Ontwerp en massaproductie van modulaire paneelstructuren voor effectieve trillingsreductie door middel van spuitgieten

Abstract

De toenemende trend naar lichtgewicht ontwerp, gecombineerd met het groeiende besef van de nadelige effecten van geluid en trillingen, vraagt om onderzoek naar nieuwe lichtgewicht geluids- en trillingsoplossingen, zoals lokaal resonante metamaterialen (LRM’s). Hoewel spuitgieten potentieel toont voor LRM-massaproductie, zijn voor de productie van grote onderdelen grote en dure spuitgietmachines nodig. Een mogelijke oplossing is om de LRM’s te bouwen uit kleinere modulaire panelen, maar in de literatuur ontbreekt kennis over het dynamische gedrag van modulaire verbindingen. Daarom worden in dit eindwerk mogelijke verbindingsconcepten ontworpen en hun effect op de trillingsvoortplanting binnen de modulaire structuur onderzocht.

Na het ontwerpen en evalueren van verschillende verbindingsmogelijkheden zijn prototypes van de meest belovende concepten gefabriceerd met 3D-printen en verbonden tot balkstructuren. Experimenteel werden de trillingsresponsen van de balken gemeten en getest op lineariteit en het effect van her- en demontage, waaruit volgde dat twee concepten potentieel tonen voor gebruik als LRM. Aan de hand van spuitgietsimulaties zijn vervolgens matrijsinserts voor beide concepten ontworpen en is één hiervan gerealiseerd en gebruikt om te spuitgieten. De bevindingen en realisaties uit dit werk leggen een fundering om modulaire LRM-structuren te spuitgieten met dynamisch geschikte verbindingen. Verder onderzoek omvat het monteren van LRM-resonatoren en het dynamisch testen van de modulaire gespuitgiete plaatstructuur.