© Fraunhofer IFAM Dresden
Hohlkugelstrukturen

Hochdämpfende Leichtbau-Verbundwerkstoffe

Leicht und dämpfend

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Dämpfung von Eigenschwingung im Vergleich zu Referenzmaterial

Leichtbau und Schwingungsdämpfung – diese sonst konträren Forderungen erfüllen neue ultrahochdämpfende Hi-Tech-Leichtbauwerkstoffe, die am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) in Dresden entwickelt werden.
Der Multifunktionswerkstoff kann leichter als Magnesium ausgelegt werden und dämpft dabei 120-mal besser als Gusseisen. Diese Werte werden sonst zurzeit nur von Polymerwerkstoffen bei Raumtemperatur erreicht. Damit können die Absorption von Körperschall und das Eigenschwingungsverhalten von Bauteilen gezielt beeinflusst werden.

Ursache der Dämpfung

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Prinzipskizze des schwingungsdämpfenden Leichtbauverbundwerkstoffes

Die hochdämpfenden Leichtbau-Verbundwerkstoffe sind aus vielen Hohlkugeln zusammengesetzt, in denen sich Partikel frei bewegen können. Beginnt ein Bauteil aus einem solchen Werkstoff zu schwingen, werden die Partikel durch die Hohlkugelschalen in Bewegung gesetzt und speichern die weitergegebene Energie in ihrer Bewegung. Das Bauteil kommt äußerlich zur Ruhe, während die Partikel ihre Bewegungsenergie durch Stöße und Reibung dissipieren.
Dieses Prinzip ist in einem großen Temperaturbereich unabhängig von der Umgebungstemperatur. Durch eine gezielte Werkstoffauswahl kann eine Anpassung an die erforderlichen Einsatztemperaturen erfolgen. Folgende Werkstoffe sind u.a. für die Hohlkugel-Schalen möglich:

  • Stahl – hohe Festigkeit und gute Verarbeitbarkeit
  • Ni-Basis-Legierungen und Fe-Cr-Werkstoffe – mechanische Beanspruchungen bei erhöhten Einsatztemperaturen
  • Titan – Niedrige Dichte, hohe Korrosionsfestigkeit und Festigkeit
  • Refraktärmetalle – Hochtemperaturleichtbau und Isolation