Wzmożony ruch drogowy powoduje, że konstruktorzy samochodów muszą stosować skuteczne rozwiązania dźwiękochłonne. Zbyt duży hałas może być męczący i powodować stres, wpływając negatywnie na koncentrację kierowcy, a co za tym idzie – także na bezpieczeństwo drogowe. Kolejnym aspektem jest rozwój systemów audio zapewniających doskonałą jakość dźwięku, a także rosnące oczekiwania odbiorców związane z luksusowym doświadczeniem jazdy. Niezwykle ważną rolę w tym zakresie odgrywają nowoczesne spienione tworzywa, które skutecznie redukują hałas i wibracje, a dzięki komórkowej budowie nie zwiększają masy własnej pojazdu.
Hałas w samochodach – źródła i wpływ na komfort
Hałas w samochodzie może pochodzić z wielu różnych źródeł, a jego intensywność zależy od konstrukcji pojazdu, prędkości jazdy czy warunków pogodowych. Głównymi źródłami hałasu są zazwyczaj elementy układu napędowego. Drgania silnika, skrzyni biegów, wentylatorów chłodnicy oraz innych elementów mechanicznych są przenoszone na karoserię, a stąd do kabiny. W samochodzie słyszalny jest także dźwięk toczenia się opon po nawierzchni, a jego natężenie w dużej mierze zależy od prędkości, jakości drogi czy nawet struktury bieżnika. W tym kontekście warto również wspomnieć o zjawisku „air pumping”. Powietrze uwięzione w rowkach bieżnika jest cyklicznie sprężane i rozprężane, co powoduje dodatkowy hałas. Dźwięki przenoszone z układu jezdnego są często dodatkowo potęgowane przez konstrukcje drzwi i nadkoli, które mogą powodować rezonans. Kolejnym czynnikiem jest szum powietrza opływającego karoserię, co może być dokuczliwe przy dużych prędkościach. Wszelkiego rodzaju nieprzyjemne hałasy mogą także powodować nieszczelności w drzwiach i oknach pojazdu, a także drgania źle spasowanych elementów wnętrza, takich jak deska rozdzielcza czy tapicerka.
Nadmierny hałas może rozpraszać kierowcę, co zwiększa ryzyko popełnienia błędów. Długotrwała ekspozycja na nieprzyjemne dźwięki powoduje zmęczenie, co prowadzi do obniżenia refleksu i zwiększenia poziomu stresu. Duże i częste obciążenie hałasem np. podczas długich tras czy codziennych dojazdów do pracy może powodować nawet podwyższenie ciśnienie krwi, bóle głowy oraz problemy ze snem. Odpowiednio zaprojektowane systemy wyciszenia samochodu redukują hałas zewnętrzny, a także poprawiają odbiór muzyki oraz jakość rozmowy z pasażerami, co przyczynia się do poprawy komfortu podróżowania.
Nowoczesne technologie dźwiękochłonne w motoryzacji
Nowoczesne technologie akustyczne można podzielić na pasywne i aktywne. Do pierwszych z nich należą specjalne materiały wyciszające auto w postaci pianek poliuretanowych, polipropylenowych i melaminowych, które redukują pogłos i szumy. Ich dużą zaletą jest minimalny ciężar i łatwość montażu, a przy tym duża skuteczność pochłaniania dźwięków o wysokich częstotliwościach. Coraz częstsze zastosowanie znajdują także pianki z nanomateriałami, w których efektywniejsze pochłanianie dźwięku gwarantują nanocząsteczki. W kontekście zrównoważonego rozwoju producenci coraz chętniej sięgają po biodegradowalne spienione materiały. W kontekście technologii pasywnych można również wspomnieć o tradycyjnych matach bitumicznych i kauczukowych, których zadaniem jest tłumienie wibracji i hałasu niskiej częstotliwości, jednak ich zastosowanie w samochodach jest coraz bardziej ograniczane ze względu na relatywnie duży ciężar.
W kontekście akustyki wnętrz nowoczesnych pojazdów nie sposób nie wspomnieć o alternatywnych rozwiązaniach, jak systemy aktywnej redukcji hałasu ANC. Wykorzystują one mikrofony i głośniki do generowania fal dźwiękowych neutralizujących hałas. Urządzenia te są rozmieszczone w strategicznych miejscach wnętrza, co pozwala na kreowanie efektu dźwięku przestrzennego. Zaawansowane algorytmy DSP (digital signal processing) sprawiają, że dźwięk jest rozdzielany na oddzielne kanały, symulując naturalną przestrzeń, jak podczas koncertu na żywo. Eksperymenty nad tą technologią prowadzi m.in. Tesla. Warto również wspomnieć o systemach wirtualizacji przestrzennej. Dzięki zastosowaniu cyfrowych filtrów oraz sztucznej inteligencji charakterystyka dźwięku jest dostosowywana do konkretnego układu wnętrza pojazdu. W efekcie dźwięk „otula” pasażerów, polepszając wrażenia słuchowe. Takie rozwiązania można znaleźć w luksusowych modelach BMW czy Mercedes-Benz.
Ekologiczne aspekty materiałów dźwiękochłonnych
Materiały dźwiękochłonne nie tylko pozwalają poprawić wyciszenie auta, ale też stały się ważnym elementem strategii proekologicznych w przemyśle motoryzacyjnym. Istotna obecnie jest zarówno wydajność izolacji akustycznej, jak i ograniczenie jej wpływu na środowisko przez cały cykl życia. Widoczny jest szczególnie wyraźny nacisk na wykorzystanie surowców odnawialnych oraz materiałów, które można poddać recyklingowi lub ulegających biodegradacji w sposób przyjazny środowisku. Wśród takich zrównoważonych rozwiązań można wymienić monomateriałowe pianki EPP, które są w 100% przydatne do recyklingu czy elementy z biodegradowalnych tworzyw stosowane zamiast tradycyjnych pianek poliuretanowych. Materiały przydatne do recyklingu nie tylko wyróżniają się mniejszym śladem węglowym już na etapie pozyskania surowców, lecz także umożliwiają wdrażanie zasad gospodarki o obiegu zamkniętym. Warto zaznaczyć, że nowoczesne technologie wytwarzania materiałów akustycznych przyczyniają się do zmniejszenia śladu węglowego pojazdu na kilku etapach, od wytwarzania poprzez eksploatację, aż po utylizację.
Dzięki zastosowaniu najnowocześniejszych technologii wtrysku pneumatycznego można zoptymalizować zużycie wody, obniżyć temperaturę procesu spieniania czy zminimalizować ilość odpadów produkcyjnych. Wykorzystywanie odnawialnych źródeł energii na liniach produkcyjnych dodatkowo przyczynia się do redukcji emisji CO2 związanych z wytwarzaniem materiałów. Lżejsze piankowe elementy pozwalają obniżyć masę całego pojazdu, co ma bezpośredni wpływ na redukcję spalania (lub zużycie energii w pojazdach hybrydowych i elektrycznych) i ślad węglowy podczas eksploatacji. Natomiast po zakończeniu użytkowania pojazdu komponenty te mogą być łatwo ponownie wykorzystane w nowych samochodach. Technologie umożliwiające wtórne przetwarzanie to idealna odpowiedź na wciąż zaostrzane wymagania Unii Europejskiej związane z Zielonym Ładem, jak np. dyrektywa w sprawie pojazdów wycofanych z eksploatacji, w której zaleca się, by co najmniej 25% użytych do budowy pojazdu tworzyw sztucznych pochodziło z recyklingu.
Nasze podejście do innowacji i recyklingu
Knauf Automotive konsekwentnie stawia na innowacje i zrównoważony rozwój, łącząc nowoczesne technologie produkcji materiałów akustycznych z podejściem opartym na recyklingu i ekologicznych surowcach. W Centrum Innowacji ID Lab, które stanowi przestrzeń badawczo-rozwojową dedykowaną innowacjom, poszukujemy nowych rozwiązań, takich jak m.in. spienione tworzywa sztuczne z dodatkiem surowców z recyklingu czy opartych na bilansie biomasy. Nasi eksperci opracowują rozwiązania, które nie tylko spełniają najwyższe wymagania techniczne i jakościowe, ale także przyczyniają się do zmniejszenia śladu węglowego pojazdu. Laboratorium skupia się także na optymalizacji procesów produkcyjnych z wykorzystaniem nowoczesnych narzędzi, takich jak symulacje numeryczne, skanery 3D oraz druk 3D, co pozwala na szybsze wdrażanie nowych, ekologicznych rozwiązań. Celem działań ID Lab jest również dostosowanie właściwości materiałów do specyficznych potrzeb klientów w branży motoryzacyjnej, przy uwzględnieniu aspektów związanych z efektywnością energetyczną oraz możliwością recyklingu na koniec cyklu życia produktu. Centrum Innowacji ID Lab oferuje przy tym wsparcie na każdym etapie projektowania i wdrażania rozwiązań, od doboru materiałów poprzez prototypowanie, aż po finalną implementację na liniach produkcyjnych. Dzięki temu klienci Knauf Automotive mogą zawsze skorzystać z technologii, które nie tylko zapewniają skuteczne wyciszenie samochodu, ale również wpisują się w strategie ochrony środowiska i gospodarki o obiegu zamkniętym. W efekcie wdrażane rozwiązania przyczyniają się do redukcji emisji CO2, mniejszego zużycia surowców kopalnych oraz lepszego zarządzania cyklem życia produktu. Ponadto dysponujemy odpowiednimi cyfrowymi narzędziami, które pozwalają obliczyć wpływ produktu na środowisko. Przeprowadzamy analizy w oparciu o model LCA zgodnie z normą EN 15804:2012+A2:2019, a także jesteśmy w stanie dostarczyć deklaracje środowiskowe EPD, które zawierają dokładne informacje o śladzie węglowym danego wyrobu w fazach produkcji, transportu, eksploatacji i utylizacji.
Korzyści z poprawionej akustyki w samochodach
W dzisiejszych czasach optymalna izolacja akustyczna w samochodach nie jest już tylko luksusowym dodatkiem, lecz istotnym elementem wpływającym na zdrowie, komfort podróży i wartość pojazdu. Niższy poziom hałasu w kabinie ogranicza stres, zmniejsza zmęczenie i poprawia koncentrację kierowcy, co ma znaczenie zwłaszcza przy długich podróżach. Ponadto możliwość swobodnego korzystania z systemów audio zapewnia przyjemne doznania podczas korzystania z pojazdu. Zaawansowane systemy dźwięku przestrzennego w połączeniu z doskonałym wyciszeniem samochodu umożliwiają osiągnięcie najlepszej jakości doświadczeń akustycznych. W praktyce przekłada się to na satysfakcjonujące doznania słuchowe, co podnosi ogólną ocenę jakości danego pojazdu. Warto dodać, że doskonała akustyka wnętrza jest dziś dla wielu osób ważnym czynnikiem decydującym o wyborze danego modelu samochodu. Pojazdy, które oferują doskonałe warunki akustyczne, często są postrzegane jako bardziej luksusowe i zaawansowane technologicznie. Przekłada się to na wyższą wartość rynkową danego modelu, nawet po upływie czasu.
Wyciszenie samochodu – FAQ
1) Jakie materiały dźwiękochłonne są najczęściej stosowane w nowoczesnych pojazdach?
W nowoczesnych pojazdach wykorzystywane są różnorodne materiały dźwiękochłonne, jak np. pianki akustyczne – poliuretanowe, polipropylenowe czy melaminowe. Coraz częściej zastosowanie znajdują także biodegradowalne spienione tworzywa, które nie tylko redukują hałas, lecz także minimalizują wpływ samochodu na środowisko. Kolejne rozwiązania to maty bitumiczne, kauczukowe, a także stosowane w nadkolach tworzywa sztuczne z właściwościami dźwiękochłonnymi. Producenci stosują także specjalne technologie szyb akustycznych stosowanych szczególnie w pojazdach segmentu premium.
2) W jaki sposób materiały dźwiękochłonne przyczyniają się do redukcji hałasu i poprawy komfortu w pojazdach?
Zastosowanie materiałów dźwiękochłonnych pozwala na skuteczne tłumienie dźwięków pochodzących z różnych źródeł, takich jak silnik, opony, wiatr czy elementy mechaniczne. Pochłaniają one fale dźwiękowe, zmniejszając ich odbicie i rozpraszanie wewnątrz kabiny. Dzięki temu wnętrze pojazdu staje się cichsze, co poprawia komfort podróży. Maty bitumiczne, kauczukowe oraz laminowane szyby skutecznie blokują przenikanie hałasu z zewnątrz do wnętrza pojazdu. Natomiast wyciszenie nadkoli i wyciszenie podłogi pozwala na ograniczenie dźwięków generowanych przez opony i nawierzchnię drogi. Dzięki zastosowaniu odpowiednich materiałów wygłuszających, wnętrze pojazdu staje się bardziej przyjazne dla systemów audio. Redukcja pogłosu i echa sprawia, że dźwięk jest czystszy i bardziej wyrazisty.
3) Jakie korzyści dla wydajności samochodu niesie zastosowanie materiałów dźwiękochłonnych w produkcji komponentów motoryzacyjnych?
Nowoczesne materiały wygłuszające są coraz lżejsze, dzięki czemu nie zwiększają dodatkowo masy samochodu. Lżejszy pojazd zużywa mniej paliwa lub energii elektrycznej, co przekłada się na większą efektywność i niższe emisje spalin. Ponadto materiały dźwiękochłonne stosowane w nadkolach, podwoziu i wyciszeniu drzwi samochodowych pomagają zredukować hałas aerodynamiczny, co wpływa na większy komfort jazdy przy wyższych prędkościach. Wyciszenie komory silnika zmniejsza rezonans i wibracje, co może także poprawić efektywność pracy jednostki napędowej. Zmniejszenie hałasu zwiększa również prawdopodobieństwo wykrycia ewentualnych usterek, gdyż można łatwiej wychwycić wszelkie zmiany w pracy pojazdu.
4) Jakie innowacyjne technologie akustyczne mogą wspierać zwiększenie efektywności i komfortu podróży w nowoczesnych pojazdach?
Nowoczesne technologie akustyczne odgrywają kluczową rolę w poprawie komfortu podróży i efektywności pojazdów. Na przykład systemy ANC wykorzystują mikrofony do monitorowania hałasu w kabinie i generują fale dźwiękowe o przeciwnej fazie, które neutralizują niepożądane dźwięki. Technologia ta jest szczególnie skuteczna w eliminacji szumów silnika, opon i wiatru, co znacząco poprawia komfort podróży. Nowoczesne pianki akustyczne, takie jak np. EPP są projektowane z myślą o efektywnej absorpcji dźwięku przy jednoczesnym zmniejszeniu wpływu na środowisko. Wykorzystanie materiałów w pełni przydatnych do recyklingu pozwala na redukcję śladu węglowego pojazdu. Zaawansowane systemy audio, takie jak Dolby Atmos czy dźwięk 3D, zapewniają realistyczne wrażenia akustyczne, poprawiając jakość muzyki i komunikacji w kabinie. Dzięki precyzyjnemu rozmieszczeniu głośników, pasażerowie mogą cieszyć się immersyjnym dźwiękiem bez zakłóceń.
5) W jaki sposób wprowadzenie materiałów dźwiękochłonnych wpływa na trwałość i niezawodność komponentów motoryzacyjnych?
Materiały dźwiękochłonne nie tylko poprawiają komfort jazdy, ale także wpływają na trwałość i niezawodność komponentów w samochodzie. Materiały wygłuszające, takie jak pianki EPP, redukują drgania przenoszone przez silnik, zawieszenie i inne elementy. Dzięki temu zmniejsza się ryzyko mikropęknięć i przedwczesnego zużycia podzespołów. Niektóre materiały dźwiękochłonne, jak np. akustyczne nadkola z tworzyw sztucznych, chronią elementy pojazdu przed wilgocią, solą drogową i chemikaliami, co wydłuża ich żywotność. Dobrze zaprojektowane materiały wygłuszające poprawiają przepływ powietrza wokół pojazdu, co zmniejsza hałas aerodynamiczny i poprawia stabilność pojazdu przy wyższych prędkościach. Niektóre rozwiązania dźwiękochłonne pełnią jednocześnie funkcję izolacji termicznej, co pomaga w utrzymaniu optymalnej temperatury pracy komponentów, zmniejszając ryzyko przegrzania. Dzięki redukcji hałasu, wibracji i ochronie przed czynnikami zewnętrznymi, komponenty motoryzacyjne zużywają się wolniej, co przekłada się na mniejsze koszty eksploatacji i dłuższą żywotność pojazdu.