Lichter en stiller

Op de Blechexpo konden bezoekers al demoplaten met verschillende designs van vibroakoestische materialen zien, die voor het reduceren van vibraties in de voertuigbouw kunnen worden ingezet.

Hoe maak je auto’s lichter en voorkom je tegelijkertijd dat er door trillingen hinderlijke geluiden voor de passagiers ontstaan? Wellicht door het toepassen van zogeheten vibroakoestische metamaterialen (VAMM).

Het is een klassiek voorbeeld van tegenstrijdige doelstellingen: om auto’s milieuvriendelijker te maken worden ze steeds lichter. Minder gewicht leidt tot minder brandstofgebruik en dat weer tot minder CO2-uitstoot. Maar de keerzijde van de medaille is dat lichte materialen door hun mindere massa en geringere materiaaldemping duidelijk andere trillingseigenschappen hebben dan de gebruikelijke materialen. Dit kan leiden tot ongewenst geluid in de auto. Te veel geluid vermindert het rijplezier en is tevens zowel fysiek als mentaal belastend.

Demoplaten

Op de Blechexpo in Stuttgart toonden onderzoekers van Fraunhofer IWU (Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik) hoe dit conflict kan worden opgelost: zogeheten vibro-akoestische metamaterialen (VAMM) maken het mogelijk dat voertuigonderdelen lichter en tegelijk ook duidelijk stiller worden. Op de beurs konden bezoekers demoplaten met verschillende designs van vibroakoestische materialen zien, die voor het reduceren van vibraties in de voertuigbouw kunnen worden ingezet.

Geen vibratie-overdracht

Vibro-akoestische materialen zijn kunstmatig geproduceerde structuren die lawaai of vibraties beïnvloeden. De hoge werkzaamheid van VAMM berust op de ingenieuze koppeling en daarmee plaatsvindende interactie van eenheidscellen uit passieve of actieve resonatoren onder elkaar. Hierdoor ontstaan zogeheten ‘stopbanden’, ofwel frequentiegebieden waarin geen golfuitbreiding en daarmee geen vibratie-overdracht in de structuur mogelijk is.

Project MetaVib

Fraunhofer onderzoekt in het kader van het interne onderzoeksproject MetaVib de productiemethoden voor een industriële toepassing van VAMM. Voor metalen structuren wordt gewerkt aan nieuwe omvormtechnische procesketens voor de nauwkeurige productie van filigrane structuren alsmede aan de integratie van VAMM in plaat- en carrosseriedelen. Bij de vervorming van plaatmateriaal is het idee het ponsen voor de productie van VAMM plaathalffabricaten in een dusdanige richting verder te ontwikkelen dat de verspreiding van resonatorgeometrieën wordt gereduceerd tot een gedefinieerd minimum en dit ook reproduceerbaar kan worden geproduceerd. Hiervoor bundelen meerdere gespecialiseerde onderdelen van de Fraunhofer organisatie hun krachten in een consortium voor het project MetaVib: structuurdynamiek, akoestiek, elektro-akoestiek en productietechniek. Fraunhofer IWU neemt het zwaartepunt van het project voor haar rekening: de productietechnische omzetting van de vibro-akoestische metamaterialen uit metalen grondstoffen, de ontwikkeling van productiemethoden van de VAMM in grote series voor metalen materialen (ponsen, omvormen et cetera), de productie en meettechnische karakterisering van demo-onderdelen en het ontwikkelen en testen van een autodeur als prototype.

www.metavib.com