Individualisierbare Akustikabsorber aus nachwachsenden Rohstoffen

Herausforderung

Eine gute, optimal ange­passte Raum­akustik ist an allen Orten, an denen Kommuni­kation eine wesent­liche Rolle spielt (z. B. Büro­räume, Hörsäle, Schul­zimmer, Konzert­säle, Theater etc.) unum­gänglich. Aller­dings sind gängige, indivi­duell ange­passte Akustik­absorber schwer zu reali­sieren und zudem meist nicht nach­haltig und in der Produktion durch gesund­heits­schäd­liche Roh­stoffe negativ behaftet. 

Lösung

Durch die Entwick­lung der Herstellung hoch­poröser Akustik­absorber durch biogene, abbau­bare Edukte mittels 3D-Druck würden diese Probleme weg­fallen. Zudem kann durch das Verfahren jeder erdenk­liche Form­körper darge­stellt werden, was somit auch der Optik solcher Absorber zugute ­kommt.

Projektziel

Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll die innovative Technologie des 3D-Druckes genutzt werden, um an Umgebung und Design individuell anpasspare Schallabsorber herzustellen. Als Materialien sollen u.a.  China­schilf, Nesseln, Flachs und Gelatine als Binder verwendet werden, wodurch wesentliche ökologische und ökonomische Vorteile entstehen. Die mittels 3D-Druck gefertigten Bauteile sind hochporös und mit komplexen Innenstrukturen ausgelegt, woraus eine gute Schallabsorption in einem breiten Frequenzbereich bei möglichst geringem Bauraum resultiert. Um dieses Ziel zu erreichen, ist eine optimale Binder-Partikel-Kombination wichtig, um mechanisch belastbare Bauteile zu erzeugen. Die geometrische Auslegung der Bauteile erfolgt auf Basis von Computersimulationen, um die für die Schallabsorption notwendige maximale Absorbergröße zu ermitteln. Die auf Basis dieser Simulationen gefertigten Bauteile werden hinsichtlich ihrer schallabsorbierenden Eigenschaften untersucht und mit den Simulationen verglichen. Angestrebte Zielwerte der neuartigen Absorber liegen dabei im Bereich fasriger/poröser Absorber sowie in einer Reduktion der Bauteilgröße um ca. ein Drittel (verglichen mit herkömmlichenSchallabsorbern). Die Prozesskette für die Herstellung der individuell designbaren Schallabsorber beinhaltet nur wenige relativ einfache Fertigungsschritte, wodurch eine Kleinserienfertigung bis zu einer Stückzahl von 1 problemlos ermöglicht wird. Die sich daraus ergebenden wirtschaftlichen Vorteile führen dazu, dass sich diese Fertigungstechnologie vorrangig bei kleinen- und mittelständischen Unternehmen etablieren wird. Weiterhin ergeben sich durch das neue innovative Fertigungsverfahren des 3D-Drucks deutliche ökologische Vorteile. Da es sich bei den Basismaterialen um nachwachsende Rohstoffe handelt, wird Erdöl nebst gefährdenden Stoffen zur Aufbereitung bzw. Umsetzung fossiler Rohstoffe zu Kunststoffen und CO₂ eingespart.

Nutzen / Ausblick

Die im Rahmen des Forschungs­vorhabens erhaltenen Daten liefern Unter­nehmen wissen­schaft­lich fundierte Erkennt­nisse zur Auswirkung der Schall­absorption biogener Absorber. Primärer Ziel­markt dieser sind Material­hersteller, Archi­tekten und Endver­braucher. Die Erkennt­nisse aus dem bean­tragten Projekt kommen vor allem dem stetig wachsenden Bewusst­sein der Bevölkerung gegen­über nach­wachsenden Rohstoffen und somit auch der Umwelt zugute und würde Unter­nehmen gleicher­maßen helfen, die Produk­tivität (durch Lärm­schutz) ihrer Mitar­beiter zu erhöhen, unter gleich­zeitiger Rück­sicht­nahme auf das Ökosystem.