{"id":28592,"date":"2021-10-25T10:39:13","date_gmt":"2021-10-25T08:39:13","guid":{"rendered":"https:\/\/php8.plastv.de\/?p=28592"},"modified":"2021-10-25T10:39:13","modified_gmt":"2021-10-25T08:39:13","slug":"neue-leichtbaupotenziale-im-fahrzeug-erschliessen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/plas.tv\/?p=28592","title":{"rendered":"Neue Leichtbaupotenziale im Fahrzeug erschlie\u00dfen"},"content":{"rendered":"<p><strong>Forschungsprojekt zu vibro-akustischen Metamaterialien gestartet<\/strong><\/p>\n<p><strong>Effizienz und Komfort werden zuk\u00fcnftig wesentlich die Kaufentscheidung f\u00fcr ein Fahrzeug beeinflussen. Allerdings kollidieren bei neuen Fahrzeugkonzepten die bekannten Ma\u00dfnahmen, um Schall und Schwingungen zu verringern, mit dem Wunsch nach Energieeffizienz und Gewichtsreduktion. Systementwickler sind daher bei der Auslegung innovativer Fahrzeugstrukturen mit Designkonflikten konfrontiert, auf die sie mit neuartigen Komponenten, Materialien und Entwicklungsmethoden reagieren m\u00fcssen. Vibro-akustische Metamaterialien versprechen hier einen wesentlichen Beitrag. Bisher fehlt es jedoch an rechnergest\u00fctzten Entwicklungsmethoden und skalierbaren, wirtschaftlichen und qualit\u00e4tssicheren Produktionsprozessen. Ziel des neu gestarteten Forschungsprojektes \u00bbviaMeta\u00ab, unter Federf\u00fchrung der Mercedes-Benz AG und des Fraunhofer-Instituts f\u00fcr Betriebsfestigkeit und Systemzuverl\u00e4ssigkeit LBF, ist, Leichtbaupotentiale zuk\u00fcnftiger Fahrzeuge zu erschlie\u00dfen und Strukturen konsequent zu verschlanken. Den sich daraus ergebenden, strukturdynamischen Herausforderungen wollen die forschenden Verbundpartner mit vibro-akustischen Metamaterialien begegnen. <\/strong><\/p>\n<p>Im aktuellen Stand des Strukturleichtbaus erfolgt die Schwingungs\u00fcbertragung und Schallabstrahlung im Fahrzeug ma\u00dfgeblich durch fl\u00e4chige Strukturen und Transmissionspfade \u00fcber Hilfsrahmen, Kopplungselemente und Karosserie. Diese werden \u00fcberdimensioniert, mit breitbandig wirksamen D\u00e4mmmaterialien oder punktuellen Tilgern mit hoher Masse ausgestattet, um Vibrationen zu mindern oder zur Versteifung mit St\u00fctzstrukturen versehen. Jedoch f\u00fchren diese Ma\u00dfnahmen zu einem erheblichen Gewichtzuwachs. Demgegen\u00fcber stehen die F\u00e4higkeiten von vibro-akustischen Metamaterialien.<\/p>\n<p><strong>Deutlich st\u00e4rkere und breitbandigere Schall- und Schwingungsreduktion <\/strong><\/p>\n<p>Vibro-akustische Metamaterialien bestehen aus einer regelm\u00e4\u00dfigen, r\u00e4umlichen Anordnung identischer, sehr kleiner, mechanischer Resonatoren. Durch diese Struktur k\u00f6nnen sie bei geringem zus\u00e4tzlichem Gewicht in einem vorbestimmten Frequenzbereich Schwingungen stark reduzieren und damit den Zielkonflikt zwischen sehr schlanken Strukturen und optimalem Komfort aufl\u00f6sen. Der geschickte Verbund erreicht gegen\u00fcber konventionellen Ma\u00dfnahmen eine deutlich st\u00e4rkere und breitbandigere Schall- und Schwingungsreduktion.<\/p>\n<p>Aufgrund der Kleinskaligkeit der Einheitszellen lassen sich vibro-akustische Metamaterialien bei gro\u00dfer Design- und Gestaltungsfreiheit gut integrieren und mit im Fahrzeugbau relevanten statischen, fahrdynamischen und crashrelevanten Auslegungsanforderungen vereinbaren. Gegen\u00fcber aktiven Systemen erfordern vibro-akustische Metamaterialien keine zus\u00e4tzliche Energie und werden voraussichtlich deutlich kosteng\u00fcnstiger sein. Die Geometrie und Gr\u00f6\u00dfe der Einheitszelle ist von der Anwendung und vom adressierten Frequenzbereich abh\u00e4ngig. Zur Nutzung im Fahrzeugbau fehlen bisher anwendungsspezifische Designkonzepte, Entwurfsprozesse und Produktionsverfahren. Diese L\u00fccke f\u00fcllt das Vorhaben \u00bbviaMeta\u00ab und erschlie\u00dft somit Leichtbaupotentiale zuk\u00fcnftiger Fahrzeuge.<\/p>\n<p>Basierend auf der Expertise der Partner in den Bereichen Fahrzeug- und Komponentenentwicklung, Materialentwicklung f\u00fcr vibro-akustische Metamaterialien, Simulation, Optimierung und Validierung wird das Konsortium die Designsystematik der Metamaterialien entwickeln und die Struktur und Wirkungsweise der Metamaterialien beschreiben. Industrie und Wissenschaftler werden gemeinsam Designkonzepte f\u00fcr die Anwendungsf\u00e4lle ausw\u00e4hlen sowie als physikalisch motivierte FEM-, MKS- und Systemmodelle modellieren und simulieren. Durch die Verbindung hocheffizienter Komponentenmodelle zu einer Gesamtsystemsimulation wird die ganzheitliche Optimierung des Fahrzeugs hinsichtlich Schwingungen und Akustik in der virtuellen Entwicklungsphase beschleunigt. Anhand konkreter Prototypen f\u00fcr reale Fahrzeuge werden die Konzepte validiert und seriennahe Produktionsverfahren erprobt.<\/p>\n<p>Verbundpartner im Projekt \u00bbviaMeta\u00ab sind Mercedes-Benz AG, BOGE Elastmetall GmbH, Novicos GmbH, Institut f\u00fcr Kraftfahrzeuge RWTH Aachen University (ika) und Fraunhofer-Institut f\u00fcr Betriebsfestigkeit und Systemzuverl\u00e4ssigkeit LBF.Das <strong>Fraunhofer LBF<\/strong> in Darmstadt steht seit \u00fcber 80 Jahren f\u00fcr <strong>Sicherheit und Zuverl\u00e4ssigkeit von Leichtbaustrukturen<\/strong>. Mit seinen Kompetenzen auf den Gebieten Betriebsfestigkeit, Systemzuverl\u00e4ssigkeit, Schwingungstechnik und Polymertechnik bietet das Institut heute L\u00f6sungen f\u00fcr wichtige Querschnittsthemen der Zukunft: Systemleichtbau, Funktionsintegration und cyberphysische maschinenbauliche Systeme. Im Fokus stehen dabei L\u00f6sungen f\u00fcr gesellschaftliche Herausforderungen wie Ressourceneffizienz und Emissionsreduktion sowie Future Mobility, wie die Elektromobilit\u00e4t und das autonome, vernetzte Fahren. Umfassende Kompetenzen von der Datenerfassung im realen betrieblichen Feldeinsatz \u00fcber die Datenanalyse und die Dateninterpretation bis hin zur Ableitung von konkreten Ma\u00dfnahmen zur Auslegung und Verbesserung von Material-, Bauteil- und Systemeigenschaften bilden daf\u00fcr die Grundlage. Die Auftraggeber kommen u.a. aus dem Automobil- und Nutzfahrzeugbau, dem Schiffbau, der Luftfahrt, dem Maschinen- und Anlagenbau, der Energietechnik, der Elektrotechnik, der Medizintechnik sowie der chemischen Industrie. Sie profitieren von ausgewiesener Expertise der rund 400 Mitarbeitenden und modernster Technologie auf mehr als 17 900 Quadratmetern Labor- und Versuchsfl\u00e4che.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Effizienz und Komfort werden zuk\u00fcnftig wesentlich die Kaufentscheidung f\u00fcr ein Fahrzeug beeinflussen. 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