Flug- und Bahnlärm adé 14.07.2016, 07:29 Uhr

Versteckter Lautsprecher im Fensterrahmen sorgt für Ruhe

Mit Gegenschall lassen sich vor allem tiefe Frequenzen, gegen die selbst Doppelfenster machtlos sind, effektiv dämpfen. Jetzt ist es gelungen, neuartige Lautsprecher zu entwickeln, die sich samt Elektronik im Fensterrahmen verbergen lassen.

Lärm mit Lärm bekämpfen: Einen Mini-Lautsprecher, der Gegenschall erzeugt und in Fensterrahmen passt, haben Fraunhofer-Forscher entwickelt. Das nur 20 cm lange Gerät reduziert beispielsweise Fluglärm auf die Hälfte. 

Lärm mit Lärm bekämpfen: Einen Mini-Lautsprecher, der Gegenschall erzeugt und in Fensterrahmen passt, haben Fraunhofer-Forscher entwickelt. Das nur 20 cm lange Gerät reduziert beispielsweise Fluglärm auf die Hälfte. 

Foto: Fredrik von Erichsen/dpa

Störender Lärm etwa von Autobahnen, Zügen und Flugzeugen lässt sich durch Gegenschall bekämpfen. Das funktioniert beispielsweise in Kopfhörern. Ein Lautsprecher erzeugt genau die Schallwellen, die den Lärm auslöschen, zumindest aber dämpfen. Dieser Gegenschall wird von Lautsprechern ausgestrahlt. Wie er genau beschaffen sein muss ermittelt eine Elektronik, die die von einem Sensor ermittelten Frequenzen in ihr Gegenteil verkehrt, sodass Schallwellenberge auf Schallwellentäler treffen.

Ungestörter Blick nach draußen

Bei herkömmlichen Lösungen klebt der Sensor auf der Fensterscheibe und stört den Blick nach draußen. Künftig ist er ebenso wenig zu sehen wie der Lautsprecher, der den Gegenschall erzeugt. Forscher am Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit (LBF) in Darmstadt haben gemeinsam mit dem Glaszentrum Darmstadt einen Lautsprecher mit integriertem Schallsensor entwickelt, der so klein ist, dass man ihn verschwinden lassen kann.

Kleine Sache, große Wirkung: Der Lautsprecher passt in den Fensterrahmen und sorgt dafür, dass es im Haus nur noch halb so laut ist. 

Kleine Sache, große Wirkung: Der Lautsprecher passt in den Fensterrahmen und sorgt dafür, dass es im Haus nur noch halb so laut ist. 

Foto: Fraunhofer LBF

Bei einer Länge von 20 cm reduziert er den Lärm auf die Hälfte. Die Wissenschaftler sind sicher, dass sie dieses Ergebnis noch verbessern können.

Lautsprecher aus Kunststofffolien

Mit herkömmlichen Lautsprechertechniken war das nicht zu schaffen. Deshalb entschieden sich die Wissenschaftler für elektroaktive Polymere (EAP), ein Spezialkunststoff, aus dem normalerweise Aktoren hergestellt werden, also kleine Bauteile, die sich beim Anlegen einer elektrischen Spannung bewegen. Wird der Strom abgestellt nehmen sie ihre vorherige Position wieder ein. Sie lassen sich beispielsweise für die Fernbedienung von Schaltern einsetzen.

„Lärm macht doof“: Fraunhofer-Forscher haben ein Gegenmittel entwickelt. Der nur 20 cm lange Lautsprecher, der in Fensterrahmen eingebaut wird, reduziert Flug-, Auto- und Bahnlärm um die Hälfte. Die Wissenschafter arbeiten an noch effektiveren Lautsprechersystemen zur Lärmbekämpfung.

„Lärm macht doof“: Fraunhofer-Forscher haben ein Gegenmittel entwickelt. Der nur 20 cm lange Lautsprecher, der in Fensterrahmen eingebaut wird, reduziert Flug-, Auto- und Bahnlärm um die Hälfte. Die Wissenschafter arbeiten an noch effektiveren Lautsprechersystemen zur Lärmbekämpfung.

Foto: Paul Zinken/dpa

Die LBF-Forscher packten mehrere EAP-Schichten übereinander, getrennt von Elektroden zur Einspeisung des Stroms. Damit verstärkten sie die Intensität der Bewegung, sodass der Stapel Geräusche wie ein Lautsprecher von sich gibt. Der Sensor, der den zu bekämpfenden Lärm erfasst, ist integriert. Er misst nicht die Vibration der Scheibe, sondern den wechselnden Schalldruck zwischen den Scheiben des Doppelfensters. Die integrierte Elektronik ermittelt in Echtzeit die benötigten Frequenzen, die den Schalldruck dämpfen, sodass im Innenraum weniger Lärm ankommt.

Ein Prototyp ist schon fertig

Gemeinsam mit den Kollegen des Glaszentrums bauten die LBF-Forscher den Prototypen eines Fensters mit Doppelverglasung. In den Rahmen integrierten sie vier ihrer EAP-Lautsprecher, die mit vereinten Kräften den Lärm reduzierten.

Reduktion des Schalldruckpegels im Inneren des aktiven Fensters.

Reduktion des Schalldruckpegels im Inneren des aktiven Fensters.

Foto: Fraunhofer LBF

Während Doppelfenster höhere Frequenzen relativ gut abschirmen, sind sie bei niedrigen Frequenzen, etwa dem Brummen von schweren Dieselmotoren, wenig wirksam. Genau hier springt das Gegenschallsystem ein.

Forscher vom DLR versuchen hingegen das Übel direkt an der Wurzel zu packen: Sie haben eine Lösung gefunden, mit der eine Verringerung des Lärms beim Landeanflug von Helikoptern um 30 bis 40 Prozent drin ist. 

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