Lernen von der Natur für die Entwicklung lärmarmer Produkte
Die Fraunhofer-Institute IAO und LBF starten das Innovationsnetzwerk »Bionic Silent Cut« mit dem Ziel, bionische Strategien zur Lärmreduzierung zu entwickeln. Im Mittelpunkt steht die Geräuschminderung von Maschinen, Fertigungssystemen, Werkzeugen und Werkzeugaufnahmen für die spanende oder zerteilende Bearbeitung.
Lärm gilt mittlerweile weltweit als eine der wesentlichen Umweltverschmutzungen. Die Lärmemission in Arbeitsumgebungen der trennenden Bearbeitung stellt ein Problem dar und hat mitunter verheerende Folgen. Die Maschinenbediener leiden unter Stress, Schwerhörigkeit und Konzentrationsstörungen. Sogar ein erhöhtes Herzinfarktrisiko wurde nachgewiesen. Daher wächst im Markt der trennenden Bearbeitung der Bedarf an Werkzeugen und Maschinen mit geringer Lärmemission.
In der Natur sind Dämpfungselemente weit verbreitet. Bei Tieren und Menschen dient die Dämpfungsfunktion zum Schutz des Körpers. Ein in der Natur wirkungsvoller hydrostatischer Dämpfer sind Knochen. Die Knochenmatrix setzt sich zu 10 Prozent aus Wasser, zu 20 Prozent aus organischen Materialien und zu 70 Prozent aus anorganischen Stoffen zusammen. Auch in der Pflanzenwelt sind Dämpfungssysteme vielfältig, um durch Wind angeregte Schwingungen zu dämpfen. Diese und andere natürliche »Vorbilder« werden im Innovationsnetzwerk »Bionic Silent Cut« genauer untersucht.
Das Ziel des Innovationsnetzwerks ist es, bionische Ansätze zur Lärmreduzierung an Maschinen mit rotierenden Komponenten zu identifizieren und diese im Rahmen von Technologiestudien experimentell und numerisch zu untersuchen. Das Fraunhofer IAO (Expertise: Bionik) und das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF (Expertise: Lärm- und Schwingungsreduktion) bündeln ihre Kompetenzen und durchlaufen mit ihren Projektpartnern vier Phasen:
- Phase 1: Projekt-Kick-off und Definition der Suchrichtungen
- Phase 2: Recherche Bionik & Ableitung von Wirkprinzipien
- Phase 3: Recherche von ähnlichen Wirkprinzipien aus anderen Industrien & Ableitung von Lösungskonzepten
- Phase 4: Durchführung von experimentellen und/oder numerischen Technologiestudien
Als Ergebnis des Innovationsnetzwerks wird ein Katalog bionischer Strategien zur Lärmreduzierung erarbeitet, sowie Ergebnisse der Technologiestudien zu ausgewählten bionischen Strategien bereitgestellt. Das Netzwerk richtet sich an die Hersteller und Anwender von Maschinen für die Verfahren Drehen, Fräsen, Bohren, Sägen, Stanzen und Schneiden. Für die Netzwerkpartner ergeben sich viele Vorteile: die systematische Einführung in die Bionik nach der Fraunhofer-Methode XBIOPS®, die Erarbeitung von Wissensvorsprüngen im Bereich Lärmreduzierung, geteilte Kosten für die Forschungsarbeit, die gemeinsame Nutzung der Forschungsergebnisse, geteiltes Innovationsrisiko sowie freier Zugang zur Bionikdatenbank des Fraunhofer IAO.
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Fraunhofer IAO