Produktentwicklung und Konstruktionstechnik Vorgehen zur Schwingungsreduzierung durch anpassbare Impedanzelemente am Beispiel varianter Leichtbaustrukturen

Technische Produkte, die während ihres Betriebs Schwingungen ausgesetzt sind, sind auf die damit einhergehenden Belastungen auszulegen. Das entwickelte Vorgehen ermöglicht die Auswahl und Entwicklung geeigneter Schnittstellen, mit denen die Schwingungen um bis zu 65 % reduziert werden. Technische Produkte, die während ihres Betriebs Schwingungen ausgesetzt sind, sind auf die damit einhergehenden Belastungen auszulegen. Durch die Anpassung ihrer Schnittstellen können diese Belastungen begrenzt werden. Die Verwendung von Schnittstellenelementen mit einstellbaren mechanischen Eigenschaften, so definierte anpassbare Impedanzelemente, ermöglichen eine effizientere Untersuchung des erweiterten Systems aus Produkt und Schnittstelle. In dieser Arbeit wird ein systematisches Vorgehen entwickelt, das konkrete Anforderungen an anpassbare Impedanzelemente stellt. Es unterstützt die notwendige Bestimmung der Systemeigenschaften und ermöglicht eine effiziente Umsetzung auch bei hoher Produktvarianz und einer Vielzahl abzubildender Schnittstelleneigenschaften. Der modulare Aufbau der Elemente und ein begleitender Auswahlkatalog ermöglichen eine effiziente Untersuchung der Schwingungseigenschaften von Produktfamilien. Die technische Umsetzung wird anhand zweier Produktfamilien aus der Flugzeugkabine demonstriert. Das entwickelte Vorgehen ermöglicht die Auswahl und Entwicklung geeigneter Schnittstellen, mit denen die Schwingungen um bis zu 65 % reduziert werden. Der Autor Emil Heyden studierte Maschinenbau mit der Vertiefungsrichtung Produktentwicklung an der TU Hamburg (TUHH). Von 2018 bis 2023 war er als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Produktentwicklung und Konstruktionstechnik (PKT) tätig. In dieser Zeit forschte er zur Schwingungsoptimierung und Gestaltung leichtbaugerechter Produktarchitekturen für zukünftige Flugzeuggenerationen. Er veröffentlichte seine Forschungsergebnisse in Journal-, Buch- und Konferenzbeiträgen. Parallel war er als freiberuflicher Dozent und Vorstandsassistent der Wissenschaftlichen Gesellschaft für Produktentwicklung (WiGeP) tätig. Seit 2024 arbeitet er als leitender Entwicklungsingenieur bei der Vibracoustic SE, wo er für die Entwicklung und Konstruktion von Luftfedern für den asiatischen Markt verantwortlich ist. Technische Produkte, die während ihres Betriebs Schwingungen ausgesetzt sind, sind auf die damit einhergehenden Belastungen auszulegen. Durch die Anpassung ihrer Schnittstellen können diese Belastungen begrenzt werden. Die Verwendung von Schnittstellenelementen mit einstellbaren mechanischen Eigenschaften, so definierte anpassbare Impedanzelemente, ermöglichen eine effizientere Untersuchung des erweiterten Systems aus Produkt und Schnittstelle. In dieser Arbeit wird ein systematisches Vorgehen entwickelt, das konkrete Anforderungen an anpassbare Impedanzelemente stellt. Es unterstützt die notwendige Bestimmung der Systemeigenschaften und ermöglicht eine effiziente Umsetzung auch bei hoher Produktvarianz und einer Vielzahl abzubildender Schnittstelleneigenschaften. Der modulare Aufbau der Elemente und ein begleitender Auswahlkatalog ermöglichen eine effiziente Untersuchung der Schwingungseigenschaften von Produktfamilien. Die technische Umsetzung wird anhand zweier Produktfamilien aus der Flugzeugkabine demonstriert. Das entwickelte Vorgehen ermöglicht die Auswahl und Entwicklung geeigneter Schnittstellen, mit denen die Schwingungen um bis zu 65 % reduziert werden.