Messtechnische Charakterisierung und dynamische Simulation von Kunststoffbauteilen

Die Betriebsgeräusche von Elektrogeräten und elektrischen Kleinantrieben sind häufig unangenehm und laut. Klassische Maßnahmen für eine verbesserte Akustik sind vor allem aufgrund des eingeschränkten Bauraums oft nicht vollumfänglich umsetzbar. Bei den meisten dieser Produkte sind zahlreiche Kunststoffbauteile integriert, deren Auslegung und Konstruktion gegenwärtig vor allem auf Funktionalität und Design beruht. Kunststoffe besitzen im Vergleich mit vielen anderen Materialien eine höhere innere Dämpfung und eine geringere dynamische Steifigkeit. Sie bieten daher hohes Potential hinsichtlich der Lärm- und Schwingungsminderung entsprechender Produkte sowie für deren gezielte vibro-akustische Auslegung. Im Rahmen des Fraunhofer-Eigenforschungsprojektes „PolymerAkustik“ der Fraunhofer-Institute IBP, ICT, IWM und IWU werden u.a. verschiedene Kunststoffmaterialien hinsichtlich ihres Dämpfungsverhaltens und ihrer elastischen Materialparameter charakterisiert. Die messtechnischen Untersuchungen erfolgen frequenzabhängig anhand von einfachen Probengeometrien und unter Variation des Feuchtegehalts der jeweiligen Materialien. Die Ergebnisse dienen anschließend als Materialparameter für dynamische Simulationsrechnungen von komplexeren Kunststoffbauteilen. In diesem Beitrag werden der messtechnische Aufbau zur Charakterisierung von Kunststoffmaterialien und die entsprechenden Ergebnisse vorgestellt. Hierbei wird insbesondere der Einfluss des Feuchtegehalts auf die innere Dämpfung betrachtet. Die Ergebnisse der Simulationsrechnungen von Kunststoffbauteilen werden mit Messergebnissen vergleichend gegenübergestellt und bewertet