Ga naar hoofdinhoud

Geluidsreductie met actieve materialen

Lawaai kan met actieve materialen worden gereduceerd. Begin april werden de resultaten van het EU-project InMar openbaar gemaakt. Hierin werd aangetoond dat met ‘intelligente’ materiaalsystemen geluidsreductie bij technische producten, auto’s, treinen en in de infrastructuur als bruggen en gevels kan worden bereikt. In een expositie werden onder andere geluiddemping bij een lager van een personenwagenmotor, een aircocompressor van een tram en een geluidsscherm getoond.

Het vier jaar durende onderzoeks- en ontwikkelingswerk van 41 partners uit dertien landen werd gecoördineerd door Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit (LBF) in Darmstadt. Met 23 deelprojecten en gezamenlijk budget van € 27 miljoen behoort InMar tot een van de omvangrijkste onderzoeksprojecten voor lawaaibestrijding in Europa.

Voor de mens is lawaai nog steeds een van de zwaarste milieubelastingen. In heel Europa hebben meer dan 100 miljoen mensen last van lawaai. Omdat lawaai niet alleen lastig is, maar ook ziek kan maken, ontstaan hierdoor jaarlijks kosten die geschat worden op meer dan € 10 miljard. Om de schadelijke gevolgen voor de gezondheid van de lawaai belasting onder de aandacht te brengen, werd op 16 april de ;’Dag tegen het lawaai’ gehouden. In het Europese project InMar – INtelligente MAterialen voor actieve lawaaiReductie – werd tegen deze achtergrond de geschiktheid van materialen en de prestaties van actieve structuursystemen voor lawaaibestrijding onderzocht.

Actieve trillingen
Om trillingen te verminderen, koppelden onderzoekers de sensor- en actuatorfuncties van materiaal aan elektronische regelaars. Sensoren en actuatoren kunnen gericht op veranderende bedrijfsomstandigheden reageren. Afhankelijk van de trillingsfrequentie worden trillingen met tegengestelde frequentie in de structuur geleid. Dit reduceert de verspreiding van de trillingen: de geluidsbron wordt actief gedempt. Daardoor zijn de mechanische eigenschappen zoals het dempinggedrag of de stijfheid aan te passen door middel van software. Zo kan met functioneel materiaal trilling worden verminderd, lawaai gereduceerd of de vorm van onderdelen gecontroleerd. Omdat deze onderdelen naar behoefte doelgericht op hun omgeving kunnen worden aangepast, worden ze vaak ’intelligent’ genoemd.

“Met de meeste ontwikkelde actieve oplossingen kan in auto’s, trams en elementen van de infrastructuur de geluidsbelasting met 10 dB worden gereduceerd”, zegt projectcoördinator Dr. Thilo Bein van Fraunhofer LBF. “Geluidsbronnen moeten worden gereduceerd in precies die frequentiebereiken die als zeer belastend worden ervaren. Lawaai bestaat uit een veelvoud van geluidsgolven in verschillende frequentiebereiken. Door de aanpassingsmogelijkheid van actieve structuursystemen kan het trillingsgedrag veranderd worden in die frequenties, die het minst hinderlijk zijn,” verduidelijkt Bein.

Voorbeelden

In het kader van de Europese richtlijn voor omgevingslawaai (2002/49/EG) is het noodzakelijk om ‘schadelijke uitwerking inclusief hinder door omgevingslawaai te verminderen, te voorkomen of te verminderen’. In deze samenhang werden in het InMar- project verschillende uitvoeringen met intelligente materialen ontwikkeld. Voorbeelden zijn:

  • een lager van een personenwagenmotor voor de actieve vermindering van de trillingsoverdracht naar de carosserie met intelligente materialen. Door metingen zijn de belangrijkste trillingswegen en -richtingen vastgesteld in het frequentiebereik van 0 tot 250 Hz. Op basis van de metingen werden met behulp van simulatieberekeningen verschillende opties van de actieve ingrepen onderzocht;
  • een aircocompressor van een tram, waarvan trillingen met een actieve demper werden gereduceerd. Hier gebruikt men een passief massa-buigveersysteem dat de trillingen van de compressor in een bepaalde frequentie reduceert. Door middel van aangebrachte piëzoplaatjes kunnen aanvullend trillingen in de eigenlijke passieve demper worden gevoerd, die de eigenfrequentie van de demper in het bereik van -12 tot +3 Hz actief veranderen;
  • een geluidsscherm om lage frequenties zoals vliegtuiglawaai of een bas uit de discotheek af te schermen. Het scherm kan testsignalen in het frequentiebereik tussen 50 Hz en 1000 Hz gemiddeld met 6 dB verminderen. Het geluid is achter het scherm nog maar half zo sterk De geluidssterkte van aparte testgeluiden kan zelfs met 15 dB verminderd worden. Wat het motorlawaai van passagiersvliegtuigen betreft verwachten de experts in de toekomst lawaaireductie onder de 1000 Hz tot wel 10 dB.

 

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven