Vorhersage von akustischen Phänomenen

Die Vorhersage von akustischen Phänomenen nimmt einen immer größer werdenden Stellenwert in der Forschung ein. Es wird angestrebt die Geräuschcharakteristik von bestimmten mechatronischen Produkten schon in der Konstruktionsphase vorhersagen zu können. Der abgestrahlte Körperschall schwingender Strukturen kann durch eine Simulation mit der Boundary-Elemente Methode (BEM) bereits in der Konzeptphase einer Entwicklung ermittelt werden. Dies reduziert nicht nur die Zahl aufwendiger Versuche und Nachkonstruktionen, sonder führt im allgemeinen auch zu einer höheren Güte des Produktes innerhalb einer verkürzten Entwicklungszeit.

Als Grundlage der Akustik-Simulation dienen entweder die Ergebnisse einer FEM-Schwingungsanalyse oder aber modale Meßdaten. Sie können durch definierte Schallquellen ergänzt werden.

Im gegenwärtigen Projekt soll anhand eines von der Robert Bosch GmbH zur Verfügung gestellten Prototyps und der erforderlichen Produktspezifikationen das Geräuschverhalten eines Multifunktionswerkzeugs rechnerisch ermittelt werden. Aufgrund der gewonnenen Erkenntnisse sollen Vorschläge zur Optimierung des Produktdesigns erarbeitet werden. Insbesondere ist die Beeinflussung des Geräuschverhaltens durch die mechanischen und elektrischen Komponenten des mechatronischen Systems aufzuzeigen. Die Zuordnung der einzelnen Komponenten zu den Grundmechanismen einer Schallemission (Anregung, Transmission, Abstrahlung) ist exemplarisch zu veranschaulichen.

Anhand der Produktdokumentation (CAD Daten, Spezifikationen, Prototyp) wird zunächst ein Funktionsmodell des Elektrowerkzeugs erstellt werden. Darauf aufbauend ist das Schwingungsverhalten des Systems zu ermitteln. Hierzu wird ein vereinfachtes Finite-Element-Modell des Systems erstellt werden. Daraufhin wird ein durch Oberflächenelmente bestehendes Akustikmodell der Gehäuseoberfläche modelliert. Schließlich wird das Geräuschabstrahlverhalten in Abhängigkeit von den vorab ermittelten Anregungen zu ermittelt.

Zur Durchführung der Arbeit werden die einschlägigen Programmodule des Akustikpakets der Firma LMS Verwendet. Die Ergebnisse sollen im Rahmen der bilateralen ungarischen-deutschen Forschungsgemeinschaft mit an der Universität Miskolc durchgeführten Geräuschabstrahl-Messungen verglichen werden.

Ansprechpartner:  M.Sc. M. Unterreiner