Erweiterung der akustischen Quellendatenbank ziviler Flugzeuge von sonAIR  - AirCLOUD
Im Projekt AirCLOUD werden drei Ziele verfolgt:
1)    Es werden akustische Emissionsmodelle von kürzlich eingeführten Flugzeugtypen basierend auf Messungen am Flughafen Zürich erstellt. Auf dieser Basis wird die Emissionsdatenbank des Fluglärmmodells sonAIR – sowie FLULA2 – aktualisiert.
2)    Fluglärmberechnungen mit sonAIR benötigen Informationen zu Schubsetzung und, wo verfügbar, Konfiguration der Flugzeuge. Diese Informationen sind in der Regel jedoch nicht zugänglich. Mittels Machine Learning Ansätzen und von Swiss zur Verfügung gestellten Trainingsdaten wird eine Methodik aufgebaut, diese Parameter für Situationen, in welchen nur Radardaten zur Verfügung stehen, zu schätzen.
3)    Ergänzend zu den Machine Learning Ansätzen wird eine Methodik entwickelt, um aus Reintonkomponenten in Tonaufnahmen die Drehzahl der Triebwerke direkt zu bestimmen.
Ansprechpartner: Jean Marc Wunderli
Partners: Swiss International Airlines, Flughafen Zürich AG
Projektförderung: BAZL
Laufzeit: 2021 - 2023
Publikationen: Ramseier, T., & Pieren, R. (2023). Estimation of the fan rotational speed using flyover audio recordings. Journal of Aircraft. https://doi.org/10.2514/1.C037371
Meister, J. (2023). Thrust estimation for departing jet aircraft using position data based on a machine learning approach. In Forum Acusticum 2023. Convention of the European Acoustics Association (p. (5 pp.). The European Acoustics Association (EAA).

 

DD-FORMS: Data-driven fast optimization of resonant metamaterial structures
In recent years, resonant metamaterials have garnered much interest because of their potential to break with traditional design principles in noise and vibration management. By virtue of a carefully designed micro- or mesostructure, metamaterials display exotic macroscopic properties, such as vibrational band gaps, that do not exist in known bulk materials. However, modeling and optimizing these emergent properties is a challenging multiscale problem. The process remains computationally intractable in many cases due to the heavy reliance on expensive finite-element analyses and/or topology optimizations.
To address this challenge, the present project focuses on applying data science techniques in the design of resonant metamaterial structures. In particular, we target vibration reduction in finite-sized elastic plates by integrating 3D-printed mechanical resonators, which is treated as an optimization problem in both the arrangement and the dynamics of the resonators. Where possible, costly high-fidelity simulations and optimizations will be replaced with data-driven surrogates to drastically reduce the computational load. On the one hand, the inverse design problem of creating resonators with a desired dynamic response will be addressed, for instance by applying tandem neural networks. On the other hand, we will investigate the optimal arrangement of resonators for maximum vibration reduction. Here, Bayesian optimization techniques may offer an efficient solution. The range of material and geometric properties obtainable via the 3D-printing process will be identified and taken into account.
Contact: Bart Van Damme
Funding: SDSC
Partner: SDSC, Laboratory for Advanced Materials Processing (Empa)
Duration: 2021 - 2023

Akustische Charakterisierung von pilzbehandelten Violinen
Wie beeinflusst eine Pilzbehandlung des Holzes die akustischen Eigenschaften von Violinen? Im anechoischen Labor wird eine experimentelle Untersuchung der Körperschall- und abgestrahlten Luftschallfelder verschiedener Violinen - behandelt und unbehandelt - durchgeführt. Eine anschließende psychoakustische Untersuchung konzentriert sich auf die Wahrnehmung und versucht, signifikante akustische Eigenschaften der einzelnen Instrumente herauszuarbeiten.
Kontakt: Reto Pieren
Partner/Finanzierung: Fischli-Stiftung, Allschwil, CH
Laufzeit: 2017 – 2023

Neuartige Schienen-Zwischenlagen zur Lärmminderung und zur Reduktion des Wartungsaufwandes
Ziel des Projekts ist die Entwicklung neuartiger Schienen-Zwischenlagen, welche sowohl hinsichtlich der Lärmreduzierung im Schienenverkehr als auch im Hinblick auf den Schutz des Eisenbahnoberbaus vor transienten Belastungen und Vibrationen optimiert sind. Das gewünschte Eigenschaftsprofil der neuartigen Zwischenlagen kann nicht mit existierenden Materialien erhalten werden, sondern erfordert eine Anpassung der Struktur und Funktion der Komponente auf mehreren Ebenen und Längenskalen.
Wir werden experimentelle Methoden durch modernste Modellierungsansätze ergänzen, um zum ersten Mal rigorose Struktur-Eigenschafts-Beziehungen zu etablieren und detaillierte Richtlinien für die kombinierte Materialauswahl und Komponentenoptimierung bereitzustellen.
Kontakt: Bart Van Damme
Partner: École polytechnique fédérale de Lausanne EPFL (LMOM, LPAC, LMAF, LTS2, TRACE), SBB
Finanzierung: BAFU
Laufzeit Phase I: 2017 – 2019
Laufzeit Phase II: 2020 - 2023
Publikation: Balamonica, K., Morin, B., Plummer, C. J. G., Michaud, V., Cugnoni, J., Oertli, J., … van Damme, B. (2022). Characterization of contact parameters for discrete element modelling of Swiss railway ballast. In The fifth international conference on railway technology: research, development and maintenance (p. (6 pp.). Elsevier.
Morin, B., Plummer, C. J. G., Kalyanasundaram, B., Michaud, V., Cugnoni, J., Oertli, J., … Van Damme, B. (2022). A fast analytical tool to investigate effects of railway superstructure components on track dynamics. In The fifth international conference on railway technology: research, development and maintenance (p. (5 pp.). Elsevier.
Balamonica, K., Bergamini, A., & Van Damme, B. (2023). Estimation of the dynamic stiffness of railway ballast over a wide frequency range using the discrete element method. Journal of Sound and Vibration, 547, 117533 (13 pp.). https://doi.org/10.1016/j.jsv.2022.117533

Trittschalldämmung von Massivholzdecken mit akustischem schwarzem Loch (TriMASL)
Anwendung von sogenannten "Akustischen Schwarzen Löchern" zur Verbesserung der Trittschalldämmung bei Massivholzdecken. Damit wird die bisher aus schalltechnischen Gründen notwendige Masse der Fussbodenaufbauten verringert und somit die technischen und wirtschaftlichen Vorteile vom Holzbau weiter ausgebaut werden. Ziel der Untersuchung ist die Entwicklung von Auslegungs- und Optimierungsmethoden und die Realisierung eines Technologiedemonstrators.
Ansprechpartner: Stefan Schoenwald
Projektförderung: BAFU
Dauer: 2019 - 2022
Publikation: Schoenwald, S. (2022). Planungstools aus der Schweiz. In Forum Holzbau (2022): Forum Holzbau 6. Internationale Fachtagung Bauphysik & Gebäudetechnik (BGT). Holzbau/Trockenbau/Innenausbau (p. (10 pp.). Forum-holzbau (fhb).
Vallely, S., & Schoenwald, S. (2023). An efficient analytical method to obtain the homogenised frequency-independent elastic material properties of cross-laminated timber elements. Journal of Sound and Vibration, 546, 117424 (24 pp.). https://doi.org/10.1016/j.jsv.2022.117424
Schoenwald, S., & Vallely, S. (2023). Cross laminated timber elements with functional grading and localised ballast to improve airborne and impact sound insulation. In Forum Acusticum 2023. Convention of the European Acoustics Association (p. (6 pp.). The European Acoustics Association (EAA).

Lärmarme Anflugverfahren dank optimierten Auftriebshilfen und idealer Konfiguration (DYNCAT)
DYNCAT zielt darauf ab, umweltfreundlichere und besser vorhersehbare Flugprofile insbesondere im Anflug zu ermöglichen, indem die Piloten beim Konfigurationsmanagement unterstützt werden. An- und Abflugvorgänge auf stark frequentierten Flughäfen sind in der Regel weniger lärm- und treibstoffeffizient als möglich, da die Flugverkehrskontrolle ATC sehr strenge Auflagen für die Flugprofile erteilt (sowohl hinsichtlich der vertikalen Profile als auch der Geschwindigkeitsregelungen), aber auch aufgrund der fehlenden Unterstützung der Piloten bei der Bewältigung gegebener Einschränkungen/Beschränkungen und des tatsächlichen Wetters in der optimale Weg. Die derzeitigen FMS-Funktionalitäten unterstützen das Konfigurationsmanagement nicht sehr gut, es steht nur eine vereinfachte, statische Hochauftriebssequenz mit einer festen Reihenfolge zur Verfügung. Die Angemessenheit des tatsächlich geflogenen Verfahrens hängt sehr stark von den Fähigkeiten der Piloten ab, aber auch von ihrem Zugang zu Informationen wie der tatsächlichen Windsituation und den Intentionen der Flugsicherung.
Die Ziele des Projekts sind (a) die Analyse der Auswirkungen der derzeitigen Nichtübereinstimmung von Flugzeug- und ATC-Verfahren auf die Flugtauglichkeit (Arbeitsbelastung der Piloten, Sicherheit) und die Umweltauswirkungen (Treibstoffverbrauch und CO2; Lärm), (b) Vorschläge für Änderungen der Verfahren an Bord und am Boden, einschließlich der Identifizierung der notwendigen (technischen, regulatorischen) Voraussetzungen, und (c) die Quantifizierung des ökologischen und wirtschaftlichen Potenzials der vorgeschlagenen Verbesserungen, einschließlich der Vorhersage von 4D-Trajektorien, durch eine beispielhafte Analyse und eine frühe Prototypensimulation der neu entworfenen Konfigurationsmanagement-Funktionalität.
Die Studie wird exemplarisch unter Verwendung der A320-Familie als Referenzflugzeug und der Entwicklung neuer FMS-Funktionalitäten zur Optimierung der Hochauftriebssystem-Sequenzierung während des Anfluges als Anwendungsfall durchgeführt. Der Zugang zu Aufzeichnungen von tatsächlichen Flugbetriebsdaten, den damit verbundenen erteilten ATC-Instruktionen, Wetterdaten und Lärmmessungen für eine Vielzahl von Operationen im Schweizer Luftraum einerseits und die Implementierung der verbesserten Funktionalitäten auf einer industriellen Testplattform andererseits ermöglichen eine hohe Validität und Relevanz der Ergebnisse.
Ansprechpartner: Jean Marc Wunderli
Projektförderung: Horizon 2020 (SESAR)
Projektpartner: DLR, Swiss Airlines, THALES, SkyLab
Dauer: 2020 - 2022
Publikationen: Abdelmoula, F., Roeser, M. S., Kühne, C. G., Gerber, M., & Wunderli, J. M. (2022). Impact of ATC speed instructions on fuel consumption and noise exposure: an assessment of real operations in Zurich. CEAS Aeronautical Journal. https://doi.org/10.1007/s13272-022-00609-y
Gerber, M., Schreiber, Y., Abdelmoula, F., Kühne, C. G., Jäger, D., & Wunderli, J. M. (2022). Energy-optimized approaches: a challenge from the perspectives of pilots and air traffic controllers. CEAS Aeronautical Journal. https://doi.org/10.1007/s13272-022-00607-0

Urban Mining for Low Noise Urban Roads and Optimized Design of Street Canyons
Im urbanen Umfeld dominiert in vielen Fällen der Strassenverkehrslärm die akustische Szenerie. Im Interesse der Gesundheit der Bevölkerung suchen deshalb Stadtplaner und Architekten nach geeigneten Entwurfsstrategien, um das akustische Umfeld im öffentlichen Raum aufzuwerten. Im Rahmen dieses durch den SNF geförderten Projekts werden in einem multidisziplinären Ansatz Möglichkeiten zur akustischen Optimierung von innerstädtischen Strassen und Strassenschluchten ausgelotet. Das 2018 angelaufene Projekt dauert bis 2021 und ist in vier Module gegliedert:
1) Entwicklung von lärmarmen Strassenbelägen für den niedrigen Geschwindigkeitsbereich im urbanen Kontext.  
2) Untersuchung von Möglichkeiten zur Verwendung von rezyklierten Abfallstoffen als Bestandteil von lärmarmen Strassenbelägen.
3) Abschätzung des Lärmminderungspotenzials einer Umgestaltung der die Strassenschlucht begrenzenden Flächen. Die Wirkung von Absorption und Streuung wird sowohl objektiv als auch subjektiv durch Hörexperimente mit auralisierten, künstlichen Signalen untersucht.
4) Hochskalierung der Ergebnisse aus Modul 3 auf einen nationalen Massstab durch Verbesserung und Erweiterung von bestehenden Life Cycle Impact Assessment Methoden.
Kontakt: Kurt Heutschi
Partner/Finanzierung: Empa Abteilung Strassenbau / Abdichtungen, ETHZ Ökologisches Systemdesign, SNF
Dauer: 2018 – 2021
Publikationen: Mikhailenko, P., Piao, Z., Kakar, M. R., Bueno, M., Athari, S., Pieren, R., … Poulikakos, L. (2022). Low-noise pavement technologies and evaluation techniques: a literature review. International Journal of Pavement Engineering, 23(6), 1911-1934. https://doi.org/10.1080/10298436.2020.1830091
Piao, Z., Waldner, U., Heutschi, K., Poulikakos, L. D., & Hellweg, S. (2022). Modified life cycle assessment for low-noise urban roads including acoustics and monetarization. Transportation Research. Part D: Transport and Environment, 112, 103475 (13 pp.). https://doi.org/10.1016/j.trd.2022.103475
Poulikakos, L. D., Athari, S., Mikhailenko, P., Kakar, M. R., Bueno, M., Piao, Z., … Heutschi, K. (2022). Effect of waste materials on acoustical properties of semi-dense asphalt mixtures. Transportation Research. Part D: Transport and Environment, 102, 103154 (14 pp.). https://doi.org/10.1016/j.trd.2021.103154
Athari, S. (2023). A hybrid acoustics simulation of 3D urban street canyon design scenarios with multiple reflections used for auralising a moving sound source [Doctoral dissertation, ETH Zurich]. https://doi.org/10.3929/ethz-b-000607512

Multisensorische Dimensionen der Waldattraktivität
Aktuelle Forschungsresultate liefern klare Hinweise darauf, dass sich negative Auswirkungen von Lärm, sowohl in Form von Belästigung als auch von gesundheitlichen Wirkungen, durch das Vorhandensein von Grünflächen und Erholungsräumen reduzieren lassen. Gerade im urbanen Raum kann deshalb die Gestaltung des öffentlichen Raumes sowie die Erhaltung und Förderung von Naherholungsräumen einen Beitrag zur Reduktion der negativen Folgen der Lärmbelastung darstellen. Diese Formen des Lärmschutzes müssen bzgl. ihrer Wirksamkeit erforscht und in ihrer Umsetzung weiterentwickelt werden, um den teilweise konträren Anforderungen des Lärmschutzes und der Raumplanung Genüge zu tun. Im Rahmen des Projektes wird die Empa in Zusammenarbeit mit dem WSL der Frage nachgehen, welche Anforderungen stadtnahe Wälder erfüllen müssen, um ihrer Funktion als Erholungsräume nachzukommen, bzw. was die Qualität von Wald-Erholungsgebieten ausmacht.
Ansprechpartner: Jean Marc Wunderli
Projektförderung: BAFU
Projektpartner: WSL
Dauer: 2020
Publikationen: Hegetschweiler, K. T., Maidl, E., Wunderli, J. M., Stride, C. B., Fischer, C., Wunderli, L., … Hunziker, M. (2023). Influence of perceptual experiences, especially sounds, on forest attractiveness. In L. Koegst, O. Kühne, & D. Edler (Eds.), RaumFragen: Stadt-Region-Landschaft. Multisensory landscapes. Theories and methods (pp. 255-277). https://doi.org/10.1007/978-3-658-40414-7_14

MECHANICAL QUASICRYSTALS
Metastrukturen sind elastische Strukturen mit vielversprechenden Eigenschaften im Bereich Filterung, Fokussierung und Lenkung von elastischen Wellen. Abhängig von der Grösse kann man z.B. Gebäude gegen Erdbeben schützen, Schwingungen von schweren Maschinen verringern oder der Frequenzbereich von Signalen ändern.  Auf dem Weg zur Massenproduktion von Metastrukturen müssen jedoch einige wichtige Einschränkungen im Zusammenhang mit ihrer Modellierung beachtet werden.  Bis jetzt werden aus praktischen Gründen die Modelle fast immer für unendlich grosse, perfekt periodische Strukturen gerechnet. Das erste und wichtigste Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung effizienter und genauer FEM-Algorithmen, die in der Lage sind, die dynamische Reaktion nichtperiodischer Metastrukturen vorherzusagen.  Model Order Reduction kann dazu führen, dass man schnell topologische Optimierungen durchführen kann, damit gewünschte Eigenschaften erreicht werden. Die Modelle werden nachher von Experimenten validiert. 
Ansprechpartner: Bart Van Damme
Projektförderung:  Empa
Dauer: 2019 – 2021
Publications: Tallarico, D., Bergamini, A., & Van Damme, B. (2023). Long-range order Bragg scattering and its effect on the dynamic response of a Penrose-like phononic crystal plate. Physical Review B, 107(17), 174201 (12 pp.). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.107.174201

OSCAr: Klangbewusste Gestaltung von Gebäuden: Akustische Modellierung von Gebäudearchitektur und Aussenraumgestaltung
Im Rahmen der Siedlungsverdichtung entstehen vermehrt grossvolumige Gebäude mit hohen Fassaden und es bilden sich geschlossene Strassenschluchten. Die Akustik in diesen Strassenzügen ist geprägt durch multiple Schallreflexionen, welche zu einer generellen Pegelerhöhung führen und sich auch negativ auf die akustische Aufenthaltsqualität auswirken können.
Im Auftrag des Bundesamtes für Umwelt BAFU soll die (raum-)akustische Qualität von Strassenschluchten untersucht und es sollen Vorschläge und Konzepte zur Optimierung entwickelt werden. Einerseits besteht ein Interesse daran, Gebäude so zu planen und zu bauen, dass in der Umgebung möglichst tiefe Lärmbelastungswerte resultieren. Andererseits soll ein möglichst hohes akustisches Wohlbefinden im Aussenraum erreicht werden. Dabei sollen verschiedene Gebäudeanordnungen und Fassadenausgestaltungen simuliert werden. Im Rahmen von Hörversuchen (im Labor) sollen mögliche Einflüsse der Geometrie, der Oberflächenstrukturierung und der Absorption der Gebäude auf das subjektive Lästigkeitsempfinden und das akustische Wohlbefinden untersucht und quantifiziert werden.
Ansprechpartner: Kurt Eggenschwiler
Projektförderung: BAFU
Laufzeit: 2019 – 2021
Publikation: Eggenschwiler, K., Heutschi, K., Taghipour, A., Pieren, R., Gisladottir, A., & Schäffer, B. (2022). Urban design of inner courtyards and road traffic noise: influence of façade characteristics and building orientation on perceived noise annoyance. Building and Environment, 224, 109526 (17 pp.). https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2022.109526

Lärmschutz im Holzbau
Beschwerden über Lärm aus benachbarten Wohnungen, insbesondere Trittschall, sind immer noch ein großes Problem in Mehrfamilienhäusern aus Holz. Ziel des von Lignum geleiteten Projekts "Lärmschutz im Holzbau" ist es, in Zusammenarbeit mit der Empa und der Berner Fachhochschule den akustischen Komfort in modernen Mehrfamilienholzbauten in der Schweiz durch Erkenntnisse zum Luft- und Trittschall zu verbessern. Unsere Rolle in diesem Projekt ist die experimentelle Untersuchung der Schallübertragung durch Bauelemente und in Nachbildungen typischer Schweizer Holzbausysteme im Leichtbauprüfstand. Darüber hinaus verarbeitet die Empa die Daten für die Verwendung als Eingangsdaten für Modelle zur Vorhersage und Optimierung der Luft- und Trittschalldämmung. Wir haben vereinfachte Prognosemodelle für schwere Konstruktionen, die in Europa bereits etabliert sind, für Leichtbausysteme aus Holz abgeleitet. Diese Modelle können in der Praxis von Ingenieuren und Planern bereits in der Planungsphase von Gebäuden in Holzbauweise angewendet werden. Das Projekt wird vom "Aktionsplan Holz" des Bundesamtes für Umwelt (BAFU) und einem Konsortium von Industriepartnern finanziert.
Kontakt: Stefan Schoenwald
Projektpartner: Lignum, BFH-AHB, Industriepartner
Projektfinanzierung: Lignum
Laufzeit: 2016 – 2020

Vergleich der Fluglärmberechnungsprogramme sonAIR, FLULA2 and AEDT
In dieser Studie vergleichen wir Fluglärmmessungen mit Berechnungen mehrerer tausend Einzelflüge um die Flughäfen Zürich und Genf in der Schweiz. Die Berechnungen wurden mit drei Fluglärmberechnungsprogrammen durchgeführt: mit dem Simulationsprogramm sonAIR (https://www.empa.ch/de/web/s509/sonair) sowie den beiden Best-Practice-Programmen FLULA2 (https://www.empa.ch/de/web/s509/flula2) und AEDT. Insgesamt zeigen alle drei Programme gute Ergebnisse, mit mittleren Abweichungen zwischen Berechnungen und Messungen von weniger als ±0,5 dB. sonAIR schneidet deutlich besser ab als die beiden Best-Practice-Programme, wenn zusätzliche Flugparameter-Daten verfügbar sind. Ohne diese Daten ist sonAIR jedoch ähnlich gut wie FLULA2 und AEDT. Zusammenfassend zeigt sich, dass alle drei Programme dazu geeignet sind, mittlere Fluglärmbelastungen zu ermitteln, welche aus komplexen Szenarien mit vielen Flügen resultieren (z.B. Jahresbelastungen), während sonAIR zudem einzelne Flüge sehr genau zu reproduzieren vermag.
Details: vgl. https://www.mdpi.com/2226-4310/8/12/388
Ansprechpartner: Beat Schäffer
Projektförderung: BAFU
Dauer: 2020
Publikationen: Meister, J., Schalcher, S., Wunderli, J. M., & Schäffer, B. (2022). Validation of three aircraft noise calculation models. In Proceedings. Internoise 2022 (p. 433 (8 pp.). Internoise.
Wunderli, J. M., Meister, J., Jäger, D., Schalcher, S., Zellmann, C., & Schäffer, B. (2022). Aircraft noise in situations with grazing sound incidence - comparing different modeling approaches. Journal of the Acoustical Society of America, 151(5), 3140-3151. https://doi.org/10.1121/10.0010419

Data Science Enabled Acoustic Design – AADS
Projektbeschrieb: https://datascience.ch/project/data-science-enabled-acoustic-design-aads/
Ansprechpartner: Kurt Heutschi
Projekförderung: Swiss Data Science Center
Projektpartner: Swiss Data Science Center, Gramazio Kohler Research - ETH Zürich, Strauss Electroakoustik
Dauer: 2018-2020

Shunted electroactive membrane absorbers (SEMA)
Resonating thin membranes in front of an air cavity are efficient sound absorbers. The frequency of maximum absorption depends on the membranes stiffness, pretension, and geometry. Low frequency sound absorption requires large membranes or thick cavities. Tuning membrane low frequency absorbers is not straightforward. If the membrane's strain generates a voltage, the electromechanical coupling can be used to tune its resonance frequency in a different way. A circuit consisting of the capacitive membrane, a resistor and an inductance gives rise to an electrical resonance, at which the membrane's stiffness is significantly reduced. The electrical eigenfrequency can be easily tuned to any frequency, independent of the tension in the membrane. This project investigates practical ways of achieving high sound absorption using this principle.
Contact: Bart Van Damme
Funding: SNSF
Duration: 2020

Prediction of sound insulation in multi-storey solid wooden construction (SPiMM)
The share of timber construction in multi-storey new buildings is also increasing steadily in Switzerland. A detailed sound insulation calculation has not yet been possible. In order to make noise control pre-dictable, calculation processes are reviewed in this first project phase, taking into account the connec-tions between solid wood components: The applicability of the methods required for the calculation and the availability of the necessary input data are investigate exemplarily at a building junction with rigid connetions.
Contact: Stefan Schoenwald
Project funding: BAFU
Duration: 2020

Development of a calculation tool for a low-noise operation of multicopters
It is becoming apparent that the use of multicopters will increase strongly in the coming years, not only privately but also commercially. Authorization of commercial use must cover not only flight safety aspects but also noise issues. In the present project, a tool is therefore being developed which provides the necessary basis for this. The tool is based on sonAIR, the existing software for calculating aircraft noise. sonAIR will be expanded to allow the planning of operations of commercially used, electrically operated multicopter aircraft and the calculation of the resulting noise pollution. Furthermore, recommendations for low-noise products and noise-reduced operations will be developed, thus contributing to the reduction of noise pollution.
Contact: Jean Marc Wunderli
Funding: FOCA
Partner: ALR, n-Sphere, Meteomatics, Matternet
Duration: 2019 - 2020
Publications: Wunderli, J. M., Meister, J., Boolakee, O., & Heutschi, K. (2023). A method to measure and model acoustic emissions of multicopters. International Journal of Environmental Research and Public Health, 20(1), 96 (17 pp.). https://doi.org/10.3390/ijerph20010096

Implementation of a pilot assisting system for low noise landing procedures at Zurich Airport
This project aims at further developing the pilot assistance system LNAS of the German Aerospace Center DLR, to allow different types of approaches such as Continuous Descent Approach (CDA) respecting the specific environment of Zurich airport (terrain, airspace restrictions, etc.). Taking into account the pilots user requirements, the human-machine interface shall be improved for an intuitive display of the aircraft configuration change and flight mode commands on an approach map. Additionally, the ATC information about the distance to threshold shall be used to optimize the vertical flight profile. In a one-week flight campaign the system will be demonstrated using the DLR Airbus A320 ATRA (Advanced Technology Research Aircraft) with regular airline pilots operating in the Zurich airport environment to reduce noise with optimized approach profiles and aircraft configuration changes. Noise measurements and subsequent single flight simulations with sonAIR based on FDR data will be conducted by EMPA to analyze the potential of this pilot assistance system. An operational trial with LNAS on aircrafts of Swiss Airline and related 3-month noise measurements is an option of this project.  Industrialization of LNAS is the long-term goal after successful demonstration.
Contact: Jean Marc Wunderli
Partner/Funding: SkyLab, DLR, Zurich Airport, skyguide, Swiss Airlines, Swiss Air Force / FOCA, Office of Transport of the Canton of Zurich (AFV)
Duration: 2018 – 2020
SRF-Beitrag "Schweiz aktuell" vom 10.9.2019

CompenSENSE
Currently the Federal Noise Abatement Commission discusses in the context of a harmonization of noise abatement and land-use planning regulations the following questions: Are negative effects of traffic noise reduced in the presence of local recreational areas? If yes, could an installation or upgrading of such recreational areas be seen as a noise mitigation measure?
FOEN advised Empa to investigate these questions by reanalysing the survey sample dataset of the SiRENE study. To that purpose additional information on general properties, distance and accessibility of recreational areas should be collected and combined with the present dataset.
Contact: Jean Marc Wunderli
Partner/Funding: FOEN
Duration: 2018 – 2020
Publication: Schäffer, B., Brink, M., Schlatter, F., Vienneau, D., & Wunderli, J. M. (2020). Residential green is associated with reduced annoyance to road traffic and railway noise but increased annoyance to aircraft noise exposure. Environment International, 143, 105885 (13 pp.). https://doi.org/10.1016/j.envint.2020.105885

SILENTIUM
Mandated by FOEN, Empa is trying to elucidate the role of single noise events and quiet interim phases on annoyance, based on unfocussed listening tests. The results shall be used to discuss whether future rating levels for traffic noise shall solely rely on average levels such as Leq or if they should be complemented by additional correction factors like the number of pass-bys.
Contact: Jean Marc Wunderli
Partner/Funding: FOEN
Duration: 2018 – 2020
Publikation: Schäffer, B., Taghipour, A., Wunderli, J. M., Brink, M., Bartha, L., & Schlittmeier, S. J. (2022). Does the macro-temporal pattern of road traffic noise affect noise annoyance and cognitive performance? International Journal of Environmental Research and Public Health, 19(7), 4255 (24 pp.). https://doi.org/10.3390/ijerph19074255

Schallabsorption von Wandpanel-Unikaten
Es wurden schallabsorbierende Wandpaneele entwickelt, welche massgeschneidert in den Kontext der Raumarchitektur und der Ästhetik eingepasst werden können - individuell entworfen und produziert (handgewoben). Dabei konnte eine hohe Schallabsorption erreicht werden, und es zeigte sich, dass unter Einhaltung von Regeln die handgewobenen Stoffe zu einer für die Praxis vernachlässigbaren Streuung der Absorptionswerte führen.
Kontakt: Kurt Eggenschwiler
Finanzierung: Innovationsscheck
Wirtschaftspartner: byvons.swiss
Laufzeit: 2019 - 2020

BiMeWAVES – BIO‐INSPIRED HIERARCHICAL METAMATERIALS FOR MULTI‐SCALE ELASTIC WAVE MANIPULATION
BiMeWAVES aims to develop a new class of innovative materials capable of controlling acoustic and elastic waves by adapting the concept of hierarchical structure derived from biological systems to a new class of artificially engineered media, i.e. the so-called elastic Metamaterials (MMs).
The project integrates inter-disciplinary aspects such as: (1) biological inspiration driving the (2) design, manufacturing and optimization of innovative materials guiding the conclusive (3) proof-of-concept experiments aimed at providing the society with novel applicative tools in diverse technological fields, ranging from noise abatement to non-destructive evaluation and underwater acoustics.
Contact: Armin Zemp
Funding: Marie Curie COFUND
Duration: 2018 – 2020

Validierung des Fluglärmsimulationsmodells sonAIR
Validierung des Fluglärmsimulationsmodells sonAIR mit unabhängigen Messdaten. Dazu werden auch Messdaten von externen Partnern verwendet. Zudem werden einige spezifische Fragen untersucht, welche im sonAIR Entwicklungsprojekt offen geblieben sind.
Ansprechpartner: Jean Marc Wunderli
Partner: Swiss International Airlines, DLR, TU Delft
Projektförderung: BAZL
Laufzeit: 2017 - 2018

Abschätzung von Flugparameter auf der Basis von Radardaten
Das Emissionsmodell von sonAIR benötigt als Eingangsgrössen neben Position, Orientierung und Geschwindigkeit auch Angaben zur Schubsetzung und idealerweise Konfiguration des Flugzeuges. Da Flight Data Recorder-Daten in der Regel nicht zugänglich sind, kann der Anwendungsbereich des Modells massiv erweitert werden wenn es gelingt, Schubsetzung und Konfiguration indirekt aus Radardaten abzuleiten. Es soll deshalb ein Verfahren entwickelt, implementiert und validiert werden, welches die Bestimmung von Masse, Schubsetzung und Konfiguration aus Radardaten erlaubt.
Ansprechpartner: Jean Marc Wunderli
Partner: Swiss International Airlines
Projektförderung: BAZL
Laufzeit: 2017 - 2018

Aufbau und Betrieb eines Monitoringsystems zur laufenden Erweiterung der sonAIR Emissionsdaten
Das Projekt umfasst primär zwei Ziele. A) Entwicklung eines mobilen Monitoring- und Auswertsystems für die laufende Erfassung der Schallemissionen von Flugzeugen und zur messtechnischen Kontrolle der realen Lärmbelastung an frei wählbaren Standorten. B) Betrieb des Systems am Flughafen Zürich mit dem Ziel, Emissionsmodelle für neue oder modifizierte Flugzeuge der Swiss, namentlich die Bombardier C-Series, die Boeing B777 und die modifizierte Airbus A320er-Familie zu erstellen.
Ansprechpartner: Jean Marc Wunderli
Partner: Swiss International Airlines, skyguide
Projektförderung: BAZL
Laufzeit: 2017 - 2019

Lärm und Gewichtsreduktion durch Anwendung von faserverstärkten Kunststoffen für Radsätze von Güterwagen
Faserverstärkte Polymer-Verbundwerkstoffe sollen verwendet werden, um einen Eisenbahn-Radsatz herzustellen, der weniger Lärm erzeugt und zu einer signifikanten Gewichtsreduzierung des Radsatzes führt. Die technische Machbarkeit wird in diesem Projekt in Zusammenarbeit mit unseren Partnern geprüft.
Kontakt: Armin Zemp
Partner: Labor für Bautechnik (Empa), Carbo-Link, PROSE AG
Finanzierung: BAFU
Laufzeit: 2017 – 2018

IDeAL (Impact Driven Assessment of novel Low-noise aircraft concepts) Pilotstudie
Ziel von IDeAL (Impact Driven Assessment of novel Low-noise aircraft concepts) ist es, neuartige, lärmarme Flugzeugkonzepte und alternative Flugverfahren zu entwickeln und bezüglich Wahrnehmung und Lästigkeit zu optimieren. Das DLR stellt dazu Simulationen der Lärmemission neuartiger Flugzeuge zur Verfügung, welche aus dem Flugzeug- und Triebwerksdesign resultieren. Diese Simulationen werden anschliessend durch die Empa auralisiert und in Hörversuchen durch Probanden beurteilt. Das Design wird danach auf Grundlage der wahrgenommenen Lautstärke und Lästigkeit optimiert. In dieser Pilotstudie werden drei Ziele verfolgt: Es soll die Machbarkeit des Prozesses bewiesen werden, es sollen offene Forschungsfragen identifiziert und es soll eine Potentialabklärung neuer Flugzeugkonzepte und –verfahren durchgeführt werden.
Ansprechpartner: Reto Pieren
Projektpartner: DLR
Projektförderung: BAFU
Dauer: 2017 - 2018
Verfügbare Publikation

DESTINATE
Under the umbrella of the European Shift2Rail initiative to support research and innovation in rail product solutions, the project DESTINATE aims to develop tools and methodologies for railway noise simulation and cost-benefit analysis of mitigation actions of interior and exterior noise. Empa is involved in the auralisation and visualization of noise mitigation measures with the goal to more accurately predict peoples response to exterior noise from a residents perspective and to interior noise from a passengers perspective.
Contact: Kurt Heutschi
Project partners: Technische Universität Berlin (Coordinator), TUB, Germany, Politechnika Poznańska, PUT, Poland, University of Newcastle upon Tyne, UNEW, UK, Müller-BBM GmbH, MBBM, Germany, Sound Advice in Technology, Innovation and Strategy, SATIS, The Netherlands, Stadler Rail Valencia, STAV, Spain, Netherlands Aerospace Centre, NLR, The Netherlands
Project funding: EU Horizon 2020
Duration: 2016-2018
Empa Medienmitteilung
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Beschichtung von Güterwagen zur Lärmminderung
Ziel dieses Projekts ist es, die Wirksamkeit einer Beschichtung von Güterwagen zur Lärmminderung zu evaluieren. Neben der Verschleißempfindlichkeit des Beschichtungsmaterials werden die Auswirkungen auf das Schwingungsverhalten des Güterwagen-Silos vor und nach der Beschichtung sowie die Reduzierung der Lärmemission beim Beladen und Ablassen von Kies experimentell untersucht.
Kontakt: Armin Zemp
Projektpartner: Josef Meyer Rail
Projektfinanzierung: BAFU
Laufzeit: 2016 - 2017

The Sound of Brass: Die Materialität, Akustik und Geschichte von Blechblasinstrumenten, basierend auf dem Beispiel historisch informierter Nachbauten deutscher Posaunen
Wie wurden frühe Blechblasinstrumente konstruiert und aus welchen Materialien? Wenn wir Kopien mit historischen Fertigungstechniken bauen, welche Auswirkungen hat das auf ihre Spieleigenschaften und ihren Klang? Und können wir das messen?
Viele Fragen zur Materialität und Produktionstechnik historischer Blechblasinstrumente sind bis heute unbeantwortet. Dieses Projekt soll Rekonstruktionen der legendären deutschen Posaunen des 19. und frühen 20. Jahrhunderts nutzen, um die Techniken historischer Handwerker wiederzuerlangen. Wir untersuchen den Einfluss auf die Spieleigenschaften und auf den abgestrahlten Schall. Die Rekonstruktionen deutscher Orchesterposaunen, die im Rahmen dieser angewandten Forschung entstanden sind, werden schließlich im Rahmen eines Konzertes präsentiert.
Kontakt: Armin Zemp
Projektpartner: KTI
Laufzeit: 2015–2018

OST
The goal of the project OST is the development of tool to simulate railway rolling noise. The different steps from the excitation mechanisms to vibration propagation to sound radiation and propagation shall be modelled as close to physics as possible. The tool shall be used in a later step to develop acoustically optimized track constructions. The project is financed by FOEN and FOT and is conducted in collaboration with the technical universities of Berlin and Munich.
Contact: Jean Marc Wunderli
Project partner: TU Berlin, TU München
Project funding: BAV, FOEN
Duration: 2015 - 2017

Listening tests to assess the annoyance of helicopter noise compared to wing-mounted propeller driven aircraft
Listening tests are performed in the lab to determine the annoyance rating of helicopters and wing-mounted propeller driven aircraft in different procedures (take-off, landing, cruise). On this basis a source-specific level correction relative to the A-weighted sound exposure level (LAE) shall be deduced for small aircraft.
Contact: Beat Schäffer
Project funding: FOEN
Duration: 2016 - 2017

SiRENE

Teilnahme am interdisziplinären Forschungsprojekt SiRENE (Short and Long Term Effects of Traffic Noise Exposure), welches die akuten, kurz- und langfristigen Auswirkungen von Strassenverkehrs-, Schienen- und Fluglärm auf die Belästigung, den Schlaf und die kardiometabolische Gesundheit untersucht. SiRENE wird durch den SNF im Rahmen von Sinergia finanziert und durch die Eidgenössische Kommission für Lärmbekämpfung sowie das Bundesamt für Umwelt Bafu unterstützt.
Ansprechpartner: Jean Marc Wunderli
Projektpartner: Universität Basel, Swiss TPH, n-Sphere, BAFU
Projektförderung: SNF, BAFU
Laufzeit: 2013 - 2016

SIAS
In the SiRENE project a nationwide assessment of road, railway and aircraft noise exposure was conducted and a socio-acoustic study with 5600 participants was performed. SIAS is a follow-up study in which interviews with about 100 participants of the SiRENE study are carried out at their homes to elucidate – among others – the role of open windows for the well-being of the inhabitants. On that occasion on the one hand short-term measurements are performed to determine the inside-outside level difference for different window positions (closed, tilted, open). On the other hand sound-level meters are flush mounted on the outer face of the closed window to record A-weighted equivalent sound pressure levels in a temporal resolution of 1 s during one week. The first measurements are used to establish a model for inside-outside level differences, the second to validate the exposure modelling of SiRENE.
Contact: Jean Marc Wunderli
Project partner: Swiss Tropical and Public Health Institute, Basel; n-Sphere, Zürich.Project funding: FOEN
Duration: 2016 - 2017

Neue Untersuchungen zum Messverfahren zur Simulation haustechnischer Benutzungsgeräusche mit dem Pendelfallhammer gemäss Schweizer Norm SIA 181 „Schallschutz im Hochbau"
Mit der Neufassung der Schweizer Norm SIA 181 „Schallschutz im Hochbau“ im Jahr 2006 wurde ein Messverfahren zur Simulation von Benutzergeräuschen bei Badewannen, Duschwannen, Waschbecken etc. mit einem Pendelfallhammer eingeführt. Trotz den nicht bezweifelten Vorteilen der Messmethode tauchten in den letzten Jahren vermehrt Fragen zu verschiedenen Problemstellungen auf. Die Eigen-schaften des Pendelfallhammers sind in der Norm nur unzureichend spezifiziert und es mangelt an ei-nem Verfahren, um diese periodisch zu überprüfen. Das Messverfahren ist zu wenig detailliert be-schrieben, so dass sich z.B. je nach Wahl der Anregungspunkte unter Umständen sehr unterschiedliche Resultate ergeben können. Es werden auch keine Angaben zur Messunsicherheit gemacht. Die Norm gibt  für verschiedene Anregungssituationen Korrekturpegel zur Berücksichtigung der Unterschiede zwischen dem Pegel der Originalgeräusche und dem mit dem Pendelfallhammer erzeugten. Diese Kor-rekturwerte werden zum Teil in Frage gestellt. Zudem wird behauptet, dass der durch Schallabstrahlung vom untersuchten Bauteil übertragene Luftschallanteil, je nach baulicher Situation, zu hoch sei und das Messergebnis verfälschen kann. Im Projekt werden die Fragen geklärt und ein Input zur Revision der Norm SIA 181 geleistet.

Ansprechpartner: Kurt Eggenschwiler
Projektförderung: suissetec, BAFU
Projektdauer: 2017-2018

Annoyance caused by wind turbine compared to road traffic noise
On behalf of FOEN listening tests are performed in collaboration with the Catholic University of Eichstätt-Ingolstadt (D) in which participants rate the annoyance caused by different acoustic situations of wind turbine and road traffic noise. With these tests, the (increased) noise annoyance caused by wind turbine compared to road traffic noise can be investigated and quantified. In addition, in a separate experiment special acoustic characteristics of wind turbines are investigated which can influence noise annoyance (e.g., amplitude modulation).

Contact: Beat Schäffer
Project funding: FOEN
Duration: 2014 - 2016

Ecovehicle
In the frame of the Eureka project Ecovehicle, methods to identify and promote environmentally friendly road and rail vehicles are developed together with foreign partners. The work of the Swiss project team: Empa labs Road Engineering / Sealing Components, Automotive Powertrain Technologies and Acoustics / Noise Control and Quantis is funded by Bafu, ASTRA and ARE.
Contact: Kurt Heutschi
Project partner: Empa, Road Engineering / Sealing Components Laboratory, Empa, Automotive Powertrain Technologies, Sciotech Projects, UK, TDC Systems, UK, SVUM, CZ, Kistler, CH
Project funding: FOEN
Duration: 2014 - 2017

sonRoad+
On behalf of Bafu the existing road traffic noise emission model is updated. The model will fit to the properties of the new vehicle fleet and will allow for investigating in greater detail parameters that influence noise emission.
Contact: Kurt Heutschi
Project funding: FOEN
Duration: 2015 - 2017

sonAIR
Im Rahmen des Projektes sonAIR wird ein neues Berechnungsmodell entwickelt, mit dem lärmarme An- und Abflugverfahren rechnerisch erprobt und akustisch optimiert werden können.
Ansprechpartner: Jean Marc Wunderli
Projektpartner: n-Sphere, BeSB, SciTracks
Projektförderung: BAZL, BAFU, Kanton Zürich, Flughäfen Zürich und Genf, skyguide
Projektdauer: 2013 - 2016

sonARMS
Entwicklung und Unterhalt des Schiesslärm Berechnungsmodells sonARMS.
Ansprechpartner: Jean Marc Wunderli
Projektförderung: BAFU, Kanton Zürich, Kanton Graubünden
Projektdauer: 2012 - 2016

SONORUS
Im Marie Curie-Projekt SONORUS werden junge Forschende zu „Urban Sound Planners“ ausgebildet. In diesem Kontext wird an der Empa ein Werkzeug zur Auralisation von Flugzeuggeräuschen entwickelt.
Ansprechpartner: Kurt Heutschi
Projektpartner: Chalmers Tekniska Högskola, Chalmers, Schweden, Eindhoven University of Technology, TUe, Holland, Seconda Università degli Studi di Napoli, SUN, Italien, The University of Sheffild, USFD, Grossbritanien, Ghent University, UGENT, Belgien, Müller-BBM, MBBM, Deutschland, The Italian National Institute for Environmental Protection and Research, ISPRA, Italien, SP Technical Research Institute of Sweden, SP, Schweden
Projektförderung: EU Marie Curie
Projektdauer: 2012 - 2016

VoiceTime
In automatischen Sprechererkennungssystemen werden Personen anhand der Stimme erkannt.
Ansprechpartner: Ulrike Glavitsch
Projektförderung: Gebert Rüf Stiftung
Projektdauer: 2014 - 2016

Stosswellenausbreitung im urbanen Raum
Zur Prognose der Wirkung von Sprengungen und Festlegung von Sicherheitsabständen im urbanen Raum wird im Auftrag der armasuisse ein numerisches Modell entwickelt, das die Detonation, die anschliessende Stosswellenausbreitung und deren Interaktion mit Gebäudestrukturen simuliert. 
Ansprechpartner: Kurt Heutschi
Projektförderung: armasuisse
Projektdauer: 2014 - 2016

TAURA
Traffic Noise Auralisator: Im Forschungsprojekt TAURA wird ein Auralisator für Strassen- und Eisenbahnlärm entwickelt. Das Herzstück des Auralisators besteht aus einem Synthesizer, der die akustischen Emissionen einer Vielzahl verschiedener Fahrzeuge auf unterschiedlichen Oberflächen und bei unterschiedlichen Betriebszuständen generiert. Zusammen mit der Simulation von Schallausbreitungsphänomenen und einem Mehrkanal-Wiedergabesystem lassen sich komplexe Verkehrsszenarien erzeugen und künstlich hörbar machen.
Ansprechpartner: Reto Pieren
Projektförderung: SNF
Projektdauer: 2014 - 2016

Dissertation „Direct and Flanking Transmission in Combined Heavyweight and Lightweight Structures“
Das Ziel der Arbeit ist es, die Berechnungsverfahren für die Schallübertragung in Holzbauten wesentlich zu erweitern, so dass die Prognosesicherheit im Vergleich zu den heutigen ungenügenden Verfahren deutlich angehoben werden kann.
PhD Student: Claire Churchill
Supervisor: Prof. Carl Hopkins, Acoustics Research Unit, University of Liverpool

Entwicklung einer Messmethodik bei tiefen Frequenzen in kleinen Räumen
Ansprechpartner: Stefan Schoenwald
Projektförderung: BAFU

Untersuchung von Achslagerbeschleunigungsdaten für Weichenüberfahrten
Ansprechpartnert: Armin Zemp
Projektförderung: SBB

Lärm abgestellter Züge
Ansprechpartner: Barbara Locher
Projektförderung: BAFU, SBB

Optimierung der Lärm-Emissionen des PC-21
Ansprechpartner: Beat Schäffer
Projektförderung: armasuisse

VisAsim - Visuell-Akustische Simulation zur Bewertung der Landschaftsverträglichkeit von Windparks
Ansprechpartner: Kurt Heutschi, Reto Pieren
Projektpartner: ETH Zürich, PLUS (Projektleitung)
Projektförderung: SNF

Akustikpaneelsystem
Jede Architektur konstituiert akustische Raumantworten. Dennoch wird dieser Aspekt in der planerischen Praxis nicht ausreichend berücksichtigt. Dies führt in der Regel dazu, dass akustische Massnahmen erst im Nachhinein auf eine fertiggestellte Architektur appliziert werden, diese also über rein technische Lösungen akustisch „ausgebessert“ wird. Diesen Umstand zum Anlass nehmend untersucht dieses Projekt die Möglichkeit, über die Verwendung digitaler Entwurfsmethoden und robotischer Fertigungstechniken raumakustische Bedingungen bereits frühzeitig in die Entwicklung eines flexibel integrierbaren Paneelsystems einzubetten und dessen akustische Wirksamkeit somit individuell an den jeweiligen Einsatzort anzupassen.
Ansprechpartner: Kurt Eggenschwiler
Projektpartner: Gramazio & Kohler, Architektur und Digitale Fabrikation, ETH Zürich (Projektleitung), REHAU Vertriebs AG, Jürgen Strauss
Projektförderung: KTI

ASTRA-Projekt: Nächtliche Immissionsprognosen von Strassenlärm (Hochleistungsstrassen)
Ansprechpartner: Kurt Heutschi
Projektpartner: B + S Ingenieur AG
Projektförderung: ASTRA

Neues Messverfahren für Gehschall
Bisher wurden zur Beurteilung von Gehgeräuschen auf Laminatböden die Geräusche einer Geherin gemessen. Ziel des Projekts war die Entwicklung eines Messverfahres, welche ohne gehende Person auskommt und auch die Nachteile des Trittschallhammerwerks vermeidet. Es wurde ein geeignetes Messverfahren gefunden welches mit Befragungen validiert wurde. Schliesslich wurde ein neuartiges Hammerwerk mit leisem Antrieb entwickelt.

Studie zur Wirkung von Kirchenglocken auf die Schlafqualität (zusammen mit der ETH Zürich):
Brink, M., S. Omlin, C. Müller, R. Pieren, and M. Basner, 2011. An event-related analysis of awakening reactions due to nocturnal church bell noise. Science of the Total Environment 409, 5210-5220.

Schiesslärmstudie zur Erarbeitung von Grundlagen für den Anhang 9 der LSV (zusammen mit der ETH Zürich):
Brink, M. and J.M. Wunderli, 2010. A field study of the exposure-annoyance relationship of military shooting noise. Journal of the Acoustical Society of America 127, 2301-2311.

Entwicklung des Berechnungsmodells sonRAIL im Auftrag des Bundesamt für Umwelt BAFU