InMAR
Ein internationales Konsortium unter der Federführung des Fraunhofer LBF und dem Fachgebiet für Systemzuverlässigkeit im Maschinenbau (SzM) der TU Darmstadt hat sich mit einem Integrierten Projekt zum Thema „Intelligent Materials for Active Noise Reduction – InMAR“ an der ersten Ausschreibung der Priorität NMP beteiligt. Unter 406 eingereichten Projektanträgen (IP und NoE zusammen) hat sich jetzt dieser Antrag durchgesetzt und wird als eines von 15 Vorzeigeprojekten auf dem Gebiet NMP von der Europäischen Union mit Ende dieses Jahres gefördert. Das von Prof. Holger Hanselka, Institutsleiter des Fraunhofer LBF, und Dr. Thilo Bein, stellv. Leiter des SzM, koordinierte Projekt umfasst ein Projektumfang von 34 Mio. € und besitzt eine Projektlaufzeit von 5 Jahren. Für dieses Projekt haben die beiden Koordinatoren 42 namhafte Einrichtungen aus 13 europäischen Ländern zusammengeführt. Insgesamt setzt sich das Konsortium aus 11 Universitäten, 8 Forschungseinrichtungen, 8 KMUs und 15 industriellen Partnern zusammen, wobei jede Arbeitsgruppe als auf diesem Forschungsfeld führende Kapazitäten in Europa bzw. weltweit gelten. Insgesamt investiert das Konsortium 15 Mio. € (50% des F&E Budgets) aus eigenen Mitteln in dieses Forschungsvorhaben.
Lärm: Europaweit sind mehr als 100 Mio Menschen betroffen
Ziel des IP InMAR ist die Entwicklung neuer, intelligenter Materialsysteme sowie deren Anwendung in aktiven Systemen zur Reduktion der Schallabstrahlung technischer Produkte und Einrichtungen. Intelligente Materialsysteme können unter Zufuhr von Energie, z.B. durch Anlegen einer elektrischen Spannung, definiert und gut steuerbar verformt werden und/oder ihre Steifigkeits- oder Dämpfungseigenschaften ändern. In Umkehrung hierzu können sie auch Änderungen in Systemen erkennen und so als Sensoren eingesetzt werden. Hierzu müssen herkömmliche Werkstoffe, wie z.B. Faserverbundwerkstoffe mit intelligenten Wandlerwerkstoffen (Materialien, die eine physikalische Größe in eine andere wandeln) und Regel- und Leistungselektroniken kombiniert werden. Durch geeignete Integration dieser Materialsysteme in technische Produkte können so störende Vibrationen und daraus resultierende Schallabstrahlungen kompensiert bzw. deutlich reduziert werden. Das Integrierte Projekt InMAR setzt hierbei auf Vorarbeiten der Partner in europäischen und nationalen Projekten auf, wie z.B. das deutsche Leitprojekt „Adaptronik“, die das Potential und die Anwendungsvielfalt erfolgreich nachweisen konnten.
Bis heute konnte kein aktives System basierend auf intelligenten Materialsystemen kommerziell in großer Stückzahl eingeführt werden. Neben den Kosten für solche Systeme liegen die Hindernisse für eine kommerzielle Umsetzung vor allem an noch ungenügenden Eigenschaften verfügbarer intelligenter Materialsysteme, fehlenden Simulationswerkzeugen und Fertigungstechnologien und an den fast vollständig fehlenden Daten über Lebensdauer und Zuverlässigkeit solch komplexer Systeme. Durch InMAR sollen nun die fehlenden Technologien entwickelt werden, um den dringend erforderlichen Schritt von der Grundlagenforschung zur Anwendung zu gewährleisten.
Da viele Anforderungen an und Fragestellungen bei intelligenten Materialsystemen anwendungsspezifisch sind, wurde als Problemstellung die aktive Lärmreduktion in drei Anwendungsfeldern exemplarisch ausgewählt. Lärm wird mittlerweile als eine der wesentlichen Umweltverschmutzungen welt-weit anerkannt. Europaweit sind mehr als 100 Mio. Menschen von Lärm betroffen wobei ein Schaden von mehr als 10 Mrd. €/Jahr entsteht. Nicht zu vergessen sind die gesundheitlichen Auswirkungen von Lärm, die von Lernschwächen von Kindern zu resultierendem Stress über Schwerhörigkeit bis hin zu erhöhtem Herzinfarktrisiko führen. Diese Problematik ist auf nationaler und europäischer Ebene in einer Vielzahl von Aktivitäten aufgegriffen worden, mit dem Ziel, die Lärmbelastung in den nächsten 10-20 Jahren signifikant zu reduzieren. Einen wesentlichen Beitrag hierzu wird das IP InMAR leisten, wo mit Hilfe von intelligenten Materialsystemen sowohl die Schallabstrahlung im landgestützten Verkehr (Automobil und Bahn) als auch die Lärmbelastung in geschlossenen Räumen (Fahrzeuginneres und Gebäude) reduziert werden soll. Mit der Integration von intelligenten Materialsystemen sollen aktive Systeme entwickelt werden, die eine Reduktion der Schallabstrahlung um mehr als 10 dB erlauben. Eine Reduktion um 10 dB würde dabei einer Reduzierung des Schalldruckes um 90% bedeuten. Beispielhaft seien hier die störenden Abroll- und Bremsgeräusche von Schienenfahrzeugen genannt. Die Entwicklungsarbeiten in InMAR stehen dabei in enger Abstimmung mit Initiativen wie dem deutschen Programm „Leiser Verkehr“, dem europäischen Netzwerk CALM (Community Noise Research Strategy Plan) und haben direkten Bezug zur europäischen „Environmental Noise Directive“.
Mit dem Integrierten Projekt „Intelligent Materials for Active Noise Reduction – InMAR“ ist es gelungen, die europäische Spitzenforschung auf dem Gebiet der aktiven Systeme zu bündeln und ein Gegengewicht zu den Aktivitäten in USA und Asien zu schaffen. Mit der Koordinierung von InMAR durch das Fraunhofer LBF und die TU Darmstadt bietet sich für Darmstadt nun die Chance, europäisches Zentrum für die Forschung auf dem Gebiet aktiver Systeme zu werden
Bis heute konnte kein aktives System basierend auf intelligenten Materialsystemen kommerziell in großer Stückzahl eingeführt werden. Neben den Kosten für solche Systeme liegen die Hindernisse für eine kommerzielle Umsetzung vor allem an noch ungenügenden Eigenschaften verfügbarer intelligenter Materialsysteme, fehlenden Simulationswerkzeugen und Fertigungstechnologien und an den fast vollständig fehlenden Daten über Lebensdauer und Zuverlässigkeit solch komplexer Systeme. Durch InMAR sollen nun die fehlenden Technologien entwickelt werden, um den dringend erforderlichen Schritt von der Grundlagenforschung zur Anwendung zu gewährleisten.
Da viele Anforderungen an und Fragestellungen bei intelligenten Materialsystemen anwendungsspezifisch sind, wurde als Problemstellung die aktive Lärmreduktion in drei Anwendungsfeldern exemplarisch ausgewählt. Lärm wird mittlerweile als eine der wesentlichen Umweltverschmutzungen welt-weit anerkannt. Europaweit sind mehr als 100 Mio. Menschen von Lärm betroffen wobei ein Schaden von mehr als 10 Mrd. €/Jahr entsteht. Nicht zu vergessen sind die gesundheitlichen Auswirkungen von Lärm, die von Lernschwächen von Kindern zu resultierendem Stress über Schwerhörigkeit bis hin zu erhöhtem Herzinfarktrisiko führen. Diese Problematik ist auf nationaler und europäischer Ebene in einer Vielzahl von Aktivitäten aufgegriffen worden, mit dem Ziel, die Lärmbelastung in den nächsten 10-20 Jahren signifikant zu reduzieren. Einen wesentlichen Beitrag hierzu wird das IP InMAR leisten, wo mit Hilfe von intelligenten Materialsystemen sowohl die Schallabstrahlung im landgestützten Verkehr (Automobil und Bahn) als auch die Lärmbelastung in geschlossenen Räumen (Fahrzeuginneres und Gebäude) reduziert werden soll. Mit der Integration von intelligenten Materialsystemen sollen aktive Systeme entwickelt werden, die eine Reduktion der Schallabstrahlung um mehr als 10 dB erlauben. Eine Reduktion um 10 dB würde dabei einer Reduzierung des Schalldruckes um 90% bedeuten. Beispielhaft seien hier die störenden Abroll- und Bremsgeräusche von Schienenfahrzeugen genannt. Die Entwicklungsarbeiten in InMAR stehen dabei in enger Abstimmung mit Initiativen wie dem deutschen Programm „Leiser Verkehr“, dem europäischen Netzwerk CALM (Community Noise Research Strategy Plan) und haben direkten Bezug zur europäischen „Environmental Noise Directive“.
Mit dem Integrierten Projekt „Intelligent Materials for Active Noise Reduction – InMAR“ ist es gelungen, die europäische Spitzenforschung auf dem Gebiet der aktiven Systeme zu bündeln und ein Gegengewicht zu den Aktivitäten in USA und Asien zu schaffen. Mit der Koordinierung von InMAR durch das Fraunhofer LBF und die TU Darmstadt bietet sich für Darmstadt nun die Chance, europäisches Zentrum für die Forschung auf dem Gebiet aktiver Systeme zu werden
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