İçten yanmalı motorun yerini elektrikli motorlar almaya başlıyor ve yolcular için ‘sessiz’ bir aracın tanımı kökten değişiyor. Elektrikli araçlar, NVH’yi (gürültü, titreşim ve sertlik) azaltmak ve ortadan kaldırmak için kullanılan teknolojileri değiştiriyor. Pistonlu motorun egzoz, emme ve supap/enjektör sesleriyle birlikte çıkarılması, yolcuların daha önce hiç duymadığı çok sayıda kabin sesini ortaya çıkarıyor.
Ascend Performance Materials’ın global CAE lideri Ph.D olan Vahid Mortazavian, 2022 SPE Automotive konferansındaki bir sunumda ICE’lerin kabin seviyesinde en az 20 dB daha fazla gürültü ürettiğini söyledi. Bir EV’de lastik ve yol gürültüsü daha yaygın hale gelir. Isıtıcı fanı bile, onu maskeleyen motor gürültüsü olmadan daha yüksek sese sahiptir. Ancak EV’ler, elektrik motorundan gelen yüksek frekanslı vızıltı da dahil olmak üzere kendi seslerini üretir. Bunlar, geliştirme mühendislerinin ve NVH uzmanlarının karşılaştığı yeni zorluklar arasındadır. Elektrikli araçlarda kabin gürültüsünü azaltmak ve ortadan kaldırmak, OEM’ler için önemli bir odak noktası olarak karşımıza çıkıyor. NVH analizi ve malzeme toplulukları için bir diğer zorluk, EV’lerin tasarlanma hızıdır.
Sönümleme talebi
Dow’da kıdemli bir poliüretan sistem mühendisi olan Arnold Braun ve Dow’un otomotiv akustiği stratejik yöneticisi Selamawit Belli, önde gelen EV’ler için “kaykay” düzeniyle birlikte araç mimarilerindeki değişikliğin, NVH mühendisleri ve ayrıca şirketlerinin yaygın olarak kullanılan Betafoam ürün yelpazesi için yeni zorluklar ve fırsatlar sunduğunu belirtti. Bir EV’de, düz zemin planı ve pil takımı ile, ICE araçlarındakinden daha sert ve daha güçlü külbütör sistemlerine sahip gövde yapılarına baktıklarını belirten Braun, akustik performansla birlikte gücün korunması için NVH iyileştirmelerini bu alanlara nasıl uygulayacakları sorusuyla karşı karşıya olduklarını söylüyor.
Su üflemeli poliüretan bazlı Betafoam, >%4000 genleşme oranına sahip iki bileşenli akustik köpük teknolojileri ailesidir. Araç gövdesi boşluklarına robotik olarak enjekte edildiğinde, köpük (hem açık hem de kapalı hücre türleri), üç boyutlu bir akustik yalıtım oluşturur. Betafoam çözümleri, tekerlek yuvası aracılığıyla tüm araçlar için uzun süredir devam eden bir kabin gürültü kaynağı olan lastik/yol gürültüsünü azaltmada endüstrinin öncüleri olmuştur. Ayrıca, 500 Hz ile 10.000 Hz arasında etkileyici bir dinamik aralıkta elektrik motoru frekansların engellemek için son EV platformlarında kullanılmaktadır.
OEM’ler, kabin sessizliği arayışında olup, artık tedarikçileri titreşim sönümleme ve ses emme özelliklerine sahip çözümler için zorluyor. OEM’lerin sunduğu yeni EV yapılarının birçoğunda gövdenin kaporta bölümünde kapalı bir plenum bulunuyor. Ve bugün kullanılan kaynaklı sac imalatlara karşı, döküm parçalara artan ilgi öne çıkıyor. Döküm işleminde akustik köpük uygulanabilecek alanlar bulunmayabilir. Bununla birlikte, bu tür yapılar nedeniyle daha fazla rezonans sönümlemeye ihtiyaç duyulacaktır.
Sönümlemenin bir Betafoam üst özelliği olmadığından, Dow kimyagerlerinin çok çeşitli boşluk geometrilerini doldurmak için yerleşik malzemenin nihai esnekliğini koruyan yenilikçi çözümler üzerinde çalıştığını kabul ediyor. OEM’ler, sac metal değişikliklerinden sonra yeniden tasarım ve takımlama ihtiyacını ortadan kaldırdığı için bunu önemli görüyor.
Dow araştırma bilimcisi Dr. Ian Robertson, 2022 SPE’deki bir sunumda, Dow Ar-Ge’nin, elektrik tahrikiyle uyarılan yüksek frekans modlarını (800 Hz’den 3000 Hz’e kadar) ele almak için yeni sıvı uygulamalı kaplamaların geliştirilmesinde de iyi durumda olduğunu belirtti. Şirketin mevcut Acousticryl serisi, akustik nemlendirme uygulamaları için tasarlanmış, su bazlı, püskürtülebilir bir kopolimer emülsiyonudur. Dow, Acousticryl’in fırınlanmış bitüm pedleri, epoksiler veya PVC dahil olmak üzere rekabetçi NVH işlemlerinden daha iyi performans gösterdiğini iddia ediyor.
Sanal analiz
Dow’un NVH ekibi, aracın piyasaya sürülmesinden 2-3 yıl önce müşteriden gövde yapısı CAD verilerini alıyor. Braun, köpük malzemenin nasıl akacağını göz önünde bulundurarak boşlukları incelemek için otomobil üreticisinin CAD mühendisleriyle birlikte çalışıyor. “Endişe duyulan alanlar olduğunda, bu CAD verilerini alırız ve parçaları herhangi bir sac levhanın piyasaya sürülmesinden çok önce 3D olarak yazdırırız. Onlar üzerinde herhangi bir akustik test yapmıyoruz. 3D baskı son derece yardımcı oluyor. Mesele, malzemenin bu boşluktan nasıl aktığını basitçe anlamaktır. Araçlarda, hem ICE hem de EV olmak üzere, tedavi edilmesi gereken belirli alanlara sahip alanlar var.” sözleriyle şirketin çalışmalarını özetliyor.
Dow, bir aracın NVH performansını sürücü kulağının deneyimlediği şekilde değerlendirmek ve optimize etmek için “Acoustimize” adı verilen tescilli bir mühendislik metodolojisi kullanıyor. Braun, Acoustimize’ın araç gövdesinin DNA’sını verdiğini ve sesin önden arkaya, arkadan öne, yandan yana ve köşeden köşeye nasıl yayıldığını gösterdiğini söylüyor.
Acoustimize süreci, Dow mühendislerinin, diğer yöntemlerle algılanamayan metal uyum, yalıtım atlamaları ve geçişler gibi üretim karmaşıklıklarını belirleyerek OEM’ler ve katman tedarikçileri için sağlam ses paketlerinin geliştirilmesini hızlandırmasını sağlamıştır. Ayrıca aracın farklı segmentleri arasındaki gürültü iletişiminin tam olarak belirlenmesine yardımcı olur. Şirket, Acoustimize çalışmalarının, Betafoam kullanan uygulamalarda, rakip NVH-zayıflatma geliştirmelerine kıyasla, gürültü azaltmada 5-20 dB’lik bir iyileşme gösterdiğini iddia ediyor.
NVH mühendislerine göre yol/lastik ve rüzgar gürültüsü araç geliştirme ekiplerinin baş düşmanı olmaya devam ediyor. Lastik endüstrisi, EV uygulamalarına yönelik yeni nesil pnömatik olmayan lastik teknolojisini araştırıyor. Başlangıçta Avrupa araç uygulamaları için olan yoldan geçen gürültü, tekerlek yuvası alanı için NVH malzeme yeniliklerinin de odak noktası olarak öne çıkıyor.
