MetaVib – Vibroakustische Metamaterialien industriell nutzbar machen

Projekt »MetaVib«
© Fraunhofer LBF
»MetaVib« Projektschaubild

Lärm kann die Lebensqualität und den Komfort im Alltag maßgeblich beeinflussen. Konventionelle Ansätze zur Schwingungs- und Lärmreduktion stoßen oft an Ihre Grenzen. Ein innovativer Lösungsansatz hierfür sind vibroakustische Metamaterialien (VAMM). Bei VAMM handelt es sich um Strukturen mit periodisch angeordneten strukturdynamischen und/oder akustischen Resonatoren.

Projektziele

Das Projekt »MetaVib« hat sich die industrielle Nutzbarmachung vibroakustischer Metamaterialien zum Ziel gesetzt. Durch das Fraunhofer-Konsortium aus Spezialisten der Fachbereiche Strukturdynamik (Fraunhofer LBF, Fraunhofer IWU), Akustik (Fraunhofer IBP, Fraunhofer IDMT), Elektroakustik (Fraunhofer IDMT) und Fertigungstechnik (Fraunhofer IFAM, Fraunhofer IWU) wird erstmals die Betrachtung der gesamten Wertschöpfungskette VAMMs ermöglicht.

Die Teilziele des Konsortiums für die industrielle Nutzbarmachung vibroakustischer Metamaterialien sind wie folgt definiert:

  • Erstellung eines Auslegungstools zu einer ganzheitlichen virtuellen Auslegung von VAMM in ihrem Anwendungsszenario
  • Erprobung von Herstellungsverfahren zur Eignung für Serienfertigung (Stanzen, Umformen, Kunststoff-3D-Druck, Hybrid-Guss)
  • Erstellung einer vereinfachten und effizienten Signalverarbeitung für aktive VAMM

Stand des Projektes

Im Projekt »Metavib« werden Herstellungsverfahren für eine industrielle Anwendung von vibroakustischen Metamaterialien untersucht. Für metallische Strukturen werden neue umformtechnische Fertigungsprozessketten zur hochgenauen Fertigung von filigranen Strukturen sowie zur Integration von VAMM in Blech- und Karosseriebauteile erarbeitet. Im Bereich Blechumformung ist vorgesehen, den Stanzprozess für die Herstellung von VAMM-Blechhalbzeugen dahingehend weiter zu entwickeln, dass die Streuung der Resonatorgeometrien auf ein definiertes Minimum reduziert und dies auch reproduzierbar gefertigt werden kann. In Bereichen, in denen diese Verfahren bspw. hinsichtlich des Materials oder der erzeugbaren Geometrien an ihre Grenzen stoßen, ist vorgesehen, diese geschickt mit typischerweise langsameren Verfahren, insbesondere 3D-Druckverfahren (Kunststoff und Metall), zu kombinieren.  
 

Aufgabenbereiche des Fraunhofer IBP im Rahmen des Projektes

Das Fraunhofer IBP übernimmt im Projekt »Metavib« die Methodenentwicklung der akustischen Metamaterialien am Beispiel des Anwendungsszenarios Rohrschalldämpfer und Schalldämpferkulissen.