Neue, umweltfreundliche akustische Strukturen tragen zur Lärmreduzierung bei
Die akustische Umgebung kann genauso viel Einfluss auf den Menschen haben wie Temperatur und Licht. In Städten dringt unerwünschter Lärm häufig in den persönlichen Bereich ein. Lärm in lauten Zügen, Bussen und U-Bahnen kann den Reisenden erhebliche Beschwerden bereiten. Die Lärmbelastung im Allgemeinen wird in Europa zu einem Hauptproblem: 2018 gab es über 53 Millionen Menschen, die Umgebungslärmpegeln ausgesetzt sind, welche über den in der EU-Umgebungslärmrichtlinie festgelegten Lärmindizes liegen. Die Verringerung der Schallübertragung von einer Umgebung in eine andere ist daher von entscheidender Bedeutung. Aktuelle Schallschutztechnologien basieren auf bestimmten Materialeigenschaften oder Mikrostrukturen, wie z. B. Dämpfungsschaumstoff. Normalerweise müssen sie aus Materialien mit hoher Dichte hergestellt werden und können sehr teuer sein. Akustische Metamaterialien sind Materialien zur Steuerung, Leitung und Manipulation von Schallwellen. Sie sind für den Einsatz in Schallschutztechnologien vielversprechend. Ihr Erfolg hängt nicht von bestimmten Materialien ab, sondern von den spezifischen Eigenschaften der Strukturform. „Metamaterialien umfassen alle Materialien, die dank eines angemessenen Designs und einer geeigneten Funktionalisierung der Topologie bestimmte physikalische Eigenschaften und Leistungen erzielen, welche höher sind als die der in der Natur verfügbaren Rohstoffe. Diese Eigenschaften hängen daher nicht von der mikroskopischen und molekularen Natur der Materialbestandteile ab, sondern nur von der endgültigen Geometrie und Topologie“, erklärt Giovanni Capellari, Mitbegründer von Phononic Vibes. Das EU-finanzierte, von Phononic Vibes durchgeführte Projekt PHOMETAPAN entwickelte eine neue, auf akustischen Metamaterialien basierende Technologie. Das System absorbiert und isoliert zur Steuerung des durchgehenden Schallpegels unerwünschte Schallschwingungen. Mit einer Breite von nur 5 cm können die innovativen neuen Platten von PHOMETAPAN den Lärm im Vergleich zu Schallschutzprodukten von Mitbewerbern um bis zu zwei Größenordnungen reduzieren.
Schallunterbrechung
Die Technologie basiert auf einer Teilgruppe von Metamaterialien, die als phononische Metapaneele bezeichnet werden. Die Paneele basieren auf der Physik mechanischer Strukturen, die als phononische Kristalle bekannt sind. Dabei handelt es sich um künstliche Strukturen, die auf der Wiederholung einer Elementarzelle basieren und die Schalldämmung maximieren sollen. Die neue Struktur kann Lärm isolieren und unterbrechen. Sie besteht aus recyceltem Kunststoff, wodurch das System nachhaltiger ist als die vorhandenen Schallschutzplatten. „Das Projekt PHOMETAPAN zielt darauf ab, die komplizierte Topologie der Einheitszelle zu industrialisieren und das Potential für eine kommerzielle Nutzung des Systems zu bewerten“, fügt Capellari, Projektkoordinator von PHOMETAPAN, hinzu. Das Team hat die Produkte erfolgreich in einem Labor getestet. Einige Produkte wurden bereits für industrielle Anwendungen entwickelt. Die Technologie kann jedoch problemlos in Privathaushalten eingesetzt werden, um unerwünschte Geräusche von Waschmaschinen, Geschirrspülern und anderen lauten Geräten zu verringern. Davon könnten auch Bauunternehmen und Immobilienbetriebe profitieren.
Etablierung Europas als Spitzenreiter für Schallschutz
Das Projekt PHOMETAPAN zielt darauf ab, Europa an die Spitze der Schalltechnologie zu bringen und den Einsatz von Metamaterialien in verschiedenen Sektoren, Märkten und Branchen zu fördern. Eine während des Projekts ernannte Betreuungsperson half dem Team bei der Erweiterung seines Wissens über Marktanalyse, Produktentwicklung und Geschäftsentwicklung. Die EU-Zuschüsse halfen ihnen beim Testen der technischen und kommerziellen Machbarkeit der Metapaneele. „Ohne die Unterstützung durch EU-Zuschüsse wären neue, auf akademischer Forschung wie dieser basierende Unternehmen unmöglich“, schließt Capellari.
Schlüsselbegriffe
PHOMETAPAN, akustisch, Lärm, Schall, Design, Metamaterialien, phononisch, Kristalle, Struktur
