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Vortrag (20 Min., 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

Partikelgefüllte Hohlkugelstrukturen für Schwingungsdämpfung im Maschinenbau

Friday (20.09.2019)
14:30 - 15:00 Uhr Musikzimmer
Bestandteil von:


Bei der spanenden Bearbeitung erzeugen rhythmische und beschleunigte Bewegungen Schwingungen, die von hochsteifen Konstruktionen verlustarm weitergeleitet werden. Schwingende Maschinenbauteile vermindern die Präzision spanabhebender Bearbeitung, begrenzen die Taktraten und haben eine verminderte Lebensdauer. Mit dem Ziel der passiven Dämpfung solcher Baugruppen wurden partikelgefüllte Hohlkugelstrukturen entwickelt, die mit einer Dichte von ca. 1 g/cm³ zu den Leichtbauwerkstoffen gehören und Dämpfungswerte bis zum 100-fachen von Magnesium, Gusseisen und Aluminiumschäumen erreichen. Mit dem Einsatz dieser Werkstoffe können deutlich erhöhte Taktraten erreicht werden. In der vorliegenden Arbeit wird der Wirkungsmechanismus für deren Dämpfung untersucht. Dabei ergeben sich in Abhängigkeit von der eingeleiteten Schwingungsenergie drei verschiedene Bewegungszustände der Partikel. Auf der Basis dieser Beobachtung wurde ein physikalisches Modell entwickelt, das die Abhängigkeit der Dämpfung von der dämpfenden Partikelmasse sowie dem Füllgrad der Einzelkugeln und der Partikelgröße und auch der Partikelgrößenverteilung der dämpfenden Partikel wiedergibt. Damit sind Abschätzungen von Werkstoffparametern mit hoher Dämpfung für reale Anwendungen möglich. Beispielhaft wird eine Anwendung in der Sandwichkonstruktion eines Spindelstockes vorgestellt. Diese Arbeit ist die Basis einer weiterführenden Werkstoffentwicklung, die die unterschiedlichen Dämpfungsmechanismen von Aluminiumschäumen und partikelgefüllter Hohlkugeln vereint.

Sprecher/Referent:
Dipl.-Ing. Ulrike Jehring
Fraunhofer IFAM Dresden
Weitere Autoren/Referenten:
  • Dr. Peter Quadbeck
    Fraunhofergesellschaft
  • Dr. Jörg Hohlfeld
    Fraunhofergesellschaft
  • Dr. Olaf Andersen
    Fraunhofergesellschaft
  • Prof. Dr. Bernd Kieback
    Fraunhofergesellschaft