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Das Fraunhofer LBF hat Vibroakustische Metamaterialien zur Minderung von Mikroschwingungen an optischen Geräten für Satelliten untersucht

Vibroakustische Metamaterialien für die Raumfahrt
Stabil im Weltall

Stabil im Weltall
Versuchsaufbau zur Schwingungsminderung an optischen Geräten mittels vibroakustischer Metamaterialien Bild: Fraunhofer LBF, Raapke

Die hohen Kosten für Starts und die begrenzte Ladekapazität in der Raumfahrt machen konsequente Leichtbaumaßnahmen notwendig. Oft sind Leichtbaulösungen jedoch mit Schwingungsproblemen verbunden. Vibroakustische Metamaterialien (VAMM) stellen eine innovative Maßnahme zur Minderung von Schwingungen dar und bieten gegenüber konventionellen Maßnahmen Vorteile in der Beeinflussung des Schwingungsverhaltens.

Forschende am Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF haben VAMM zur Minderung von Mikroschwingungen an optischen Geräten für Satelliten untersucht und ein Sandwich-Panel für die schwingungsarme Lagerung von sensiblen Satelliten-Bauteilen konstruiert.

Breitbandige Schwingungsminderung bei optischen Instrumenten

Satellitenstrukturen werden in der Regel aus leichten Aluminium-Sandwichplatten mit einem Wabenkern zusammengesetzt. Im Betrieb lösen Aggregate wie die Reaktionsräder und Kryokühler Mikroschwingungen aus, die Störungen an optischen Instrumenten verursachen.

Baukastensystem soll Lebensdauer von Satelliten verlängern

Um diese Mikroschwingungen zu minimieren, haben Forschende vom Fraunhofer LBF in Kooperation mit dem Entwicklungsteam der OHB Systems AG in Bremen und Weßling vibroakustische Metamaterialien (VAMM) entwickelt, die das dynamische Verhalten deutlich verbessern sollen.

Die Wissenschaftler*innen zeigen, wie damit eine breitbandige Schwingungsminderung bei optischen Instrumenten erreicht wird. Die Forschungsergebnisse machen neue und leichtere Satellitenkonstruktionen möglich.

Vielversprechende Technologie reduziert Schwingungen deutlich

Mit Metamaterialien wird ein in der Natur nicht vorkommendes Verhalten erzeugt. Neben optischen und elektromagnetischen werden spezielle Formen von Metamaterialien auch zur Lärm- und Schwingungsminderung eingesetzt.

Die Wissenschaftler*innen aus dem Fraunhofer LBF haben konzeptionelle und numerische Entwurfsstrategien entwickelt und experimentell validiert – angewendet an einem Sandwich-Panel und einem optischen Breadboard. Mit der innovativen Technologie ließen sich den Angaben zufolge Schwingungsreduktionen von bis zu 40 Dezibel (dB) erreichen. (jk)


Mehr zur Forschung der Fraunhofer-Institute für die Luft- und Raumfahrttechnik lesen Sie hier

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