viaMeta - Entwicklungs- und Produktionsprozesse vibro-akustischer Metamaterialien für Leichtbau im Fahrzeug

Abstract

Ziel des Vorhabens viaMeta war, Leichtbaupotentiale zukünftiger Fahrzeuge zu erschließen. Um Gewicht und Ressourcen bei Fahrzeugen einzusparen werden Strukturen konsequent verschlankt. Den daraus resultierenden, strukturdynamischen Herausforderungen wurde im Vorhaben mit vibro-akustischen Metamaterialien begegnet. Die Anforderungen auf der Systemebene neuer Fahrzeuge werden durch Ressourcenschonung, Elektrifizierung und Automatisierung geprägt. Um diese Anforderungen in Hinblick auf Leichtbau- und Komfortoptimalität zu vereinbaren, wurde eine Designsystematik für Leichtbau mit vibro-akustischen Metamaterialien vorgeschlagen. Für die Entwicklung ultraleichter Komponenten wurde eine ganzheitliche, virtuelle Entwicklungsstrategie unter Einbezug vibro-akustischer Metamaterialien verwirklicht. Die dazu erforderliche physikalische Modellierung war mit ressourcenintensiven Simulationen verbunden, daher wurde eine Methodik zur Nachbildung der Komponenten in hocheffizienten Modellen mit Methoden des maschinellen Lernens entwickelt. Diese sollte geeignet sein, die Lösungsräume mit Methoden der modellbasierten Optimierung nach idealen Leichtbaulösungen mit vibro-akustischen Metamaterialien zu durchsuchen. Die im Vorhaben entwickelten Komponenten wurden in skalierbaren Produktionsprozessen hergestellt und durch neue, experimentelle Bewertungsmethoden validiert. Die BOGE war im Vorhaben schwerpunktmäßig mit der Optimierung von Entkopplungselementen wie Gummilagern, mit der Entwicklung von serienreifen Produktionsprozessen für vibro-akustische Metamaterialien sowie für die Bereitstellung von Versuchsbauteilen in Form von Probekörpern und Prototypen befasst. Auch die Unterstützung der Projektpartner bei der Entwicklung und dem Test von Software-Tools war Teil der Tätigkeit. Dabei wurden Geometrie- und Materialdaten zum Aufbau von Berechnungsmodellen für die Systemsimulation den Partnern bereitgestellt. Datei-Upload durch TIB The aim of the viaMeta project was to develop the lightweight construction potential of future vehicles. In order to save weight and resources in vehicles, structures are being consistently slimmed down. The resulting structural-dynamic challenges were met in the project with vibro-acoustic metamaterials. The requirements at the system level of new vehicles are characterized by resource conservation, electrification and automation. In order to reconcile these requirements with regard to lightweight construction and comfort optimization, a design system for lightweight construction with vibro-acoustic metamaterials was proposed. A holistic, virtual development strategy including vibro-acoustic metamaterials was realized for the development of ultra-lightweight components. The physical modeling required for this was associated with resource-intensive simulations, so a methodology was developed to simulate the components in highly efficient models using machine learning methods. This should be suitable for searching the solution spaces for ideal lightweight construction solutions with vibro-acoustic metamaterials using model-based optimization methods. The components developed in the project were manufactured in scalable production processes and validated using new, experimental evaluation methods. In the project, BOGE focused on the optimization of decoupling elements such as rubber mounts, the development of production-ready production processes for vibro-acoustic metamaterials and the provision of test components in the form of test specimens and prototypes. Supporting the project partners in the development and testing of software tools was also part of the work. Geometry and material data were provided to the partners for the development of simulation models for system simulation.