Ansatz zur Generierung von Simulations-Parametern für poröse Akustikabsorber aus Geometriedaten

Wenn neue Werkstoffe für die Nutzung als Schallabsorber qualifiziert werden sollen, müssen sie auf ihre Wirksamkeit hinsichtlich Absorption, Transmission und Reflexion überprüft werden. Diese Qualifizierung erfolgt in frühen Stadien der Entwicklung durch die Nutzung eines Impedanzsrohres, in dem die Oberflächenimpedanz also der Widerstand gegen Eindringen der Schallwelle bestimmt wird. Die Messdaten werden auf Basis von Schalldruckuntersuchungen mithilfe von Lautsprechern und Mikrofonen generiert. In einem späteren Abschnitt der Entwicklung und Qualifizierung können die aus der ersten Phase ermittelten, vielversprechenden Varianten einer Prüfung im Hallraum unterzogen werden. Das Ergebnis einer solchen Hallraumprüfung ist eine schmalbandig ermittelte Absorptionskurve an diskreten Frequenzpunkten. Eine weitergehende Bewertung kann dann zum Beispiel für den Einsatz als Büromöbelabsorber erfolgen. Hallraumuntersuchungen sind im Vergleich zu Impedanzrohrversuchen aufwändig, material- und kostenintensiv. Die erste Phase der Entwicklung kann weiterhin durch Simulationsergebnisse ergänzt werden, indem einige Materialparameter, wie zum Beispiel der Strömungswiderstand des Materials oder die Porosität, gemessen oder approximiert werden. Aus diesen Parametern kann mithilfe von gut erprobten Simulationsmodellen eine Aussage über die Schallabsorption, Reflexion und Transmission getroffen werden. Für die zu ermittelnden Parameter stehen, je nach Simulationsmodell, physikalische Messverfahren oder Abschätzverfahren zur Verfügung. Ansätze zur Abschätzung der Parameter werden unter anderem in den Arbeiten von Jaouen [1] oder Leclaire [2] gegeben. Sie basieren auf der Ableitung von Simulations-parametern aus Messdaten – entweder aus dem Impedanzrohr oder aus dem Hallraumversuch – und leiten die Parameter durch mathematische Umwandlung der gemessenen Schalldrücke her. Nach Stand der Technik können diese Parameter durch direkte physikalische Messungen (z.B. Druckverlustmessung, Porositätsmessung, Dichtemessung, etc.) oder durch Rekombination der akustischen Messwerte bestimmt werden. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Generierung von Parametern zur Bestimmung des akustischen Absorptionskoeffizienten durch Nutzung eines dreidimensionalen Scans des Absorbers. - Porosität - Turtosität (Grad der Verschlungenheit der Lufttransportwege) - Strömungswiderstand - thermische und fluiddyamische Kenngrößen Durch diese Parameter wird es möglich, das akustische Absorptionsverhalten eines Materials anhand von 3D-Daten, ohne die Notwendigkeit von kostspieligen Messungen zur Materialqualifizierung, vorherzusagen. Im späteren Einsatz kann dieses Verfahren die Qualitätssicherung bei der Fertigung unterstützen, da die Untersuchung der Oberflächenbeschaffenheit Inline an der Fertigungsanlage durchgeführt kann. Mit den gewonnenen Parametern wird mithilfe von Druckakustiksimulation das Absorptionsverhalten des Materials berechnet. Hierzu wird das Berechnungsmodell nach Johnson, Champoux, Allard und Lafarge eingesetzt. Das Modell wird genutzt, um die geometrischen Parameter und die nach akustischem Abschätzverfahren bestimmten Parameter der gemessenen Absorptionskurve aus dem Impedanzrohr gegenüberzustellen. 1] JAOUEN, Luc ; GOURDON, Emmanuel ; GLÉ, Philippe: Estimation of all six parameters of Johnson-Champoux-Allard-Lafarge model for acoustical porous materials from impedance tube measurements.– DOI 10.1121/10.0002162 [2] LECLAIRE, Phillippe: Characterization of porous absorbent materials. Acoustics 2012, Apr 2012, Nantes, France. hal-00810634If new materials are to be qualified for use as sound absorbers, they have to be tested for their effectiveness in terms of absorption, transmission and reflection. This qualification is carried out in the early phases of development by using an impedance tube in which the surface impedance, that is, the resistance to penetration of the sound wave, is determined. The measurement data are generated through sound pressure tests using loudspeakers and microphones. In a later stage of development and qualification, the promising variants identified in the first phase can be subjected to a test in a reverberation room. The result of such a reverberation room test is a narrowband absorption curve determined at discrete frequency points. A further classifcation can then be made, for example, for use as an office furniture absorber or wall absorber. Compared to impedance tube tests, reverberation room tests are time-consuming, material-intensive and cost-intensive. The first phase of development can still be supplemented by simulation results by measuring or approximating some material parameters, such as the flow resistance of the material or the porosity. From these parameters, a statement about sound absorption, reflection and transmission can be made with the help of well-tested simulation models. Depending on the simulation model, physical measurement methods or estimation methods are available for the parameters to be determined. Approaches for estimating the parameters are given, among others, in the works of Jaouen [1] or Leclaire [2]. They are based on the derivation of simulation parameters from measurement data - either from the impedance tube or from the reverberation room test - and derive the parameters by mathematical transformation of the measured sound pressures. According to the state of the art, these parameters can be determined by direct physical measurements (e.g. pressure drop measurement, porosity measurement, density measurement, etc.) or by recombining the acoustic measured values. The present work deals with the generation of parameters for the determination of the acoustic absorption coefficient by using a three-dimensional scan of the absorber. - porosity - turtosity (degree of entanglement of the air transport paths) - Flow resistance - thermal and fluid dynamic characteristics These parameters make it possible to predict the acoustic absorption behaviour of a material based on 3D data, without the need for costly measurements for material qualification. In later use, this method can support quality assurance during production, as the investigation of the surface properties can be carried out inline at the production line. With the parameters obtained, the absorption behaviour of the material is calculated with the help of pressure acoustic simulation. The calculation model according to Johnson, Champoux, Allard and Lafarge is used for this purpose. The model is used to compare the geometric parameters and the parameters determined using the acoustic estimation method with the measured absorption curve from the impedance tube. ] JAOUEN, Luc ; GOURDON, Emmanuel ; GLÉ, Philippe: Estimation of all six parameters of Johnson-Champoux-Allard-Lafarge model for acoustical porous materials from impedance tube measurements.– DOI 10.1121/10.0002162 [2] LECLAIRE, Phillippe: Characterization of porous absorbent materials. Acoustics 2012, Apr 2012, Nantes, France. hal-0081063

Erweiterung der Forschungseinrichtungen am IMW und Einsatzpotentiale in der Akustikforschung

Durch eine neu angeschaffte SLM-Anlage kann am Institut für Maschinenwesen Versuche zu einem weiteren Forschungsbereich der Akustik genutzt werden. Dabei handelt es sich um Untersuchungen an der Impedanz von gedruckten Proben, die Hohlräume aufweisen im Vergleich zu Proben ohne solche Hohlräume. Der Hintergrund dieser Versuche besteht darin, dass es mithilfe solcher Bauteile möglich sein könnte, die Schallabstrahlung von Maschinen und Anlagen zu verringern und so die Lärmbelastung zu reduzieren.With a newly acquired SLM system, experiments on a further research area of acoustics can be carried out at the Institut für Maschinenwesen. These are tests with printed samples that have voids in terms of their impedance compared to samples without such voids. The background to these is that with such components it could be possible to reduce the sound radiation of machines and systems and thus to reduce noise pollution

Entwicklung von anwendungsangepassten akustischen Absorbern unter Nutzung von Simulationstechnik

Innerhalb eines Forschungsprojekts in Kooperation mit der Universität Göttingen wurden im Projekt Abocorn Absorbermaterialien aus nachwachsenden Rohstoffen qualifiziert. Im Rahmen von weiteren Studien werden die Materialien und Modelle weiter angepasst, um eine bestmögliche Konstellation eines akustischen Absorbers herzustellen.Within a research project in cooperation with the University of Göttingen, absorber materials made of renewable raw materials were qualified in the Abocorn project. In the course of further studies, the materials and models will be further adapted to produce the best possible constellation of an acoustic absorber

Untersuchung des dynamischen Verhaltens von Wälz- und Gleitlagern bei stoßartiger Anregung

Durch den Ölfilm eines hydrostatischen Gleitlagers kann das Feder-Dämpfer-Verhalten eines mechanischen Systems beeinflusst werden. Im Rahmen einer Industrieanfrage wurde untersucht, wie sich das dynamische Verhalten des Systems von einer wälzgelagerten zu einer gleitgelagerten Welle verändert. Die Ergebnisse legen nah, dass das dynamische Verhalten von hydrodynamischen Lagern stark beeinflusst wird.By using a hydrostatic bearing, the oil film should affect the spring-damper-element of the mechanical system. An analysis of a specific industrial machine provided information, to what extent the dynamic behaviour of the machine would change in comparison to roll bearing. The results suggest that the dynamic behaviour of a mechanical system is highly connected to the behaviour of a hydrodynamic bearin

TUCreate und openTUCreate: Der Makerspace an der TUClausthal

Die im letzten Jahr ins Leben gerufene Studierendenwerkstatt entwickelt sich stetig, Studierende nutzen die Werkstatt regelmäßig. Der Grundgedanke, schnell und unbürokratisch eigene Ideen von der Konstruktion bis hin zum ersten haptischen Prototypen zu entwickeln, findet hochschulweit positivste Rückmeldungen. Eine Öffnung der Werkstatt für Schüler, Anwohner und Unternehmen wird im kommenden Jahr umgesetzt.The TUCreate workspace for all our students was founded one year ago and is continuously expanding. The idea of a fast and easy to realise physical mock up coming up from a 3D-Modell is considered as a useful tool for engineering studentsand others. It is planned to open the workspace service for local schools, citizens and companies within the coming year

openTUCreate – Werkstatt für Studierende, Schüler, Firmen und Raum für Gründungen

Die Studierendenwerkstatt TUCreate wird durch ein EU-gefördertes Projekt zur Anlaufstelle für Gründer in der Region. Durch das Angebot sollen Schüler, Studenten, Bürger und Interessierte kreative Ideen und Ansätze niederschwellig prototypisch verwirklichen und die angebotenen Technologien nutzen können.The TUCreate workspace for students is developing to a start point for founders due an EU-supported project. The offered technologies will be useable for schools, students, citizen and interested persons

Interdisziplinäres Projekt TUCreate: Süßes gegen Credit Points

Die Werkstätten von TUCreate haben in diesem Semester ein interdisziplinäres Projekt ins Leben gerufen, das die Dienstleistungen der Werkstätten unter den Studierenden bekannter machen soll. Dabei können die Teilnehmer Leistungen ihres Curriculums mit der Arbeit am interdisziplinären Projekt ablegen.The TUCreate workspaces initiated an interdisciplinary project, which has the purpose to make the services of the workspaces more known within the studentsbody. The participants have the opportunity to earn credit points for their work in the project

Simulation des akustischen Absorptionsverhaltens im Raum anhand von Labormaßstabsergebnissen

Die Qualifizierung von Werkstoffen als Schallabsorber findet in einem Hallraumversuch statt. Derartige Versuche erfordern zum einen sehr speziell ausgestaltete Messräume, zum anderen sind große Schallabsorber-Proben erforderlich, mit denen der Messraum bestückt wird. Um Kosten für Untersuchungen im Hallraum während der Entwicklungsphase zu sparen, wird in diesem Forschungsansatz untersucht, ob eine Übertragung von Versuchsergebnissen im Labormaßstab auf die Akustik im Raum durch eine Simulation möglich ist.To qualify acoustic absorber materials a measurement in a hall room is required. For this measurement method, a hall room and large specimen are required. To reduce the costs and time for the qualification of absorbing materials this approach is investigating how a simulation-based model can complement the development of acoustic materials

Maschinentechnische Exkursion

Vom 02.09. bis zum 06.09.2019 wurde vom Institut für Maschinenwesen eine Maschinentechnische Exkursion durchgeführt. Ziel der Reise war der Süden Deutschlands. Insgesamt haben 14 Studierende dieses Angebot wahrgenommen, um einen breiten Einblick in das zukünftige Tätigkeitsfeld eines Maschinenbauingenieurs zu bekommen.This year, from the 2th to the 6th of september, an excursion was carried out by the Institute of Mechanical Engineering. Entitled with the common name „Maschinentechnische Exkursion“, this trip headed to the south of Germany including cities such as Friedrichshafen and Munich. A total of 14 students took advantage of this offer to get an overview of the job opportunities of mechanical engineers

Neuer Internetauftritt des Institutes

Das IMW hat viel zu bieten - wussten Sie das und ist das nach außen ausreichend sichtbar? Mit einem neuen Corporate Design möchte die TU Clausthal ihr ausgeprägtes Profil und ihre über 240-jährige Tradition unverwechselbar kommunizieren. Ein einheitliches Erscheinungsbild aller Homepages soll hierzu beitragen. Auch die IMW-Homepage erstrahlt jetzt in neuem Glanz. Für die Strukturierung und Umsetzung der Inhalte wurde intensiv in einem Web-Team gearbeitet. Ziel des Relaunches war es, bestehende Forschungsschwerpunkte aufzufrischen, neu zu strukturieren und aktuelle Schwerpunkte zu ergänzen.The IMW has a lot to offer - did you know? A new corporate design should underline the 240 years of tradition at the TU Clausthal. Now the IMW homepage also shines in new splendor. A web team worked intensively on structuring and implementing the content. The aim of the relaunch was to refresh and restructure existing research foci and to add new research foci