Körperschalldämpfung mit partikelgefüllten Hohlkugeln

Partikelgefüllte metallische Hohlkugeln stellen die Grundbausteine dar, aus denen durch Kleben, Löten, Gießen und Sintern eine neue Klasse von Leichtbauwerkstoffen zur Körperschalldämpfung aufgebaut wird. Durch die verschiedenen Verbindungstechniken werden die Verbundwerkstoffe unterschiedlichen Anforderungen bezüglich Einsatzbedingungen, Herstellung und Kosten gerecht. Aufgrund ihrer geringen Masse und hohen Steifigkeit haben Leichtbaukonstruktionen eine nur sehr eingeschränkte Fähigkeit zur Dämpfung mechanischer Schwingungen. Deshalb wurde die Partikelfüllung als zusätzliches Dämpfungselement in die bekannten Leichtbauwerkstoffe aus metallischen Hohlkugeln integriert. Es wurde eine Methode zur Beurteilung einzelner Hohlkugeln entwickelt und mit der Simulation der Vorgänge im Kugelinneren begonnen. Das Masseverhältnis zwischen Partikelfüllung und Kugelschale hat einen starken Einfluss sowohl auf die Energiedissipation beim Aufprall einer Einzelkugel auf eine Unterlage als auch auf die Dämpfung der Eigenfrequenzen der Probekörper. Der Einfluss des Kugeldurchmessers hingegen ist klein; und für die Dicke der Kugelschale konnte kein Einfluss nachgewiesen werden. Im Vergleich zu Referenzmaterialien konnten Dämpfungswerte erreicht werden, die ca. 2 Größenordnungen über denen üblicherweise eingesetzter kompakter Metalle liegen. Nur Blei erreicht eine vergleichbare Dämpfung, allerdings ist dessen Dichte mehr als 5-mal so hoch wie die der Probekörper, die durch Eingießen der partikelgefüllten metallischen Hohlkugeln in eine Aluminiumlegierung hergestellt wurden.