Malaga, eine Stadt, die für ihre reiche Geschichte und lebendige Kultur bekannt ist, wurde vom 23. bis 26. Juni 2025 zur europäischen Hauptstadt der Akustik. 26. Juni 2025 zur europäischen Hauptstadt der Akustik. Hier fand das Forum Acusticum Euronoise 2025 statt – die elfte Ausgabe der renommierten Konferenz der European Acoustical Association (EAA) in Kombination mit der XLVI Spanischen Akustikkonferenz TECNIACUSTICA 2025. Organisiert von der Spanischen Akustikvereinigung (SEA), bietet diese einzigartige Veranstaltung eine wichtige Plattform für den Austausch neuester Erkenntnisse, innovativer Lösungen und anregender Diskussionen im Bereich Akustik und Lärmschutz.
Das Konferenzprogramm umfasste eine breite Palette von Themen, von wissenschaftlichen Sitzungen über Grundsatzreferate bis hin zu technischen Ausstellungen, auf denen Unternehmen ihre neuesten Entwicklungen präsentierten. Wir sind stolz darauf, unsere Silencions-Expertin Klara Chojnacka in eine so wichtige Gruppe von Rednern aufgenommen zu haben.
Präsentation von KLARA: Optimierung von Resonanzkörpern für bessere Isolierung und weniger Gewicht
Klara Chojnacka präsentierte die Ergebnisse ihrer Forschung in einem Vortrag mit dem Titel: „Optimierung der Verteilung von lokalen Resonanzelementen auf isotropen Platten zur Verbesserung der Schalldämmung und Reduzierung der Masse“. Die Präsentation konzentrierte sich auf eine der drängendsten Herausforderungen des modernen Akustik-Engineerings: Wie kann man Lärm und Vibrationen effektiv reduzieren und gleichzeitig die Masse und die Abmessungen von Strukturen minimieren?
Herkömmliche Methoden zur Verbesserung der Schalldämmung beruhen häufig auf der Verwendung schwerer, sperriger Materialien, was Kompromisse in Bezug auf Kosten, Ästhetik und Funktionalität mit sich bringt. In vielen Bereichen – vom Verkehrswesen über moderne Maschinensysteme bis hin zu Gebäudestrukturen – besteht ein dringender Bedarf an Lösungen, die die gewünschte akustische Leistung erbringen und gleichzeitig leicht und kompakt sind.
Eine der Lösungen, die in der heutigen wissenschaftlichen Welt entwickelt werden, um das Problem der schweren und ineffizienten Strukturen zu lösen, sind vibroakustische Metamaterialien. Durch die Verwendung von kleinen Resonanzelementen, die auf der Oberfläche einer Trennwand, z. B. einer Wand oder eines Gerätegehäuses, angebracht werden, ist es möglich, die Ausbreitung von Schwingungen in der Struktur zu verringern und somit die akustische Isolierung der Trennwand zu verbessern.
Vibroakustische Metamaterialien ermöglichen eine schmalbandige Erhöhung der Schalldämmung mit einem geringen Zusatz an Masse und Dicke zur Grundstruktur. Um die Wirksamkeit des Metamaterials zu bestimmen, ist es notwendig, komplexe Simulationsmethoden wie die Finite-Elemente-Methode (FEM) für dreidimensionale Geometrien zu verwenden. Dies erhöht die Berechnungszeit erheblich und macht es unmöglich, die Geometrie der einzelnen Resonanzelemente sowie deren Verteilung über die verfügbare Teilungsfläche zu optimieren. Das Ergebnis ist eine suboptimale Leistung des Metamaterials und, durch die Annahme einer gleichmäßigen Verteilung der Elemente, ein unnötig erhöhtes Gewicht der Lösung.
Optimierung der Platzierung von lokal schwingenden Elementen
Die Forschungsarbeiten von Klara gehen noch weiter. Sie konzentrieren sich auf die Optimierung der Platzierung lokal resonanter Elemente – kleine Masse-Feder-Dämpfer-Systeme, die trotz ihrer geringen Größe und ihres geringen Gewichts in der Lage sind, Wellen, die sich durch Trennwände/Wände ausbreiten, in ausgewählten Frequenzbereichen wirksam zu dämpfen. Der Schlüssel liegt in der Analyse, wie diese Elemente am besten auf der Oberfläche positioniert werden können, um ihre Wirksamkeit bei der Lärmreduzierung zu maximieren und das Gesamtgewicht der Struktur zu reduzieren (Abb. 1). Dieser Ansatz eröffnet neue Designmöglichkeiten, die es den Ingenieuren erlauben, effizientere, leichtere und innovative akustische Lösungen zu entwickeln.
Klara hat ein Verfahren zur Optimierung der Verteilung von Resonanzelementen auf der Oberfläche einer rechteckigen Trennwand entwickelt. Der erste Schritt bestand darin, die Berechnungszeit für die Schalldämmung der Schallwand mit Resonanzelementen zu reduzieren (mehr dazu: https://yadda.icm.edu.pl/baztech/element/bwmeta1.element.baztech-5c4fbba0-12f0-4cde-8dc1-2a087c50ba3f). Das Ergebnis der Arbeit war ein dreidimensionales Modell der Schallwand mit einem Gitter aus Resonanzelementen, die über die gesamte Oberfläche der Schallwand verteilt sind (siehe Abb. 2). Anschließend musste eine Kostenfunktion entwickelt werden, um die Anzahl der Resonanzelemente auf der Schallwand zu minimieren. Um die Effizienz des Metamaterials auf dem ursprünglichen Niveau zu halten, wurde außerdem eine Begrenzungsfunktion entwickelt, bei der die Differenz zwischen der Schalldämmung der Schallwand vor der Optimierung und in der aktuellen Iteration der Berechnung überprüft wurde.
Das Endergebnis der Arbeit ist ein Optimierungsverfahren, mit dem die Anzahl der Resonanzelemente um bis zu 40 Prozent reduziert werden kann, während der Wirkungsgrad des Metamaterials nahezu unverändert bleibt.
Abbildung 3 zeigt ein Beispiel für das Optimierungsergebnis, das die Funktionsweise des Algorithmus bestätigt. Die Schalldämmkurven vor und nach der Optimierung stimmen überein, obwohl die Anzahl der Elemente drastisch gesunken ist. Abbildung 4 zeigt die optimale Verteilung der Resonanzelemente auf der Trennwand. Es sei darauf hingewiesen, dass sich diese Verteilung je nach Frequenzbereich, den Parametern der Schallwand oder den Parametern der Resonanzelemente ändert, so dass das Ergebnis von Fall zu Fall unterschiedlich ausfällt.
Die Zukunft der Akustik: praktische Anwendung der Optimierung von Resonanzelementen
Die Forschung von Klara Chojnacka lässt sich in die Praxis umsetzen. Ihr Ansatz zur Optimierung von Resonanzelementen hat eine Reihe von Vorteilen, die Designansätze in vielen Bereichen erheblich beeinflussen könnten:
- Verringerung des Konstruktionsgewichts: Gleiche oder sogar bessere Schalldämmung bei deutlich geringerem Konstruktionsgewicht.
- Kosteneinsparungen: Geringerer Materialverbrauch und leichterer Transport führen zu echten Einsparungen bei den Produktions- und Installationskosten.
- Größere Designfreiheit: Ingenieure erhalten die Flexibilität, leise Systeme zu entwerfen, die sowohl kompakt als auch effizient sind.
- Verbesserte akustische Umgebung: Letztlich trägt der Einsatz solcher Lösungen zu leiseren und komfortableren Räumen bei, sowohl in der Industrie als auch im täglichen Leben.
Diese Forschungsrichtung ist von zentraler Bedeutung für die Entwicklung der Akustiktechnik und trägt der wachsenden Nachfrage nach intelligenten und effizienten Lösungen zur Lärmbekämpfung Rechnung.
Silencions: Engagement für die akustische Entwicklung
Bei Silencions sind wir ständig um Innovation bemüht, sowohl bei den Produkten (wie bei unseren patentierten sTwist-Schalldämpfern) als auch bei den Dienstleistungen.
Die aktive Teilnahme unserer Experten an globalen Veranstaltungen wie dem Forum Acusticum Euronoise 2025 ist ein Beweis für das in der DNA des Unternehmens verankerte Engagement für die Entwicklung innovativer akustischer Lösungen. Wir sind stolz darauf, dass unsere Forscher nicht nur globale Trends verfolgen, sondern selbst aktiv dazu beitragen, indem sie ihr Wissen weitergeben und andere dazu inspirieren, neue Wege in der Lärmminderung zu finden.
Braucht Ihr Unternehmen Unterstützung bei der Lärmminderung oder bei der Durchführung von Akustikstudien? Unsere Experten bei Silencions nutzen die neuesten Erkenntnisse und Forschungsergebnisse, um individuelle Lösungen für die Herausforderungen Ihres Unternehmens zu entwickeln.
Nehmen Sie noch heute Kontakt mit uns auf, um herauszufinden, wie wir Ihre Projekte unterstützen und zum Erfolg Ihres Unternehmens beitragen können.