Anwendung der Schwingungstechnik im Maschinenbau

Eine Herabsetzung der Schwingungs- und Geräuschemission ist seit mehr als 70 Jahre u.a. eines der Entwicklungsziele im Anlagen- und Maschinenbau. Drei wesentliche Gründe sprechen dafür, sich mit dieser Thematik auseinander zu setzen.

Dazu gehören:

-Das Gebunden Sein an gesetzliche Vorlagen zum Schutz von Gütern und Menschen;

-die Gewährleistung der Lebensdauer und Funktion;

-die wesentlich verbesserte Gestaltung der Geräusch- und Schwingungswahrnehmungen in Form von Wettbewerbsvorteil gegenüber Konkurrenten.

Schwingungstechnische und akustische Eigenschaften von Maschinen gehören nicht zur deren obersten Funktionalität. Trotzdem ist heute die Geräusch- und Schwingungs-Wahrnehmung von modernen Maschinen nicht mehr wegzudenken.

Die Wahrnehmung lauter und unangenehmer Geräusche wird von der wahrnehmenden Person mit einer schlechten Verarbeitung oder fehlerhaften Funktionen verbunden. Deshalb wird es immer wichtiger, das Geräuschdesign (schlechter Geräuschpegel einer Maschine) immer mehr zu minimieren, wie es heute bereits im Fahrzeugbau oder in der Konsumgüter-Industrie Standard ist.

Für die Entwicklung und die Konstruktion von schwingungsarmen und leisen Komponenten und Maschinen benötigt man sehr grundlegende Kenntnisse über die quantitative Beschreibung der bedeutendsten und wichtigsten Schallentstehungsmechanismen und der dazugehörenden Verbreitungswege.

Für die Lösung dieser Aufgabe gibt es heute zwei sehr unterschiedliche Herangehensweisen. Die Simulation in Form eines numerischen Verfahrens und die detaillierte Modellierung und Untersuchung auf der Grundlage messtechnischer Untersuchungen an Modellen oder Prototypen.

Schallentstehungsketten durch Simulation

Hier wird versucht, unter Zuhilfenahme numerischer Verfahren, wie der Mehrkörpersimulation, die Schallabstrahlung einer kompletten Maschine zu berechnen. Dies ist jedoch ein sehr aufwendiges und kostenintensives Verfahren und hat sich auf breiter Basis noch nicht durchgesetzt. Dieses Verfahren wird hauptsächlich in Labors von Forschungseinrichtungen oder Entwicklungszentren in Großunternehmen eingesetzt.

Experimentelle Verfahren

Für die Erarbeitung von effektiven Minderungsmaßnahmen zu Eindämmung und Abschaffung der Geräuschkulisse hat sich die experimentelle Untersuchung von Baumustern oder Prototypen bewährt. Gerade durch die Weiterentwicklung der Computer- und Messtechnik ist es heute möglich, sehr umfangreiche messtechnische Untersuchungen in einer unglaublichen Schnelligkeit und Genauigkeit durchzuführen und deren Ergebnisse dann anschließend zu verarbeiten.

Mit Hilfe dieser Daten kann dann Einfluss auf die Werkstoffeigenschaften und die Dämpfungsmöglichkeiten genommen werden und somit ein Endprodukt dann zur Verfügung gestellt werden, bei dem dann der Geräuschpegel wesentlich verringert wird.

Anwendungen im Maschinenbau

Wenn neue Maschinen konstruiert werden, werden entsprechende Erfassungen und die Bewertung des Ist-Zustandes vor dem Konstruktions-Beginn erfolgen. Hier fließen dann die Mechanismen der Schallentstehung mit Hilfe experimenteller und numerischer Untersuchungen mit ein.

Mit Hilfe eines dann zu erstellenden Beschreibungsmodells ist es dann möglich, die Wirkung gezielter Minderungsmaßnahmen zur Verringerung der Geräuschkulisse und Ausrichtung der neuen Maschine in die Richtung „schwingungsarm“ bereits in die Konstruktion mit einfließen zu lassen.

AMC Mechanocauco

Auch bei der Firma AMC Mechanocauco, die seit 1969 auf dem Gebiet der Schwingungstechnik aktiv ist, sind die Spezialisten in der Lage, die entsprechenden Maßnahmen bei der Entwicklung einer Maschinen in Richtung optimaler Schwingungsausrichtung aktiv mit zu beeinflussen.