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Vibrationskondensator

Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts arbeiten an aktiven Schwingungstilgern zur Geräuschunterdrückung an vibrierenden Maschinen. Immer im Auge haben sie dabei auch Motoren. Nun haben sie eine aktive Lagerung entwickelt, in der das elastische Material direkt elektrisch verformt wird

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Darmstadt, 4. August 2015 – Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF arbeiten an aktiven Schwingungstilgern zur Geräuschunterdrückung an vibrierenden Maschinen. Immer im Auge haben sie dabei auch Motoren. Bislang kommen in Serie meist Schwingspulenaktoren zum Einsatz, die über eine viskose Flüssigkeit ähnlich einem Lautsprecher auf die elastisch bewegliche Lagerung einwirken konnten. Auch eine magnetorheologische Flüssigkeit im Lager, die auf Spannung ihre Viskosität ändert, ist eine bereits in Serie genutzte Option, elektrische Impulse in eine gerichtete Gegenschwingung zu verwandeln.

2013 haben die Forscher mit Piezoaktoren eine Vereinfachung erreichen können. Hier fallen bereits die Bauteile Magnet, Spule und Flüssigkeit weg. Nun haben sie eine aktive Lagerung entwickelt, in der das elastische Material direkt elektrisch verformt wird.

Vibrationskondensator (4 Bilder)
Diese Teilschnittzeichnung des Versuchs-Lagers zeigt eigentlich nur, dass das Elastomer innerhalb seines Containments offenbar gar nicht seitlich ausweichen kann. Die Elektroden mit ihren Löchern, den größten Clou an dieser Entwicklung, erkennt man leider überhaupt nicht.
(Bild: Fraunhofer LBF)

Ein Kondensator als Lager

Mit einem Elastomer als passivem Isolator zwischen zwei Elektroden entsteht ein Kondensator. Wird Spannung angelegt, ziehen sich die Elektroden aufgrund des elektrostatischen Druckes (der sogenannten Coulomb-Kräfte) an. Das Elastomer zwischen den Elektroden wird so komprimiert und dehnt sich dadurch zur Seite aus.

Das Wirkprinzip ist schon länger bekannt, war aber wegen des seitlichen Ausweichens des Elastomers schlecht für ein lasttragendes Lager geeignet. Deshalb hat man die hauptsächliche Ausdehnungsrichtung des Elastomers gewissermaßen um 90 Grad gedreht. Um die Bewegung in die gewünschte Richtung zu lenken, setzen die Wissenschaftler Metall-Elektroden mit Löchern ein, in die sich das weiche Material bei angelegter Spannung ausdehnen kann. Diese gerichtete Elastokinematik wird dadurch unterstützt, dass diese Elektroden fest sind und nicht dehnbar, wie die bisher üblichen Beschichtungen.