Wie funktionieren Schallabsorber?

Die Bezeichnung „Schallabsorber“ wird als Überbegriff für Akustikpaneele, Akustiksegel oder freistehende Akustikelemente aller Art verwendet.

Wie der Name schon vermuten lässt, sollen sie Schall absorbieren, aber was genau bedeutet das eigentlich und wie funktionieren sie?

Wenn Schall auf einen festen Körper trifft, passieren gleich mehrere Dinge. Ein Teil der Schallenergie wird vom Körper reflektiert und in den Raum zurückgeworfen. Dieser Effekt tritt besonders bei schall(harten) Oberflächen auf und macht sich z.B. durch Nachhall im Raum bemerkbar.

Der restliche Schall wird von der Fläche des Körpers energetisch absorbiert. Oder physikalisch stark vereinfach gesagt:

Je nachdem, wie viel Schallenergie von einem Körper absorbiert wird, spricht man von einem hohen oder niedrigen Schallabsorptionsgrad. Der Schallabsorptionsgrad α (Alpha) gibt Auskunft darüber, wie gut oder schlecht Schall aufgenommen wird.

Zu den porösen Absorbern zählen Schallabsorber aus Akustikschaumstoff, Filzen und Fasern.

Durch Schallwellen und dem damit einhergehenden Wechseldruck werden Luftteilchen zu Schwingungen angeregt. Die sich bewegenden Luftteilchen dringen tief in die Poren des Schallabsorbers ein. In diesen Verengungen wird ihnen durch Reibung Energie entzogen.

Dabei wird die Bewegungsenergie der Teilchen (kinetische Energie) in Wärmeenergie (thermische Energie) umgewandelt. Als Heizquelle lassen sich die Schallabsorber jedoch nicht nutzen, denn die Energiemengen sind extrem gering.

Die extrem feine Porenstruktur der aixFOAM Schallabsorber leitet Schall tief in das Material und absorbiert ihn.

Dieser akustische Effekt ist hauptsächlich im mittel- und hochfrequenten Bereich wirkungsvoll, sodass teilweile Absorptionswerte von bis zu 100 Prozent erreicht werden können.

Durch verschiedene Strukturen, Materialstärken und Materialtypen kann die Wirkung in einzelnen Frequenzbereichen verändert werden. Aus diesem Grund werden unsere aixFOAM Schallabsorber aus speziellen, extra feinporigen Akustikschäumen gefertigt und in verschiedenen Materialstärken angeboten. Je dicker der Schallabsorber ist, umso tiefere Frequenzen werden absorbiert.

Poröse Schallabsorber sind extrem vielseitig. Sie decken ein recht großes Frequenzspektrum ab und werden als sogenannte Breitbandabsorber zur Verbesserung der Raumakustik eingesetzt. Durch ihre hohe Wirksamkeit im Sprachbereich sind sie zur akustischen Optimierung in Wohn-, Arbeits- und Freizeiträumen beliebt.

Helmholz-Resonatoren gehören zur Gruppe der Resonanzabsorber. Nach dem deutschen Physiker Hermann von Helmholtz benannt, bestehen sie im Wesentlichen aus einer Masse und einer Feder. Die auftreffende Schallenergie wird dabei in die Energie der schwingenden Masse umgewandelt.

Vereinfacht lässt sich die Funktionsweise des Resonators wie folgt beschreiben: Ein akustisches System, das aus einem schwingenden Luftpfropfen (Masse) und einem angebundenen Luftvolumen (Feder) besteht.

Es gibt verschiedenste Erscheinungsformen, angefangen bei einer leeren Weinflache, über Musikinstrumente bis hin zu gelochten Holz- oder Gipskartonplatten. Sie alle funktionieren nach demselben Prinzip.

Funktion Helmholtz-Resonator: Der Luftpropfen in der Öffnung schwingt auf dem federnden Luftkissen im Inneren des Resonators.

Die Luft im Hals des Resonators bildet den Luftpfropfen. Dieser hat durch seine Form und die spezifische Luftdichte eine akustische Masse. Die schwingende Luft in der Öffnung wird durch ein dünnes, hinter die Öffnung geklebtes Vlies, gebremst. Manchmal ist das Vlies zusätzlich mit einer Auflage aus Schaumstoff oder Mineralwolle versehen. Die Luft im Rest des Körpers ist das angekoppelte Volumen, das wie ein federndes Luftkissen wirkt.

Gemeinsam bilden beide Elemente ein schwingendes System mit einer spezifischen Resonanzfrequenz, das sich durch auftreffenden Schall (bzw. die dadurch einströmende Luft) anregen lässt. Durch diese Schwingungen wird den Schallwellen Energie entzogen und Schall absorbiert.

Helmholtz-Resonatoren eignen sich vor allem für sehr tiefe Frequenzen. Allerdings verfügen sie nur über ein sehr schmales Absorptionsspektrum, entlang einer bestimmten Frequenz. Durch die Kombination mit porösen Absorbern im Inneren des Resonators kann das Spektrum verbreitert werden.

Platten- oder Membranabsorber gehören ebenfalls zu den Resonanzabsorbern. Sie wirken sehr selektiv und nur in einem sehr schmalen Frequenzbereich. Sie werden vorwiegend für tiefe Frequenzen eingesetzt.

Plattenabsorber funktionieren ebenso wie Helmholtz-Resonatoren durch das Masse-Feder Prinzip. Als Masse dient hier eine dünne Platte oder Folie (Membran). Hinter der Platte befindet sich ein Hohlraum, dessen Luftpolster als Feder im Resonanzsystem dient.

Gerät die Platte/Membran durch einen Ton in einer „passenden“ Resonanzfrequenz in Schwingung, agiert sie mit dem Luftpolster. Auftreffenden Schallwellen werden durch die Umwandlung in mechanische Energie absorbiert.

Um den Wirkungsbereich des Absorbers zu verbreitern, können poröse Absorber im Hohlraum des Systems eingesetzt werden.

In der Praxis wird dieses Prinzip vor allem bei Raum-in-Raum Lösungen oder bei der Schalldämmung einer Wand mit Vorsatzschale genutzt. Hierbei wird vor der eigentlichen Wand mit etwas Abstand eine Konstruktion aus Gipskartonplatten errichtet. Der Hohlraum wird mit Schalldämmmatten aus Verbundschaumstoff oder Akustikschwerschaum gefüllt.

Generell sollte der Schallabsorber immer nach dem Bereich der Anwendung und der akustischen Anforderungen ausgesucht werden. Auch wenn poröse Schallabsorber als Allrounder für die meisten raumakustischen Probleme ideal sind, kann es sinnvoll sein, sie mit anderen Absorbern zu kombinieren.

Lassen Sie sich dazu gerne von den unterschiedlichen Anwendungsgebieten in unserem aixFOAM Shop inspirieren oder nutzen Sie unsere kostenfreie Akustikberatung.