Auslegung eines additiv gefertigten Helmholtz-Resonators mit aktiv angesteuertem Biegebalken (de)
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Abstract:
In diesem Beitrag werden der Entwurf und erste Untersuchungen für ein neuartiges Helmholtz-Resonator-Design mit einem eingebauten Biegebalken, der um einen aktiv ansteuerbaren piezoelektrischen Aktuator erweitert wurde, präsentiert. Mit Hilfe des Aktuators soll die schmalbandige Absorptionscharakteristik des passiven Resonators auf Frequenzveränderungen des Schallfeldes adaptierbar sein können. Für eine solche Erweiterung musste das bisherige rein passive Resonator-Design verändert werden. Dazu wurde für den Prototypenbau eine simulationsgestützte Methodik zur Auslegung der benötigten Resonatorgeometrie entwickelt, um eine zuvor definierte Absorptionscharakteristik zu erreichen. Außerdem wurden die starken Unsicherheiten bei den Materialparametern von mittels Fused Deposition Modelling (FDM) gefertigten Bauteilen mit einbezogen, welche einen starken Einfluss auf die Absorptionscharakteristik des Helmholtz-Resonators mit Biegebalken haben. Zur Validierung der Methodik und für erste Untersuchungen des Einflusses der aktiven Ansteuerung des Biegebalkens wurden zwei Prototypen mittels eines FDM-Druckers additiv gefertigt. Diese Prototypen wurden nach ISO 10534-2 im Impedanzrohr auf ihre Absorptionscharakteristik im passiven und aktiven Zustand untersucht. Für die ersten Untersuchungen der aktiven Ansteuerung des Aktuators wurde ein Feedback-Regelkreis mit proportionalem Regler verwendet. Dabei konnten die Simulationsergebnisse validiert und erste Einflüsse der aktiven Regelung auf die Absorptionscharakteristik des Helmholtz-Resonators ermittelt werden.