In der Automobilindustrie gibt es einen Grundsatz: “Ein Auto verkauft sich über die Optik, aber es wird zurückgegeben wegen der Akustik.” Diese Weisheit habe ich in sieben Jahren intensiver NVH-Arbeit (Noise, Vibration, Harshness) verinnerlicht und unzählige Male bestätigt gesehen. Ein Motor kann technisch perfekt funktionieren, aber wenn er “billig klingt”, wird das gesamte Fahrzeug als minderwertig wahrgenommen. Ein Getriebe kann alle Leistungsparameter erfüllen, aber störende Geräusche beim Schalten können den Fahrkomfort völlig zunichtemachen. Diese Erkenntnisse aus der Automobilindustrie lassen sich auf praktisch jedes technische Produkt übertragen – von der Kaffeemaschine bis zur Industrieanlage. Die Fahrzeugentwicklung spielt dabei eine zentrale Rolle, da sie gezielt auf die Optimierung von NVH-Eigenschaften abzielt, um Komfort, Qualität und Markenbindung durch gezielte Akustikmaßnahmen zu steigern.
Produktoptimierung aus akustischer Sicht bedeutet weit mehr als nur “leiser machen”. Es geht darum, die akustische Signatur eines Produkts bewusst zu gestalten, sodass sie die gewünschte Wertigkeit und Funktionalität vermittelt. Der Klang eines Produkts kann dabei einen entscheidenden Einfluss auf die Kaufentscheidung der Kunden haben, da er emotionale und wahrnehmungsbezogene Prozesse anspricht. Auch das Produktdesign ist maßgeblich für die akustische Gestaltung verantwortlich, da es die Wahrnehmung von Qualität und Funktionalität prägt. Ein Mixer soll kraftvoll klingen, aber nicht störend. Ein Kompressor soll Zuverlässigkeit ausstrahlen, ohne die Nachbarn zu belästigen. Eine Werkzeugmaschine soll Präzision vermitteln, ohne die Bediener zu ermüden. Die akustische Produktoptimierung berücksichtigt dabei verschiedene Faktoren wie Materialwahl, Konstruktion und Fertigung, die das Geräuschverhalten und die Klangqualität maßgeblich beeinflussen. Diese subtilen, aber entscheidenden Unterschiede zu verstehen und technisch umzusetzen – das ist die Kunst der akustischen Produktoptimierung. Grundlage für diese Arbeit sind die physikalischen und theoretischen Prinzipien der Akustik, die als Basis für die Entwicklung und Optimierung von Produkten dienen.
Die Automobilindustrie ist führend in der systematischen Entwicklung akustischer Produktqualität. Hier wird Akustik nicht als nachgelagerte Korrekturmaßnahme betrachtet, sondern als integraler Bestandteil des Entwicklungsprozesses. Von der ersten Konzeptskizze bis zur Serienfreigabe werden akustische Zielwerte definiert, verfolgt und kontinuierlich optimiert. Die Struktur und Komponenten des Fahrzeugs werden gezielt daraufhin entwickelt, Geräusche und Vibrationen zu minimieren und so die NVH-Eigenschaften des Fahrzeugs zu verbessern.
Akustische Zielwerte als Entwicklungsleitplanken
Der erste Schritt jeder systematischen akustischen Produktoptimierung ist die Definition klarer Zielwerte. Diese sollten nicht nur absolute Lautstärkegrenzwerte umfassen, sondern auch qualitative Aspekte wie Klangcharakter, Frequenzverteilung und zeitliches Verhalten. In der Automobilindustrie wird von “Acoustic Targets” gesprochen, präzise definierten akustischen Eigenschaften.
Effektive Produktoptimierung beginnt mit dem Verstehen der akustischen Eigenschaften des bestehenden Produkts. Dabei geht es nicht nur um die Frage “Wie laut ist es?”, sondern um ein tiefgreifendes Verständnis der Entstehungsmechanismen von Geräuschen und Vibrationen.
Schallquellenidentifikation und -bewertung
Der erste Schritt ist die systematische Identifikation aller relevanten Schallquellen. Mit Hilfe von Intensitätsmessungen, Schallquellenortung und Ordnungsanalysen wird ermittelt, welche Komponenten welchen Beitrag zum Gesamtgeräusch leisten. Für die Analyse und Dokumentation der Geräuschquellen sind gezielte Aufnahmen, wie Akustikaufnahmen oder Videoaufnahmen, ein wichtiger Bestandteil, um die Ursachen präzise zu erfassen und Verbesserungen nachvollziehbar zu machen. Diese Analyse ist entscheidend, denn oft sind die vermuteten Hauptverursacher nicht die tatsächlichen Problemquellen.
Betriebszustandsabhängige Bewertung
Moderne Produkte arbeiten selten unter konstanten Bedingungen. Drehzahlen ändern sich, Lasten variieren, und verschiedene Betriebsmodi sind aktiv. Eine umfassende akustische Analyse muss alle relevanten Betriebszustände berücksichtigen und bewerten, welche Situationen kritisch sind. Dabei ergeben sich je nach Kontext der Produktentwicklung unterschiedliche Fragestellungen, die gezielt analysiert werden müssen, um NVH-Eigenschaften optimal abzustimmen.
Die Ordnungsanalyse ist hier ein besonders wertvolles Werkzeug, weil sie zeigt, wie sich das akustische Verhalten über den gesamten Betriebsbereich entwickelt. Kritische Drehzahlen, Resonanzstellen und drehzahlabhängige Anregungen werden sichtbar und können gezielt optimiert werden.
Die gezielte Optimierung von Produkten im Hinblick auf Akustik, Geräusche und Schwingungen ist ohne fundierte Prüfverfahren und -methoden kaum denkbar. Gerade im Bereich der Produktoptimierung spielen moderne Messtechnik und systematische Tests eine zentrale Rolle, um die NVH-Eigenschaften (Noise, Vibration, Harshness) eines Produkts objektiv zu erfassen und gezielt zu verbessern.
Ein zentrales Werkzeug in der Entwicklung ist der Einsatz von NVH-Tests. Diese Prüfverfahren ermöglichen es, die Geräusche, Vibrationen und die sogenannte Harshness eines Produkts unter realitätsnahen Bedingungen zu messen und zu analysieren. Auf speziellen Prüfständen werden beispielsweise Motoren, Getriebe oder ganze Fahrzeuge unter verschiedenen Last- und Betriebszuständen getestet. So lassen sich nicht nur absolute Schallpegel, sondern auch Frequenzspektren, Klangcharakter und das zeitliche Verhalten von Geräuschen präzise erfassen.
Die Schallpegelmessung ist dabei nur der erste Schritt. Moderne Schwingungsanalysen und Ordnungsanalysen gehen deutlich weiter: Sie zeigen, welche Komponenten oder Baugruppen maßgeblich zu störenden Geräuschen oder Vibrationen beitragen. Mit Hilfe von Schallquellenortung, Modalanalyse und Impedanzmessungen können die Ursachen für akustische Auffälligkeiten gezielt identifiziert werden. So wird die Basis für eine effektive Produktoptimierung geschaffen.
Sounddesign und Akustikdesign sind heute integrale Bestandteile der Prüfprozesse. Sie ermöglichen es, nicht nur die Lautstärke, sondern auch die Klangqualität und die akustische Ästhetik eines Produkts gezielt zu gestalten. Durch die Kombination aus objektiver Messtechnik und subjektiver Wahrnehmungsanalyse – etwa durch Hörtests mit Probanden – wird sichergestellt, dass die Optimierung nicht nur auf dem Papier, sondern auch im realen Einsatz überzeugt.
Die enge Zusammenarbeit zwischen Entwicklern, Prüfingenieuren und Akustikexperten ist dabei ein entscheidender Erfolgsfaktor. Nur durch den kontinuierlichen Austausch von Wissen und Erfahrung können innovative Lösungen entstehen, die sowohl technisch als auch wirtschaftlich überzeugen. Die Integration moderner Prüfverfahren in den gesamten Entwicklungsprozess – von der ersten Konzeptphase bis zur Serienvalidierung – ist heute ein wesentlicher Baustein für die Sicherstellung höchster Qualität und Kundenzufriedenheit.
Mit dem stetigen Fortschritt in der Messtechnik und der Entwicklung neuer Prüfmethoden eröffnen sich immer mehr Möglichkeiten, Produkte akustisch und schwingungstechnisch zu optimieren. So bleibt die Produktoptimierung ein dynamischer Prozess, der maßgeblich zur Innovationskraft und zum Markterfolg beiträgt – und letztlich dafür sorgt, dass Produkte nicht nur technisch, sondern auch akustisch begeistern.
Basierend auf der systematischen Analyse können dann gezielte Optimierungsmaßnahmen entwickelt werden. Dabei unterscheide ich zwischen drei grundlegenden Ansätzen: Quellenoptimierung, Übertragungsminimierung und Abstimmung.
Quellenoptimierung: Das Problem an der Wurzel packen
Die eleganteste Lösung ist oft die direkte Reduzierung der Geräuschentstehung an der Quelle. Das kann durch konstruktive Änderungen, Materialoptimierung oder Prozessanpassungen erreicht werden. Diese Maßnahmen sind oft nachhaltiger und kostengünstiger als nachgelagerte Dämpfungsmaßnahmen.
Übertragungsminimierung: Schwingungen gezielt unterbrechen
Wenn die Geräuschentstehung nicht vollständig vermieden werden kann, ist die Unterbrechung der Übertragungswege der nächste Ansatz. Dabei geht es um die gezielte Entkopplung von Schwingungsquellen und abstrahlenden Oberflächen. Die Übertragung von Schwingungsenergie erfolgt dabei über verschiedene Medien, wie mechanische Strukturen oder Verbindungselemente, und beeinflusst direkt die Wahrnehmung des Fahrers hinsichtlich Komfort und Geräuschniveau.
Moderne Entkopplungstechnologien ermöglichen oft dramatische Verbesserungen bei relativ geringem Aufwand. Viskoelastische Materialien, abgestimmte Dämpfer oder aktive Schwingungskompensation können die Übertragung unerwünschter Vibrationen effektiv unterbrechen.
Akustische Abstimmung: Die Kunst des Sound Designs
Manchmal geht es nicht nur um “leiser”, sondern um “besser klingend”. Hier kommt die Disziplin des Sound Designs ins Spiel – die bewusste Gestaltung der akustischen Eigenschaften eines Produkts.
In der Automobilindustrie ist das längst Standard: Der Sound eines Sportwagens wird genauso bewusst entwickelt wie sein Design. Diese Prinzipien lassen sich auch auf andere Produkte anwenden. Ein Staubsauger kann kraftvoll klingen, ohne störend zu sein. Eine Kaffeemaschine kann Qualität und Präzision durch ihren charakteristischen Sound vermitteln.
Modaloptimierung: Eigenfrequenzen gezielt verschieben
Eine der effektivsten Methoden zur akustischen Optimierung ist die gezielte Beeinflussung der Eigenfrequenzen kritischer Bauteile. Besonders in frühen Entwicklungsstadien sind Messungen an Prototypen entscheidend, um Eigenfrequenzen zu identifizieren und gezielt zu optimieren. Durch kleine konstruktive Änderungen können Resonanzen aus kritischen Frequenzbereichen verschoben und damit störende Geräusche vermieden werden.
Massenabstimmung und dynamische Dämpfer
Getilgte Schwingungsdämpfer (auch bekannt als Tuned Mass Damper) sind ein elegantes Mittel zur gezielten Dämpfung problematischer Frequenzen. Diese kleinen, auf spezifische Frequenzen abgestimmten Zusatzmassen können störende Resonanzen effektiv unterdrücken.
Impedanzanpassung und akustische Metamaterialien
Moderne Materialwissenschaft bietet neue Möglichkeiten der akustischen Optimierung. Akustische Metamaterialien mit maßgeschneiderten Eigenschaften ermöglichen gezieltes “Acoustic Engineering” – die Gestaltung von Schallausbreitung und -absorption nach Bedarf.
Diese Technologien sind noch relativ neu, aber bereits heute in speziellen Anwendungen wirtschaftlich einsetzbar. Für einen Hersteller von Laborgeräten entwickelten wir eine Gehäuseauskleidung aus perforiertem Material mit dahinterliegenden Resonatoren, die gezielt die störenden Pumpengeräusche dämpfte, ohne die Kühlwirkung zu beeinträchtigen.
Akustische Produktoptimierung ist immer auch eine wirtschaftliche Entscheidung. Verschiedene Maßnahmen haben unterschiedliche Kosten-Nutzen-Verhältnisse, und die optimale Lösung ist nicht immer die technisch perfekte, sondern die wirtschaftlich sinnvollste.
Kosten-Wirksamkeits-Analyse
Für jede identifizierte Optimierungsmaßnahme bewerte ich systematisch das Verhältnis zwischen erzielbarer akustischer Verbesserung und den erforderlichen Kosten. Dabei unterscheide ich zwischen Entwicklungskosten, Werkzeugkosten und Stückkosten, denn je nach Produktvolumen können sich völlig unterschiedliche Optimierungsstrategien als optimal erweisen.
Bei einem Kleinserienprodukt können auch aufwendigere Lösungen wirtschaftlich sein, während bei Massenprodukten oft nur kostenneutrale oder sogar kostensenkende Maßnahmen umsetzbar sind. Diese wirtschaftliche Bewertung ist entscheidend für die Akzeptanz und erfolgreiche Umsetzung von Optimierungsvorschlägen.
Priorisierung nach Kundenrelevanz
Nicht alle akustischen Verbesserungen sind für Kunden gleich wichtig. Manche Geräusche werden kaum wahrgenommen, andere als extrem störend empfunden. Diese Unterschiede zu verstehen und bei der Optimierung zu berücksichtigen, ist entscheidend für den Markterfolg.
Bei der Priorisierung der Optimierungsmaßnahmen wird gezielt darauf geachtet, dass die Zufriedenheit der Mehrheit der Nutzer im Fokus steht, da die Akzeptanz bei der überwiegenden Mehrheit der Kunden maßgeblich für den Erfolg des Produkts ist.
Psychoakustische Bewertungsverfahren helfen dabei, die subjektive Wahrnehmung objektiv zu quantifizieren. Parameter wie Lautheit, Schärfe, Rauigkeit oder Impulshaftigkeit beschreiben, wie Menschen Geräusche wahrnehmen und bewerten. Diese Erkenntnisse fließen in die Priorisierung der Optimierungsmaßnahmen ein.
Jede Optimierungsmaßnahme muss validiert werden – sowohl messtechnisch als auch subjektiv. Dabei reicht es nicht aus, nur zu messen, ob die definierten Zielwerte erreicht wurden. Entscheidend ist, ob die Verbesserung auch in der realen Anwendung spürbar ist.
Objektive Messungen und subjektive Bewertungen
Die Kombination aus objektiven Messungen und subjektiven Bewertungen ist der Goldstandard der akustischen Produktbewertung. Während Messungen reproduzierbare und vergleichbare Daten liefern, zeigen Hörtests, wie die Veränderungen tatsächlich wahrgenommen werden. Bei der Durchführung und Auswertung dieser Tests erhalten Sie Unterstützung durch erfahrene Experten, um optimale und aussagekräftige Ergebnisse zu erzielen.
Langzeitvalidierung und Serientauglichkeit
Optimierungsmaßnahmen müssen nicht nur im Labor funktionieren, sondern auch unter realen Einsatzbedingungen über die gesamte Produktlebensdauer. Dauerlauftests, Alterungssimulationen und Feldtests sind wichtige Bestandteile der Validierung.
Besonders wichtig ist die Bewertung der Fertigungstoleranzen. Eine Optimierung, die nur bei perfekter Ausführung funktioniert, ist in der Serienfertigung wertlos. Robustheit gegenüber normalen Fertigungsschwankungen ist ein entscheidendes Kriterium für die Praxistauglichkeit von Optimierungsmaßnahmen.
Haushaltsgeräte: Komfort und Akzeptanz
Bei Haushaltsgeräten steht die Nutzerakzeptanz im Vordergrund. Geräte müssen ihre Funktion erfüllen, ohne zu stören oder zu belästigen. Gleichzeitig sollen sie Qualität und Zuverlässigkeit vermitteln.
Eine gute Raumakustik ist dabei entscheidend, um die Wiedergabe von Musik und die Verständlichkeit in Innenräumen zu verbessern.
Die Herausforderung liegt oft darin, verschiedene Betriebsmodi akustisch zu optimieren. Ein Geschirrspüler sollte im Nachtprogramm praktisch unhörbar sein, darf aber im Normalbetrieb durchaus seine Arbeitsweise akustisch vermitteln. Diese situative Anpassung erfordert durchdachte Steuerungskonzepte und oft auch variable akustische Eigenschaften.
Industriemaschinen: Effizienz und Arbeitsschutz
Bei Industriemaschinen müssen akustische Optimierungen mit den Anforderungen an Effizienz, Wartungsfreundlichkeit und Arbeitsschutz in Einklang gebracht werden. Oft sind hier pragmatische Lösungen gefragt, die robust und wartungsarm sind.
Die Schwingungstechnik spielt eine zentrale Rolle bei der Kontrolle von Vibrationen und Schallemissionen, um die Produktqualität zu sichern und gesetzliche Vorgaben einzuhalten.
Ein wichtiger Aspekt ist die akustische Kommunikation zwischen Maschine und Bediener. Bestimmte Geräusche sind wichtige Informationsträger über den Betriebszustand und sollten nicht eliminiert, sondern gezielt optimiert werden. Ein Kompressor sollte hörbar machen, wann er arbeitet, aber nicht durch störende Nebengeräusche ablenken.
Medizingeräte: Vertrauen und Wohlbefinden
Medizingeräte stellen besondere Anforderungen an die akustische Gestaltung. Sie müssen Vertrauen und Kompetenz vermitteln, dürfen aber Patienten nicht beunruhigen oder stressen. Gleichzeitig sind die Anforderungen an Hygiene und Zuverlässigkeit extrem hoch.
Die akustische Optimierung von Medizingeräten erfordert ein tiefes Verständnis der Nutzungssituation und der psychologischen Wirkung von Geräuschen. Ein MRT-Gerät wird nie geräuschlos sein können, aber die Art der Geräusche kann so gestaltet werden, dass sie weniger bedrohlich wirken.
Erfolgreiche akustische Produktoptimierung kann nicht am Ende des Entwicklungsprozesses als “Add-on” erfolgen. Sie muss von Anfang an mitgedacht und systematisch verfolgt werden.
Akustik-Roadmaps und Meilensteine
Für komplexe Entwicklungsprojekte erstelle ich Akustik-Roadmaps, die zeigen, wann welche akustischen Ziele erreicht werden müssen und welche Maßnahmen dafür erforderlich sind. Diese Roadmaps werden in die allgemeine Projektplanung integriert und regelmäßig überprüft.
Wichtig ist die Definition von Meilensteinen, an denen der akustische Entwicklungsstand überprüft und bewertet wird. Rechtzeitige Korrekturen sind deutlich kostengünstiger als nachträgliche Anpassungen.
Cross-funktionale Zusammenarbeit
Akustische Optimierung ist ein interdisziplinäres Thema, das Konstruktion, Simulation, Fertigung und Marketing betrifft. Erfolgreiche Projekte zeichnen sich durch intensive Zusammenarbeit zwischen allen beteiligten Bereichen aus.
Als Partner bei der Entwicklung und Validierung akustischer Lösungen unterstütze ich Sie fachkundig und zuverlässig im gesamten Prozess.
Meine Rolle ist oft die des “Übersetzers” zwischen den Disziplinen. Ich helfe dabei, akustische Anforderungen in konstruktive Vorgaben zu übersetzen und umgekehrt die Auswirkungen von Konstruktionsänderungen akustisch zu bewerten.
Aktive Schwingungskompensation
Aktive Systeme zur Schwingungskompensation werden immer kompakter und kostengünstiger. Sie ermöglichen es, gezielt störende Frequenzen zu eliminieren, ohne die gewünschten akustischen Eigenschaften zu beeinträchtigen.
Bei einem aktuellen Projekt für einen Kompressorhersteller entwickelten wir ein aktives System, das die niederfrequenten Pulsationen des Verdichters kompensiert, ohne die wichtigen akustischen Rückmeldungen über den Betriebszustand zu unterdrücken.
Künstliche Intelligenz in der Akustikoptimierung
Machine Learning und KI eröffnen neue Möglichkeiten der akustischen Optimierung. Algorithmen können komplexe Zusammenhänge zwischen Konstruktionsparametern und akustischen Eigenschaften erlernen und so Optimierungsvorschläge entwickeln, die menschliche Experten möglicherweise übersehen würden.
Ein weiterer innovativer Ansatz ist der gezielte Einsatz von Sound Design, um mithilfe von KI die Klangqualität und das akustische Erlebnis von Produkten bereits in der Entwicklungsphase zu verbessern.
Diese Technologien sind noch in der Entwicklung, zeigen aber bereits vielversprechende Ansätze für die automatisierte Optimierung akustischer Eigenschaften.
Akustische Produktoptimierung ist ein systematischer Prozess, der von der gründlichen Analyse über die Entwicklung zielgerichteter Maßnahmen bis zur Validierung der Ergebnisse reicht. Jedes Projekt ist einzigartig und erfordert maßgeschneiderte Lösungen.
Ihr Projekt – unsere Expertise
Wenn Sie vor der Herausforderung stehen, die akustischen Eigenschaften Ihrer Produkte zu verbessern, können Sie von meiner siebenjährigen Erfahrung in der Automotive-NVH-Entwicklung profitieren. Die dort entwickelten Methoden und Prozesse lassen sich erfolgreich auf andere Branchen und Produkte übertragen.
Die Investition in professionelle akustische Produktoptimierung zahlt sich mehrfach aus: durch zufriedenere Kunden, weniger Reklamationen, bessere Marktpositionierung und oft auch durch Kosteneinsparungen bei Material und Fertigung.
Kontaktieren Sie mich für ein unverbindliches Beratungsgespräch. Gemeinsam analysieren wir die akustischen Eigenschaften Ihrer Produkte und entwickeln ein Optimierungskonzept, das technisch machbar und wirtschaftlich sinnvoll ist.
Hannes Graber – Akustikingenieur
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Mit der Expertise aus sieben Jahren Automotive-NVH-Entwicklung und dem Verständnis für wirtschaftliche Zusammenhänge helfe ich Ihnen dabei, aus technischen Funktionen akustische Erlebnisse zu schaffen, die Ihre Kunden begeistern.
