Oft sind Leichtbaulösungen mit Schwingungsproblemen verbunden. Dann können vibroakustische Metamaterialien (VAMM) eine Maßnahme sein, um die Schwingungen zu mindern.
Das Institut widmete sich dieser Herausforderung am Beispiel von Satellitenstrukturen. Diese werden in der Regel aus leichten Aluminium-Sandwichplatten mit einem Wabenkern zusammengesetzt. Im Betrieb lösen Aggregate wie die Reaktionsräder und Kryokühler, Mikroschwingungen aus, die Störungen an den optischen Instrumenten verursachen.
Was sind Metamaterialien?
Mit Metamaterialien wird ein in der Natur nicht vorkommendes Verhalten erzeugt. Neben optischen und elektromagnetischen Metamaterialien werden spezielle Formen von Metamaterialien auch zur Lärm- und Schwingungsminderung eingesetzt.
„Metamaterialien sind künstlich hergestellte Werkstoffe mit optischen, elektrischen oder magnetischen Eigenschaften, die in der Natur nicht vorkommen. Ein spannendes Beispiel für ihre Anwendung sind sogenannte Tarnkappen: Man arbeitet an Metamaterialien, die Objekte unsichtbar machen. Dazu stellen Forscher den Brechungsindex des Tarnmaterials gerade so ein, dass es für das Licht günstiger ist, um das getarnte Objekt herumzulaufen anstatt vom ihm abgelenkt oder gestreut zu werden.“ (Quelle: Welt der Physik)
Um diese Mikroschwingungen zu minimieren, haben Forschende am Fraunhofer LBF in Kooperation mit dem Entwicklungsteam der OHB Systems und Weßling vibroakustische Metamaterialien (VAMM) entwickelt, die das dynamische Verhalten deutlich verbessern. Die Entwurfsstrategie wurde an einen Sandwich-Panel und einem optischen Breadboard angewendet. Mit der innovativen Technologie konnten Schwingungs-reduktionen von bis zu 40 Dezibel (dB) erreicht werden.
Die Forschenden zeigten, wie damit eine breitbandige Schwingungsminderung bei optischen Instrumenten erreicht wird. Die Forschungsergebnisse machen damit neue und leichtere Satellitenkonstruktionen möglich.
Bild oben: Am Fraunhofer LBF wurden VAMM zur Minderung von Mikroschwingungen an optischen Geräten für Satelliten untersucht und ein Sandwich-Panel für die schwingungsarme Lagerung von sensiblen Satelliten-Bauteilen konstruiert. Das Bild zeigt den Versuchsaufbau zur Schwingungsminderung an optischen Geräten mittels vibroakustischen Metamaterialien. (Quelle: Fraunhofer LBF | Raapke)
Quelle und weitere Infos: Pressemitteilung
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