Die hohen Kosten für Starts und die begrenzte Ladekapazität in der Raumfahrt machen einen konsequenten Einsatz von Leichtbaumaßnahmen notwendig. Dabei können Schwingungsproblemen entstehen. Vibroakustische Metamaterialien (VAMM) stellen eine innovative Maßnahme zur Minderung von Schwingungen dar und bieten Vorteile in der Beeinflussung des Schwingungsverhaltens gegenüber konventionellen Maßnahmen. Am Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF wurden VAMM diverse Schwingungsminderungsmaßnahmen für Satelliten Raketenkomponenten entwickelt. Am Mittwoch, 12. Juli 2023, wurde die VAMM-Technologie als »beste eingereichte Idee einer Forschungseinrichtung oder Universität seit Beginn des INNOspace Masters Wettbewerbs« ausgezeichnet.
Satellitenstrukturen werden in der Regel aus leichten Aluminium-Sandwichplatten mit einem Wabenkern zusammengesetzt. Im Betrieb lösen Aggregate wie Reaktionsräder und Kryokühler, Mikroschwingungen aus, die Störungen an optischen Instrumenten verursachen. Um diese Mikroschwingungen zu minimieren, haben Forschende aus dem Fraunhofer LBF vibroakustische Metamaterialien (VAMM) entwickelt, die das dynamische Verhalten von Satellitenkonstruktionen drastisch verbessern.
»Wir freuen uns über die erneute Auszeichnung und sind stolz, dass unsere Technologie hier zum Einsatz kommen kann«, so Projektleiter Heiko Atzrodt, verantwortlich für die Abteilung Strukturdynamik und Schwingungstechnik im Fraunhofer LBF.
Innovationen aus Darmstadt für nachhaltige Infrastrukturen im Weltraum und auf der Erde
Alles begann mit der Bewerbung zu den INNOspace Maters für 2017/2018. Nach der ersten Auszeichnung konnten die Fraunhofer-Forschenden mit den Projektpartnern MT Aerospace und OHB-System AG drei Weltraumdemonstratoren bauen. Dabei wurden die Belastungen beim Start von Trägerraketen berücksichtigt und die Weltraumtauglichkeit der Materialien aufgezeigt. Die Forschungsergebnisse von »Silent Running« zeigten, dass der Einsatz von vibroakustischen Metamaterialien im Weltraum realisierbar ist und dass die Technologie neue Möglichkeiten für Leichtbau und Schwingungsreduktion bietet. »‘Silent Running‘ war der Start für Metamaterialien am LBF und hat den Grundstein gelegt für sechs weitere Forschungsprojekte in den Bereichen Automotive, Luftfahrt und dem Bauwesen« erläutert Dr. Moritz Hülsebrock, wissenschaftlicher Mitarbeiter und verantwortlich für die Entwicklung numerischer Methoden zur Auslegung und Optimierung von VAMM am Fraunhofer LBF.
Hohes Potenzial: vibroakustische Metamaterialien
Mit Metamaterialien wird ein in der Natur nicht auftretendes Materialverhalten erzeugt. Neben optischen und elektromagnetischen Metamaterialien werden spezielle Formen von Metamaterialien auch zur Lärm- und Schwingungsminderung eingesetzt. Sie vereinen die Vorteile von aktiver und passiver Schwingungsminderung. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus dem Fraunhofer LBF haben konzeptionelle und numerische Entwurfsstrategien entwickelt und experimentell validiert. Mit der neuen Technologie konnten Schwingungsreduktionen von bis zu 40 Dezibel (dB) erreicht werden.
Mehr Informationen zur Auszeichnung: https://innospace-masters.de/silent-running-intrinsic-structural-vibration-reduction-for-carrier-rockets-using-metamaterials/
Satellitenstrukturen werden in der Regel aus leichten Aluminium-Sandwichplatten mit einem Wabenkern zusammengesetzt. Im Betrieb lösen Aggregate wie Reaktionsräder und Kryokühler, Mikroschwingungen aus, die Störungen an optischen Instrumenten verursachen. Um diese Mikroschwingungen zu minimieren, haben Forschende aus dem Fraunhofer LBF vibroakustische Metamaterialien (VAMM) entwickelt, die das dynamische Verhalten von Satellitenkonstruktionen drastisch verbessern.
»Wir freuen uns über die erneute Auszeichnung und sind stolz, dass unsere Technologie hier zum Einsatz kommen kann«, so Projektleiter Heiko Atzrodt, verantwortlich für die Abteilung Strukturdynamik und Schwingungstechnik im Fraunhofer LBF.
Innovationen aus Darmstadt für nachhaltige Infrastrukturen im Weltraum und auf der Erde
Alles begann mit der Bewerbung zu den INNOspace Maters für 2017/2018. Nach der ersten Auszeichnung konnten die Fraunhofer-Forschenden mit den Projektpartnern MT Aerospace und OHB-System AG drei Weltraumdemonstratoren bauen. Dabei wurden die Belastungen beim Start von Trägerraketen berücksichtigt und die Weltraumtauglichkeit der Materialien aufgezeigt. Die Forschungsergebnisse von »Silent Running« zeigten, dass der Einsatz von vibroakustischen Metamaterialien im Weltraum realisierbar ist und dass die Technologie neue Möglichkeiten für Leichtbau und Schwingungsreduktion bietet. »‘Silent Running‘ war der Start für Metamaterialien am LBF und hat den Grundstein gelegt für sechs weitere Forschungsprojekte in den Bereichen Automotive, Luftfahrt und dem Bauwesen« erläutert Dr. Moritz Hülsebrock, wissenschaftlicher Mitarbeiter und verantwortlich für die Entwicklung numerischer Methoden zur Auslegung und Optimierung von VAMM am Fraunhofer LBF.
Hohes Potenzial: vibroakustische Metamaterialien
Mit Metamaterialien wird ein in der Natur nicht auftretendes Materialverhalten erzeugt. Neben optischen und elektromagnetischen Metamaterialien werden spezielle Formen von Metamaterialien auch zur Lärm- und Schwingungsminderung eingesetzt. Sie vereinen die Vorteile von aktiver und passiver Schwingungsminderung. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus dem Fraunhofer LBF haben konzeptionelle und numerische Entwurfsstrategien entwickelt und experimentell validiert. Mit der neuen Technologie konnten Schwingungsreduktionen von bis zu 40 Dezibel (dB) erreicht werden.
Mehr Informationen zur Auszeichnung: https://innospace-masters.de/silent-running-intrinsic-structural-vibration-reduction-for-carrier-rockets-using-metamaterials/
