Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Aufbauend auf Vorarbeiten mit metallischen Hohlkugelstrukturen als Schallabsorberwerkstoff war es das Ziel, prototypische Schalld\u00e4mpfer f\u00fcr Kleinger\u00e4te des Gartenbaus sowie der dezentralen Energieversorgung mit Verbrennungsmotor zu entwickeln. Neben den akustischen, d. h. schalld\u00e4mmenden Eigenschaften der Hohlkugelstrukturen, die durch die gezielte Beeinflussung der Struktur an die entsprechende Einsatzsituation anzupassen sind, sollten auch Anforderungen wie Temperaturbest\u00e4ndigkeit, Verschmutzungsresistenz, gute mechanische Stabilit\u00e4t, Korrosionsbest\u00e4ndigkeit, Bearbeitbarkeit und geringes Eigengewicht einer L\u00f6sung zugef\u00fchrt werden. Diese komplexen Anforderungen sollten durch hybride Schalld\u00e4mpfer gel\u00f6st werden, welche hier aus metallischen Hohlkugelstrukturen aufgebaut werden sollten.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenEs war geplant, den neuen Absorberwerkstoff aus gesinterten metallischen Hohlkugelstrukturen
\nherzustellen.
\nDer Entwicklungsprozess gliederte sich im Wesentlichen in die Schritte:
\n* Rechnerische und experimentelle Modellierung, ausgehend vom Ist-Zustand
\n* Werkstoffentwicklung (absorbierende, oxydationsbest\u00e4ndige, mechanisch stabile Hohlkugelstrukturen)
\n* Technologieentwicklung (Sintern gro\u00dfer Bauteile)
\n* Fertigung von Prototypen, Erprobung und Charakterisierung
\nDaraus abgeleitet ergaben sich folgende Arbeitspakete:
\n* Ermittlung des akustischen Ist-Zustandes, Auslegung der Hohlkugelstrukturen
\n* Herstellung von Hohlkugelstrukturen, Entwicklung der Entbinder- und Sintertechnologie
\n* Entwicklung von Pr\u00fcfst\u00e4nden, Akustische und mechanische Charakterisierung der Strukturen
\n* Herstellung der prototypischen Schalld\u00e4mpfer, Pr\u00fcfung und Test<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Im Rahmen des Projektes wurde auf der Basis metallischer Hohlkugelstrukturen (MHKS) ein v\u00f6llig neuartiger schallabsorbierender Werkstoff f\u00fcr den Einsatz in Schalld\u00e4mpfern an Verbrennungsmotoren entwickelt. Es wurde gezeigt, dass dessen akustisches Verhalten durch gezielte Beeinflussung der Struktur an die entsprechende Einsatzsituation anpasst werden kann. <\/p>\n
Es wurden prototypische Schalld\u00e4mpfer f\u00fcr Zweitakt-Rasenm\u00e4her aufgebaut und sowohl im Pr\u00fcfstand als auch am Ger\u00e4t ausf\u00fchrlich getestet.<\/p>\n
Die mit MHKS ausger\u00fcsteten und mit Metallgestrick-Katalysator versehenen prototypischen Schalld\u00e4mpfer zeigten sowohl in Untersuchungen am Pr\u00fcfstand als auch am realen Ger\u00e4t die M\u00f6glichkeit auf, den Schalleistungspegel gegen\u00fcber des ebenfalls mit Kat versehenen, bisher verwendeten Reflexionsschalld\u00e4mpfer deutlich zu senken. Gleichzeitig konnte durch die neue Schalld\u00e4mpfer-Konstruktion die Motorleistung erh\u00f6ht werden. Die Einhaltung der g\u00fcltigen EU-Richtlinien wird durch die Verwendung des neuen Auspuffsystemes m\u00f6glich werden.<\/p>\n
Die ben\u00f6tigten Formteile wurden bisher gr\u00f6\u00dftenteils aus gr\u00f6\u00dferen Bl\u00f6cken mechanisch herausgearbeitet. Die Near-Net-Shape- bzw. Net-Shape-Fertigung mit einem eigens hierf\u00fcr angefertigten Formwerkzeug zeigte noch zu unterschiedliche Schrumpfungen und damit Deformationen w\u00e4hrend des Sinterprozesses. Hier sind noch weitere Arbeiten notwendig.<\/p>\n
Unter den bei der Katalyse im Inneren des Schalld\u00e4mpfers auftretenden Temperaturen bis \u00fcber 1100\u00b0C zeigen die aus dem hoch oxydationsbest\u00e4ndigen Fe-Cr-Al-Stahl 1.4767 gefertigten Strukturen allerdings noch eine ungen\u00fcgende Best\u00e4ndigkeit. Aus diesem Grunde wurden Untersuchungen zur Erh\u00f6hung der Oxydationsbest\u00e4ndigkeit durch gezielte Voroxydation (Ausbildung einer oxydischen Schutzschicht) und\/oder durch Beschichtung mit einer speziellen Polymerkeramik in den Arbeitsplan aufgenommen. <\/p>\n
Diese Beschichtungs- und nachfolgenden Oxydationsversuche an Teststrukturen weisen auf eine gute Eignung der polymerkeramischen Beschichtung hin. Dieses Verfahren muss im Nachgang auf gr\u00f6\u00dfere Teile \u00fcbertragen werden. Mit den beschichteten gr\u00f6\u00dferen Teilen werden Praxistests notwendig sein.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Bisher erfolgten keine Ver\u00f6ffentlichungen zu diesem konkreten Thema. Ein Workshop zum Thema EU Schallschutzrichtlinie mit dem Schwerpunkt Hohlkugelstrukturen als Schalld\u00e4mpfer-materialien in verbrennungsmotorgetriebenen Kleinger\u00e4ten wurde im Februar 2008 am Fraunhofer IFAM Dresden durchgef\u00fchrt.
\nF\u00fcr die Zukunft sind Ver\u00f6ffentlichungen der Ergebnisse auf Konferenzen geplant, die sich mit den Themen por\u00f6se metallische Werkstoffe besch\u00e4ftigen, geplant. Beispielhaft sei hier die Konferenz CELLMAT 2010 genannt, welche das Fraunhofer IFAM im kommenden Jahr in Dresden organisieren wird.
\nDar\u00fcber hinaus soll durch das Verfassen von Pressemitteilungen und durch Kurzmeldungen an verschiedene f\u00fcr den Maschinenbau relevante Zeitschriften das Wissen \u00fcber diese innovative L\u00f6sung verbreitet werden.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Metallische Hohlkugelstrukturen erwiesen sich prinzipiell als sehr geeigneter Werkstoff f\u00fcr den Einsatz als Schalld\u00e4mpfermaterial in Auspuffanlagen von Rasenm\u00e4hern und \u00e4hnlichen Kleinger\u00e4ten.
\nEntsprechende Anpassungen sowie der Test der angepassten Schalld\u00e4mpfer am Motorpr\u00fcfstand und am realen Ger\u00e4t f\u00fchrten zu einer deutlichen Senkung des Schalldruckpegels des Ger\u00e4tes bei Einhaltung der Abgasgrenzwerte und einer gleichzeitigen Erh\u00f6hung der Motorleistung.
\nNach bevorstehender Aufnahme der Serienproduktion von Hohlkugelstrukturen werden Schalld\u00e4mpfer aus metallischen Hohlkugelstrukturen eine technische und wirtschaftliche Alternative zu den bestehenden L\u00f6sungen sein. Um Serienreife zu erlangen, sind noch einige Fragestellungen zu l\u00f6sen, die in einem Folgeprojekt bearbeitet werden sollen:<\/p>\n
(1)\tSchaffung einer w\u00e4rmebest\u00e4ndigen Struktur durch Beschichtung mit Oxydkeramik
\n(2)\tImplementierung des Katalysators bereits w\u00e4hrend des Sinterprozess
\n(3)\tEntwicklung eines bei Temperaturen um 1100\u00b0C mechanisch stabilen Katalysators aus
\n Metallschaum (Abl\u00f6sung der bisherigen Metall-Gestricke)
\n(4)\tEntwicklung einer intelligenten, verspannbaren und oxydationsbest\u00e4ndigen Blech-Au\u00dfenhaut an
\n Stelle der urspr\u00fcnglich geplanten thermischen Beschichtung<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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