Ontwerp en productie van flexibele multi-materiaal metamaterialen met behulp van spuitgieten

Abstract

Wegens strengere emissienormen wordt er steeds vaker geopteerd voor lichtgewicht structuren. Helaas komen deze typisch met suboptimale trilling- en geluidseigenschappen in machines en logistiek. Een mogelijke oplossing hiervoor zijn lokaal resonante metamaterialen. Deze bekomen een frequentiegebied van sterke trillingsreductie door het toevoegen van resonatoren op een basisstructuur, maar zijn toch lichtgewicht. Echter worden deze materialen nog niet industrieel toegepast vanwege het smalbandig toepassingsgebied en het gebrek aan herhaalbare massaproductie. Dit onderzoek beoogt het ontwerp en de productie van een breedbandig metamateriaal via het multi-materiaal spuitgieten van hard-zacht polymeercombinaties. In eerste instantie worden materialen gespuitgiet en vervolgens statisch getest op hun verbindingssterkte. Hierna worden de demping en de invloed van de materiaaldistributie op de resonatordynamica onderzocht. In de laatste fase worden de statische en dynamische resultaten gebundeld om aan de hand van parameteroptimalisatie een breedbandig metamateriaal te ontwerpen en vervolgens te produceren. De testen tonen dat ABS-TPU-combinaties een sterke statische hechting vormen. De dynamische testen tonen een hoge modale demping aan, wat potentieel geeft voor een grotere trillingsreductiezone. Na parameteroptimalisatie is een resonator bekomen die leidt tot een duidelijk verbreding van deze zone. Afwijkingen tussen metingen en voorspellingen zijn echter wel aanwezig en dienen verder te worden onderzocht.