Fraunhofer Geschäftsbereich Adaptronik
Am Fraunhofer LBF wurde ein energie-effizienter magnetorheologischer Dämpfer entwickelt. Ein über einen beweglichen Permanentmagneten einstellbares Magnetfeld wird mit einem von einer Magnetspule erzeugten Feld superpositioniert.
Zur Implementierung von regelungstechnischen Anwendungen und zur digitalen Signalverarbeitung werden eingebettete Systeme mit unterschiedlicher Rechenleistung und unterschiedlichem Integrationsgrad eingesetzt.
Am Fraunhofer LBF wird eine Plattform zur aktiven Schwingungsisolation aufgebaut, welche die Übertragung von Umgebungsschwingungen auf sensible Geräte vermindern soll. Dabei werden funktionsintegrierte Multiaxiallagereinheiten entwickelt, welche strukturelle, aktorische und sensorische Aufgaben übernehmen.
Die Innenraumakustik in einem Fahrzeug wird unter anderem durch die Fahrbahnanregung beeinflusst. Im Rahmen des BMBF Projektes FIEELAS wurden am Fraunhofer LBF aktive Lager zur Entkopplung von Fahrwerkkomponenten von der Karosserie aufgebaut.
Um aktive Systeme erfolgreich am Markt zu platzieren, müssen sie zuverlässig funktionieren. Dem stehen ein hoher Komplexitätsgrad und ein Zusammenspiel verschiedener Teildisziplinen wie Aktorik, Sensorik und Regelungstechnik entgegen.
Ein Großteil der Schallabstrahlung eines PKW wird von der zu Schwingungen angeregten Ölwanne verursacht. Problematisch war bisher, dass zwar vereinzelte Zuverlässigkeitsuntersuchungen zu den Komponenten wie den Aktoren oder Sensoren vorlagen, aber keine Bewertung im Gesamtsystem und unter realitätsnahen Bedingungen.
Schiffe stellen dünnwandige Strukturen dar, die u.a. durch Einflüsse des Antriebs zu Schwingungen angeregt werden. Ein besonderes Problem sind hierbei Aggregate wie die Antriebsmotoren.
Für die Auslegung technischer Systeme ist das Verständnis des Zusammenspiels verschiedener Komponenten von essentieller Bedeutung. Wir verfolgen ganzheitliche Ansätze zur Modellbildung, Simulation, Analyse und Optimierung des dynamischen Verhaltens passiver und aktiver Systeme.
Die Vorteile von Piezoaktoren werden immer noch selten genutzt. Im Projekt HIPER-Act wird u. a. eine Einspritzpumpe auf Basis hochdynamischer Piezoaktoren entwickelt. Um Entwicklungsrisiken zu minimieren, entwickelt das Fraunhofer LBF flexible Simulationsmodelle und Integrationstechniken für Piezoaktoren.
Zahlreiche technische Produkte sind durch ausgeprägte Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Teilsystemen gekennzeichnet. Im Laufe des Entwicklungsprozesses werden häufig einzelne Komponenten des Gesamtsystems in Prüfständen und Versuchsaufbauten experimentell bewertet.
Das Fraunhofer-interne Projekt FASPAS wurde im Frühjahr 2006 mit der Durchführung von zwei Industrieworkshops erfolgreich abgeschlossen. FASPAS zielte als marktorientiertes Vorlaufforschungsprojekt (MAVO) darauf ab, wesentliche Lücken für die kommerzielle Nutzung der Adaptronik zur Struktur- und Produktoptimierung zu schließen.
Im Leichtbau nimmt die Schwinganfälligkeit bei Verwendung leichter Massen zu. Schwingungskontrollen mit außen an die Struktur applizierten Feder-Masse-Dämpfersystemen - beispielsweise adaptive Tilger oder in die Struktur integrierte Lagersysteme - helfen[...]
Eine ausgeprägte „Mensch-Maschine-Interaktion“, ein stark schwankendes Antriebsmoment und die Massenverhältnisse zwischen Fahrrad und Fahrer führen zu Herausforderungen bei der Auslegung von Mountainbikefahrwerken und den hierin verwendeten Feder-/Dämpferelementen.
Die Vermeidung von unerwünschten Schwingungen wird auf vielen technischen Gebieten angestrebt. Besonders bei Transportmitteln wie Automobilen, Flugzeugen oder Zügen nimmt die Reduzierung von Vibrationen eine besondere Stellung ein.
Das Ziel der biege- und torsionskompensierten Strebe ist die Demonstration verbesserter Fertigungsqualität parallelkinematischer Werkzeugmaschinen durch den Einsatz aktiver Komponenten.
In der Abteilung Adaptronik und Akustik des Fraunhofer IWU werden Systeme für den Maschinen- und Fahrzeugbau auf der Basis von sogenannten „smart materials“ entwickelt. Stellglieder mit piezoelektrisch Aktoren haben für Feinpositionierung, Verformungskompensation und die Schwingungskompensation einen festen Platz eingenommen.
Moderner Karosseriebau ist nur mit hocheffizienten Fügeverfahren möglich. Der Einsatz des Laserstrahlschweißens anstelle der bisherigen Punktschweißverbindungen bietet hierbei überzeugende technologische, produktionstechnische und produktbezogene Vorteile. Mit dem Laser, als berührungsloses Werkzeug hoher Verfügbarkeit, ergeben sich neue Designfreiräume bei der Fertigung leichterer und dabei steiferer Karosserien hoher Funktionalität.
Zur Lagerung und aktiven Kontrolle der Körperschallausbreitung eines Klimakompressors ist ein weiches aktives Interface auf Basis von Piezostapelaktoren entwickelt worden. In der Anwendung handelt es sich um einen Kompressor in einem Klimagerät einer Straßenbahn, die über dem Fahrerstand untergebracht ist.
Schwingungstilger werden z. B. in Häusern, Brücken und Autos eingesetzt und sind meist auf eine feste Frequenz ausgelegt. Bei veränderlichen Anregungen oder wechselnden Randbedingungen können die Tilger ihren Einfluss auf das dynamische Verhalten einer Maschine verlieren oder dieses sogar verschlechtern.
Eine Erhöhung der Effizienz, Intensivierung der Leichtbauweise und Berücksichtigung ökologischer Anforderungen sind Prämissen bei der Konstruktion moderner mechanischer Anwendungen. Je weiter die Mechanik eines Systems diesbezüglich optimiert wird, umso genauer muss sein Strukturverhalten bekannt sein.
Heutige Prüfmaschinen für die Werkstoff- und Bauteilprüfung können bei beliebiger Signalform prinzipbedingt nur einen relativ geringen Frequenzbereich abdecken. Höhere Prüffrequenzen können dagegen nur bei unveränderlichen, monofrequenten Signalen konstanter Amplitude auf speziellen Anlagen erreicht werden.
Im Projekt wurde eine Schwingungsminderung in einem Wellenbock durch eine semiaktive Tilgung mit Hilfe einer piezokeramischen Wellenlagerung und einer Beschaltung durch einen sogenannten Resonanzshunt entwickelt. Die Technik der Beschaltung kapazitiver Piezokomponenten wurde bereits in verschiedenen Anwendungen eingesetzt.
Am Fraunhofer LBF wird eine Plattform zur aktiven Schwingungsisolation aufgebaut, welche die Übertragung von Umgebungsschwingungen auf sensible Geräte vermindern soll. Dabei werden funktionsintegrierte Multiaxiallagereinheiten entwickelt, welche strukturelle, aktorische und sensorische Aufgaben übernehmen.
Mittels Adaptronik können mechanische Struktureigenschaften künstlich verändert und so z.B. Schwingungen und Schallabstrahlung vermindert werden. Damit erhalten Ingenieure neue Möglichkeiten für die Entwicklung moderner Produkte.
Arbeitet man über längere Zeit mit elektrischen Handgeräten, ist man schnell froh, den Armen eine kleine Erholungspause zu gönnen. Denn die Geräte vibrieren stark und sie sind sehr laut. Das Fraunhofer LBF in Darmstadt hat gemeinsam mit
Firma C. & E. Fein GmbH eine Technologie vorangetrieben, die solche Schwingungen stark reduziert.
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