Fraunhofer Geschäftsbereich Adaptronik
Moderne Fahrzeuge verfügen über zahlreiche Fahrerassistenzsysteme, die den Autofahrer entlasten, ihm etwa beim Einparken helfen oder den toten Winkel überwachen. Kamera, Lidar und Radar erfassen die relevanten Objekte in der Umgebung, sie fungieren quasi als Augen. Was den Automobilen bislang noch fehlt, ist der Hörsinn, sprich Systeme, die in der Lage sind, Außengeräusche wahrzunehmen und einzuordnen.
Akustische Metamaterialien sind in ihrer Struktur so designt, dass sie gegenüber herkömmlichen Materialien untypische, aber sehr dienliche Wirkungen auf akustische Wellenfelder ermöglichen. So können bspw. Absorber trotz gleicher Absorptionsleistung wesentlich kleiner als mit klassischen Materialien aufgebaut werden.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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