Mein Zukunft Bau

Entwicklung mehrphasig-poröser Schallabsorbermaterialien durch Mikrostruktursynthese

Projektnummer

10.08.18.7-14.13

Laufzeit / Status

08.2014 - 08.2016 / abgeschlossen

Projektdetails

Beteiligte

Antragsteller

Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.

Raimund Kuisl

Hansastraße 27c

80686 München

Forscher

Fraunhofer Institut für Bauphysik

Dipl.-Ing. (FH) Roman Wack

Nobelstraße 12

70569 Stuttgart

Cluster

Neue Materialien und Techniken, Fortentwicklung von Materialien und Bauprodukten

Projektbeschreibung

 

Zum Aufbau von Schallabsorbern sind offenzellig poröse Materialien wie Faserlagen oder Schäume am gebräuchlichsten. Soll mit ihnen ein nennenswertes Absorptionsvermögen im Bereich tieferer Frequenzen erzielt werden, so sind Prinzip bedingt erhebliche Schichtdicken oder Abhängehöhen erforderlich.

Dieser Nachteil sollte durch eine Porenmorphologie mit mehreren unterschiedlich porosierten Phasen behoben werden. Die Entwicklung stützte sich auf eine Mikrostruktursynthese der Materialien im Computer. Hierzu wurden Geometrieausschnitte als Computermodelle generiert, mit denen sich das Schallabsorptionsvermögen in Abhängigkeit der Porenmorphologie simulieren lässt. Der Ansatz sieht die getrennte Simulation der Schallausbreitung in den einzelnen porösen Phasen mit Finite-Elemente-Berechnungen vor. Damit konnten die Eigenschaften des gesamten Materials mit erweiterten analytischen Absorbermodellen beschrieben werden. Die Entwicklung wurde durch Messreihen begleitet, die anfangs an Modellsubstanzen erfolgen und später an granularen Materialien, die im Labormaßstab hergestellt wurden. Geeignete Verfahren zur Bindung von Blähglasgranulaten zu Platten mit Bindemittel oder durch Sinterung wurden gesichtet und auf ihre akustische Tauglichkeit überprüft. Dabei wird das Vorhaben durch den Projektpartner LIAVER GmbH unterstützt.

Das Ziel, das Absorptionsspektrums im Vergleich zu einem gleich dicken Faserabsorber um eine Oktave zu tieferen Frequenzen zu erweitern, ließ sich durch die Verbindung zweier unterschiedlicher Porennetzwerke realisieren und messtechnisch belegen. Die Erweiterung auf mehr als zwei deutlich unterschiedliche Porendurchmesser ergab jedoch keine nennenswerte Vorteile. Materialsysteme aus porosierten Granulaten zeigten rechnerisch ein deutlich über die Zielsetzung hinausgehendes Potential. Bislang liegen entsprechende Blähglasgranulate jedoch noch nicht vor.

Schlagwörter

Schallabsorber, Granulate, Mikrostruktur, Double Porosity

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