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Projekt
Intelligent vernetzte Anordnungen induktiver Elemente zur effizienten Beruhigung von Strukturschwingungen
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Hartmut Hetzler
Fachliche Zuordnung
Mechanik
Förderung
Förderung von 2019 bis 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 424872915
Stetig steigende Energiekosten und sich verschärfende gesetzliche Vorschriften machen es notwendig, die Wirkungsgrade in allen Arten von Maschinen und Anlagen konsequent zu erhöhen. Infolgedessen werden Strukturen immer mehr unter Aspekten des Leichtbaus ausgeführt und schwingungsdämpfende Einflüsse systematisch reduziert. Als Konsequenz dieser Maßnahmen ergibt sich eine höhere Empfindlichkeit gegenüber Vibrationen. Deswegen ist es dringend notwendig, Schwingungen mechanischer Strukturen wirksam, gezielt und situationsangepasst zu mindern, ohne dabei die Funktion oder den Wirkungsgrad der Maschine als Ganzes nennenswert zu beeinflussen. Als besonders herausfordernd stellen sich hierbei ausgedehnte Strukturen dar – wie z.B. Verkleidungen, Karosserieteile, Flugzeugflügel, etc. Solche Strukturen weisen etliche Resonanzfrequenzen auf, können über die Oberfläche besonders intensiv Schall abstrahlen und lassen sich meist durch einzelne, konzentriert aufgebrachte Maßnahmen nicht wirksam beruhigen. Flächige Dämpfungsmaßnahmen stellen daher einen naheliegenden Lösungsansatz dar. Die klassischerweise hierbei eingesetzten Dämmmatten erweisen sich jedoch in der Regel als nur bedingt effizient und lassen kaum eine differenzierte Ausgestaltung der Maßnahmen zu.Motiviert durch den vorgenannten Befund besteht das primäre Ziel dieses Antrags in der Entwicklung flächiger induktiver Dämpfungselemente („smart arrays“) mit intelligenten und adaptiven Eigenschaften. Elektromagnetische Konzepte stellen dabei eine vielversprechende Basis dar und können leicht auf Oberflächen ausgedehnter Strukturen aufgebracht werden. Im Vergleich zu klassischen, stark lokalisierten Maßnahmen bieten solche Ansätze eine Reihe von Vorteilen: neben dem Vermeiden örtlich konzentrierter Dissipationsleistung, lassen sich bspw. auch gezielt bestimmte Schwingformen bedämpfen, oder aber Strukturen ortsdifferenziert beeinflussen. Durch die Möglichkeiten zur einfachen Verschaltung und Kombination der Module sowie zur gezielten Auslegung und Nutzung physikalischer Nichtlinearitäten besteht zudem ein besonderes Potential zur Entwicklung situationsadaptiver Anordnungen. Darüber hinaus ist zu erwarten, dass induktionsbasierte Module von einer verteilten Anwendung zusätzlich profitieren: Da lokal geringere Dissipationsleistungen auftreten sinkt auch die magnetische Flussdichte und führt somit auf einen geringeren Materialbedarf und weniger Gewicht.Der vorgeschlagene Ansatz ist durch Vorarbeiten verschiedener Teilprojekte des Schwerpunktprogramms SPP 1897 „calm, smooth and smart“ motiviert und fügt sich nahtlos in den Rahmen der zweiten Förderungsphase ein. Über das Schwerpunktprogramm hinaus könnten solche „smart arrays“ zukünftig vielfältige Anknüpfungspunkte für Produktentwicklung, Materialforschung, Additive Fertigung, MEMS und Energy Harvesting entstehen lassen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
