Messtechnische Ermittlung der Strukturintensität bei spritzgegossenen, faserverstärkten Kunststoffen
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Abstract:
Im Zuge der Produktentwicklung - beispielsweise bei Elektrofahrzeugen – kommt neben dem Leichtbauaspekt der Akustik im Interieur-Bereich eine immer bedeutendere Rolle zu. Zur Gewichtsreduktion werden die Komponenten im Innenraum in der Regel im Spritzgießprozess aus Thermoplasten hergestellt. Bei Bedarf können die Materialien mit Fasern oder Füllstoffen verstärkt werden. Durch die Verstärkung werden die Schwingungseigenschaften der Bauteile verändert und die Eigenfrequenzen werden in höhere Bereiche verschoben. Die Hörcharakteristik des menschlichen Ohres zeigt, dass die Hörschwelle bei zunehmender Frequenz sinkt und Geräusche somit eher wahrgenommen werden können. Um die Disziplinen Leichtbau und Akustik vereinen zu können, sollte das akustische Verhalten bereits in frühen Entwicklungsschritten des Produktes optimiert werden. Hierbei sollten idealerweise der geräuschverursachende Körperschall sowie seine Ausbreitungspfade im Bauteil optimiert werden. Eine Möglichkeit diese Pfade zu analysieren, ist die Ermittlung der Strukturintensität. In der Vergangenheit wurden die Pfade hauptsächlich simulativ und für isotrope Materialien analysiert. Erste Simulationsuntersuchungen für unidirektional verstärkte Laminate zeigten ein hohes Potential zur Körperschallbeeinflussung durch eine gezielt eingebrachte Anisotropie. In einem momentan laufenden Forschungsprojekt wurde eine Messmethode zur Bestimmung der Strukturintensität bei isotropen Materialien weiterentwickelt, sodass nun auch Bauteile mit einem anisotropen Materialverhalten getestet werden können. Im Rahmen des Vortrags wird die erarbeitete Methode vorgestellt und mit Simulationsergebnissen verglichen.