Schallabsorption pilzbasierter Materialien mit 3D-gedruckter Doppelporosität
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Abstract:
Bei der Herstellung pilzbasierter Materialien durchwächst ein Myzel ein pflanzliches Substrat und bildet ein feines Geflecht fadenförmiger Hyphen aus. Nach einem abschließenden Trocknungsprozess liegt ein gebrauchsfertiger Werkstoff mit hoher offenzelliger Porosität vor. Das ressourcenschonende und kreislaufgerechte Materialsystem eignet sich insbesondere für doppelporöse Schallabsorber, da der Strömungswiderstand des Grundmaterials hoch ist, keine Verhautung der Oberflächen auftritt und das Substratgemisch für einen 3D-Pastendruck geeignet ist. Kennzeichnend für doppelporöse Materialien sind zwei miteinander verbundene Netzwerke mit deutlich unterschiedlichen Porengrößen, einer feinporigen Phase, die hier das Material selbst bildet und einer grobporigen Phase, die im 3D-Druck entsteht.Vorgestellt werden Porenmorphologien mit Gradienten über der Schichtdicke, welche die Möglichkeiten des 3D-Drucks nutzen. Darüber hinaus sind die Durchmesser der gedruckten groben Poren bei gleichbleibender Gesamtporosität variiert, um die Geometrie auf die Druckdüsen abstimmen zu können. Die Messungen im Impedanzrohr an 3D-gedruckten Proben und einem Ersatzmaterial werden mit Berechnungen abgeglichen. Ein analytisches Modell soll die Gradienten im Material mit Hilfe der Transfermatrix-Methode abbilden. Darüber hinaus zeigen Finite-Elemente-Simulationen den Effekt der Druckdiffusion, der für die Verschiebung des Absorptionsspektrums zu tieferen Frequenzen verantwortlich ist.