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Experimentelle Untersuchung 3D-gedruckter akustischer Metamaterialien zur Schalldämpfung in Lüftungskanälen

Masterarbeit / Projektarbeit

Hintergrund:

Die Geräuschkulisse in der Fahrgastzelle eines KFZ ist ein markantes Qualitätsmerkmal mit hohem Stellenwert im Automotive-Bereich. Insbesondere in Elektrofahrzeugen, bei welchen Motorengeräusche eine untergeordnete Rolle spielen, tritt das Klimasystemgeräusch akustisch in den Vordergrund. Deshalb ist es das Ziel dieses mithilfe von Schalldämpfern möglichst leise zu gestalten. Eine Herausforderung bei der Entwicklung entsprechender Schalldämpfer ist der begrenzte Bauraum im Klimasystem. Aus diesem Grund sollen akustische Metamaterialien zum Einsatz kommen. Mithilfe der Metamaterialien kann eine höhere Dämpfung als mit herkömmlichen Absorbern erzielt werden. Unter akustischen Metamaterialien sind hier sehr feine additiv gefertigte periodische Gitterstrukturen zu verstehen (vgl. Abbildung).

Aufgabenstellung:

Aufbauend auf einer Literaturrecherche werden experimentelle Untersuchungen an akustischen Metamaterialien zur Schalldämpfung durchgeführt. Die Metamaterialien werden mittels additiver Fertigung hergestellt. Das Dämpfungsverhalten ist von der Gitterkonstante und dem Füllungsverhältnis aus Material und Luft abhängig. Im Rahmen einer Parameterstudie gilt es die genannten Größen gezielt zu variieren und das resultierende Dämpfungsverhalten zu bestimmen. Die Messungen werden an einem Multi-Port-Prüfstand durchgeführt, mit dem die Dämpfungseigenschaften von Schalldämpfern charakterisiert werden.

Ablauf:

  • Literaturrecherche zum Stand der Technik bezüglich akustischer Metamaterialien zur Schalldämpfung in Rohrströmungen
  • Ausarbeitung einer Parameterstudie
  • Entwurf der akustischen Metamaterialien im CAD.
  • Experimentelle Bestimmung der Dämpfungseigenschaften.
  • Auswertung und Analyse der Messdaten in Matlab.

Anforderungen:

  • Grundkenntnisse in technischer Akustik
  • Kenntnisse im CAD und in Matlab
  • Selbständiges und gewissenhaftes Arbeiten

Beginn: ab sofort

Leitung:
Betreuer:

Benedikt Berchtenbreiter, M. Sc.

Wiss. Mitarbeiter
Raum: Raum 0.522