Untersuchungen zur Durchgangsdämpfung seriell angeordneter Resonatoren als Basis für die Entwicklung von Metamaterial-Schalldämpfern

Akustische Metamaterialien (AMM) basierend auf Multi-Resonator-Systemen bieten vielversprechende Ansätze für die Entwicklung innovativer, kompakter, faserfreier Schalldämpfer mit individuell angepassten akustischen Eigenschaften. Die Resonatoren können dabei seriell, parallel, periodisch oder nicht-periodisch verteilt sowie gleich oder unterschiedlich abgestimmt sein. Voraussetzung für die Entwicklung marktgerechter Schalldämpfersysteme aus AMM sind praxisgerechte Auslegemethoden und wirtschaftliche Herstellungsverfahren, die zurzeit noch nicht zur Verfügung stehen.Im Rahmen des Fraunhofer-Forschungsprojektes »MetaVib« werden Untersuchungen zur Auslegung und technischen Umsetzung von passiven sowie aktiven AMM für die Anwendungsbeispiele Rohr- und Kulissenschalldämpfer durchgeführt. Ziel ist es AMM-Schalldämpfer auf Basis von Simulationstools zu konzipieren und industriell herzustellen. Im Rahmen des Projektes werden Grundlagen zur Auslegung von AMM geschaffen, AMM-Schalldämpfer konzipiert, prototypisch umgesetzt und experimentell validiert. Neben der akustischen Wirksamkeit stehen auch unterschiedliche Herstellungsverfahren im Fokus.In akustischen Multi-Resonator-Systemen können sich komplexe Stehwellenfelder ausbilden. Bei korrekter Auslegung ergeben sich dadurch die gewünschten AMM-Effekte. Allerdings kann eine falsche Auslegung zu unerwünschten Einbrüchen in der Durchgangsdämpfung führen. In diesem Beitrag werden Ergebnisse aus numerischen und experimentellen Untersuchungen zur Durchgangsdämpfung für den eindimensionalen Fall dargestellt. Das Beispiel von zwei seriell angeordneten Resonatoren mit unterschiedlichen Resonanzfrequenzen und variablen Abstand wird genauer betrachtet. Diese Ergebnisse bilden die Basis für die Entwicklung von AMM-Schalldämpfer-Systemen.