Ruhezonen - Schwingungen aktiv isolieren

Neben der Vibrations- oder Lärmeinwirkung auf den Menschen, können Schwingungen die Ursache für Schäden, eine Funktionsbeeinträchtigung oder eine Leistungsreduktion von Maschinen oder Geräten darstellen. Ein konkretes Anwendungsgebiet, bei dem bereits die Auswirkung sehr geringer Schwingungen stört, ist der Einsatz von präzisen Analyse- und Fertigungsgeräten, wie z. B. Rasterelektronenmikroskopen.

Aktive Isolationssysteme

Eine Möglichkeit Schwingungen zu vermindern, ist die Unterdrückung ihrer Übertragung (Transmission) von einem Ort zu einem anderen – zum Beispiel durch den Einsatz von Feder-Dämpferelementen. Dabei können sowohl die Umgebung gegenüber schwingenden Maschinen abgegrenzt (Quellenisolation) als auch empfindliche Geräte von ihrer Umgebung entkoppelt werden (Empfängerisolation). Die bei passiven Systemen erreichbare Schwingungsisolation kann durch die Integration aktiver Ansätze weiter gesteigert werden. Hierzu wird das mechanische System um Aktoren, Sensoren sowie eine Regelung erweitert. Als aktorische und sensorische Komponenten werden häufig piezokeramische Materialien eingesetzt.

Vollintegrierte multiaxiale Isolationsplattform

Sowohl in öffentlichen Forschungsprojekten als auch in bilateralen Kooperationen erforscht und entwickelt das Fraunhofer LBF neue Ansätze und technische Lösungen für Isolationssysteme für verschiedenste Anforderungen. Durch eine jahrelange Zusammenarbeit mit industriellen Partnern sind Systeme entstanden, welche die Anwendungsbereiche für schwingungsisolierende Maßnahmen deutlich erweitern. Für den konkreten Einsatz werden Lagerungssysteme im Bereich sensiblen Equipments oder der optischen Kommunikation über große Entfernungen entwickelt.

Die Reduktion der Anregung empfindlicher Mess- und Fertigungsgeräte stellt unterschiedliche Anforderungen an die verwendete Technik. Zum einen müssen die schwingungsisolierenden Elemente bereits bei sehr niedriger Frequenz wirken, zum anderen ist eine sensorische Erfassung von geringsten Beschleunigungen notwendig. Ein Lösungsansatz besteht aus der Verwendung funktionsintegrierter Biegefederlager, welche strukturelle, aktorische und sensorische Eigenschaften in einem Element vereinen. Durch ihre modulare Bauweise können mehrere Lagerelemente flexibel in einem Netzwerk zusammengeschaltet werden. Diese Flexibilität wird durch die Verwendung einer angepassten Verstärkertechnik und Regelungselektronik ergänzt. Die Wirkung solcher Systeme konnte in ganzheitlichen Prototypen nachgewiesen werden.