Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Schallabsorption durch Quanteninterferenz an periodischen Strukturen in Textilien (SQuaT)

Zur Reduzierung der akustischen Belastung durch niedrige Frequenzen und der damit einhergehenden gesundheitlichen Gefahren werden im Rahmen des Projekts textile phononische Kristalle entwickelt. Herkömmliche Schalldämmsysteme fokussieren sich auf Frequenzen >100Hz, da die Dämpfung des niedrigen Frequenzbereichs große Volumina erfordert.

Die Entwicklung des Projekts bietet durch die intrinsische Periodizität von Textilstrukturen die Möglichkeit Schallwellen gezielt zur Interferenz zu bringen und Bandlücken zu erzeugen welche die Schallausbreitung verbieten.

Der Einsatz des Cappuccino-Effekts ermöglicht eine Wellenlängenveränderung im Textil und damit eine gezielte Anpassung der Wellenlänge auf die Periodizitäten in den Textilstrukturen.

Als Demonstrationsobjekt liegt der Schwerpunkt der Entwicklung auf Wärmepumpen im Wohnumfeld, welche durch niederfrequente Betriebsgeräusche ernsthafte Gesundheitsgefahren für Anwohner darstellen. Das Ziel ist die Reduzierung der Schallemission bei Betriebsdrehzahl um min. 10 dB. Die Ergebnisse lassen sich auf alle Bereiche mit niederfrequenten Schallemissionen transferieren. Beispiele hierfür sind Produktionsmaschinen, Verkehrslärm an Autobahnen und im urbanen Umfeld und Schalldämmung an Schienenverkehrswegen.

Für KMUs im Bereich der Textilherstellung bietet das Projekt einen neuen Absatzzweig ohne gänzlich neue Produktionsprozesse zu entwickeln.

Für Hersteller von Maschinen mit niederfrequenten Schallemissionen erlaubt die textile Dämmung eine kostengünstige Lösung zur Einhaltung der gesetzlichen Lärmschutzvorgaben. Im Kontext der strenger werdenden Regularien ist dies ein zukunftsweisendes und nachhaltiges Konzept des Lärmschutzes und bedeutet einen signifikanten technologischen Vorteil gegenüber bestehenden Produkten.

Hersteller von Lärmschutzsystemen im urbanen Umfeld eröffnet insbesondere KMU`s sich eine neue oder erweiterte Produktsparte. Dieser verbesserte Lärmschutz erlaubt eine verstärkte urbane Nachverdichtung

Ergebniszusammenfassung:

Durch die Eigenschaften und Funktionsweise der textilen phononischen Kristalle als akustisch wirksame Bauteile ergeben sich folgende Vorteile:

• Grundlegende Möglichkeit der tieffrequenten Schalldämmung

• Materialeinsparung durch reduzierte Dämmmasse

• Gesteigerte frequenzabhängige Schalldämmung

• Frequenzfilterndes Verhalten

Den Anbietern und Verwertern der Entwicklung bietet die Technologie eine gesteigerte Wettbewerbsfähigkeit und den Kunden entsteht ein nennenswerter Mehrwert. Die textilen phononischen Kristalle stellen überwiegend keine Substitutionsprodukte für herkömmliche Schalldämmer dar, sondern werden insbesondere in bisher unlösbaren Anwendungen eingesetzt.

Steigende Bevölkerungszahlen und die Notwendigkeit eines nachhaltigen Umgangs mit Wohnraum und Ressourcen sorgt für eine stärkere Konzentration der Bevölkerung auf Ballungsgebiete. Auch wenn gegenwärtig schon Ansätze verfolgt werden, die akustischen Belastungen des privaten Verkehrssektors durch Reduktion der Automobilzahlen und durch die Verwendung leiserer Antriebssysteme zu senken, so ist dies noch lange nicht Stand der Technik. Das Auto als Lärmquelle bleibt daher noch lange Zeit bestehen. Aber auch losgelöst vom Auto gibt es großen Bedarf nach schalldämmenden Maßnahmen, insbesondere in der Wärmeversorgung von Gebäuden. Die Projektentwicklung ermöglicht einen erheblich effizienteren, ressourcenschonenderen und eleganteren Umgang mit tieffrequentem Lärm. Als Innovationkeim auf diesem Gebiet kann die Entwicklung der Ausgangspunkt für eine Vielzahl von Anpassungen und Weiterentwicklungen werden, welche eine frequenzorientierte Schalldämmung in den Fokus der Wissenschaften stellt.