch Analysen und Versuchsreihen eine grundsätzliche Lösung aufzuzeigen, im Labor einen Prototypen auf die Beine zu stellen und beim Patentamt etwas anzumelden, es im Übrigen aber bei eindrucksvollen Veröffentlichungen in der einen oder anderen Form zu belassen, so als wäre es Sache anderer, vielleicht weniger ingeniöser Techniker, die neuen Erkenntnisse als Pro- dukt auf dem Markt praktisch umzusetzen. Nach diesem von Akustikern weltweit favorisierten Modell B (Tabelle 1) landen unzählige „Halbfabri- kate“ in Zeitschriften und Büchern wie in einem Museum für unerschwing- liche Preziosen oder auf einer Deponie für unverkäufliche Kuriositäten. VI Vorwort Nützlicher können sich Akustiker für Wirtschaft und Industrie machen, wenn sie ihre Fachkompetenz nach Modell A als diverse Dienstleistungen prüfend, beratend und anderweitig unterstützend bei Bedarf und nach Aufwand dem jeweiligen Marktteilnehmer anzubieten verstehen. Zu einer echten Kooperation zwischen Forschung und Entwicklung kommt es auf diesem Wege aber ebenso wenig wie zur wirklichen Beteiligung an einem Markterfolg. Dagegen favorisiert eine Gruppe von über 20 Wissenschaft- lern, Ingenieuren und Technikern des IBP das Modell C gemäß Tabelle 1. Man greift akute schalltechnische Probleme von einiger Relevanz und Tragweite auf und erarbeitet innovative Werkzeuge und Materialien zu ihrer Lösung. Erst mit einem exemplarischen Prototyp und demonstrativen Umsetzungs-Projekten sucht man sich den dazu passenden Industrie-Part- ner und schließt mit ihm einen langfristigen Lizenz-, Know-how- und Kooperations-Vertrag ab. Nach dem Modell C sind so bereits 14 Alternative Faserfreie Absorber ALFA nach Abb. 1 bis zur Serienreife entwickelt worden. Die neuartigen Schallabsorber und Schalldämpfer erfüllen offenbar einen dringlichen Be- darf in einem Markt, der überwiegend von Materialen und Bauteilen be- herrscht wird, deren Konzeption bereits 40 bis 50 Jahre alt ist. Jedenfalls konnte mit ihrer Hilfe, auch in Zeiten leerer öffentlicher Kassen und eines danieder liegenden Baumarktes, einiges zur Bekämpfung der viel beklag- ten Lärmbelastung des Menschen erreicht und mehr als 10 kleinen und mittleren Unternehmen eine neue oder zusätzliche Operationsbasis ge- schaffen werden. Nach 3 öffentlichen ALFA-Kolloquien in Stuttgart [2–4] und einer ersten Plattform Innovative Akustik PIA in Beijing [5] wurden auch schon erste Schritte zur Globalisierung dieser Allianz getan [6–11]. Einer raschen Umsetzung der Innovationen standen allerdings geltende Normen und Richtlinien als Abbildung der konventionellen Technologien, aber auch vorherrschende Lehrmeinungen im Wege. Auch wurden, für manchen Fachmann wohl abschreckend, die Neuerungen oft wie etwas den überkommenen faserigen/porösen Schallabsorbern Entgegengesetztes pub- liziert. Eine zusammenhängende Darstellung aller schalldämpfenden Prin- zipien und Erzeugnisse mit ihren jeweiligen Anwendungsvorteilen fehlte dagegen bisher. Sie wurde erst in der 3. Auflage des Taschenbuches der Technischen Akustik [12] und in einem 6-teiligen Repetitorium in der Zeitschrift Bauphysik [13] nachgeholt. Eine besonders schnelle Umsetzung in die industrielle Praxis gelang mit neuartigen, hoch absorbierenden Auskleidungen für Akustik-Prüfstände in vielen Forschungs- und Entwicklungslabors der Automobil-Hersteller und -Zulieferer. Das kam nicht überraschend – arbeiten doch hier bei weitem die meisten Akustiker, und zwar unter großer Wertschätzung des Manage- ments, weil Lärmminderung und akustischer Komfort (auch unter dem Vorwort VII Begriff „sound design“) in der Kraftfahrzeug-Branche tatsächlich einen sehr hohen Stellenwert besitzt. In der 1. Auflage dieses Werkes standen daher schon die Verbundplat- ten-Resonatoren und Breitband-Kompaktabsorber und ihre Integration in reflexionsarmen Messräumen im Vordergrund. Ihre außerordentliche Wirksamkeit – bei geringster Bautiefe – brachte sie aber auch in kommu- nikationsintensiv genutzten Räumen wie z.B. Büros, Schulen und Musi- zierräumen immer mehr zum Einsatz. In dieser 2. Auflage wurden deshalb der Grundlagenteil vor allem um die große Familie der Mikroperforierten Absorber ergänzt und ein neuer Anwendungsteil Innovative Raum-Akustik als Kap. 11 hinzugefügt. Aber auch im Bereich der Schalldämpfer haben sich – wiederum in en- ger Kooperation mit kompetenten Industriepartnern – besonders zur Ver- besserung ihrer Wirksamkeit bei tiefen Frequenzen und ihrer Beständigkeit gegenüber aggressiven oder stark verschmutzenden Fluiden viel verspre- chende Alternativen entwickeln lassen. So wurden im Grundlagenteil die Ausführungen über Platten-Resonatoren erweitert und zwei Kapitel über Interferenz-Dämpfer bzw. Aktive Resonatoren eingefügt. In einem dritten Anwendungsteil (Kap. 13) geht es u.A. um Energie sparende und Kosten senkende Kanal-Auskleidungen in raumlufttechnischen (RLT) und pro- zesslufttechnischen (PLT) Anlagen. Entsprechend den Ergänzungen zur 2. Auflage ist der Kreis derer ge- wachsen, denen der Autor für ihre jahrelange Unterstützung im Fraunhofer IBP zu danken hat. Für die Gruppe „Raumakustik“ sei hier stellvertretend deren jetziger Leiter Horst Drotleff (in der Nachfolge von Frau Zha Xue- qin) genannt. Als Leiter der Gruppe „Schalldämpfer“ haben im IBP nach- einander UlrichAckermann,DietmarEckoldt und PeterBrandstätt wesent- lich zur Entwicklung und Umsetzung neuer Konzepte und Produkte beigetragen. Philip Leistner, der als Leiter der Gruppe „Signalverarbei- tung“ die Familie der Aktiven Schalldämpfer bis zur Anwendung in Gerä- ten und Anlagen betreut hat, ist wie allen ehemaligen Mitarbeitern zu dan- ken und zu wünschen, dass sie den Nährboden für fruchtbare Innovationen in der Akustik noch vertiefen und die Industrie-Kooperationen erfolgreich weiterführen können. Dass dieses Werk dem Verlag (fast) druckfertig über- geben werden kann, verdankt der Autor der Unterstützung durch Frau MagdalenaNiewrzoll. Was noch zu korrigieren war, besorgte Frau Monika Riepl vorbildlich. Weil im Schönbuch, Mai 2006 Helmut Fuchs VIII Vorwort Abb. 1. Alternative Faserfreie Absorber ALFA für die Raumakustik und den Techni- schen Schallschutz [7] Vorwort IX Tabelle 1. Wege zur Umsetzung von Innovationen aus der Forschung in den Markt mit Industriepartnern über Dienstleistungen (DL) und Lizenz-, Know-how- und Ko- operationsverträge (LV) [1]
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