Под руководством Кьяры Дарайо, профессора механики и материалов, исследователи создали структуру с шагом решетки около 3,5 мм из пластика с помощью 3D-принтера. Внутри решетки они встроили стальные кубы, которые несколько меньше игральных костей и действуют как резонаторы. «Вместо вибраций, распространяющихся по всей конструкции, они улавливаются стальными кубами и внутренними пластиковыми стержнями решетки, поэтому другой конец конструкции не двигается», — объясняет Кэтрин Мэтлак, постдок группы Дарайо.Также стабилизирующий компонент
Материалы для поглощения вибрации уже существуют. В автомобилях, машинах и бытовой технике вибрации частично поглощаются специальными, в основном мягкими материалами. Вибропоглощающая конструкция исследователей ETH является новой, поскольку она жесткая и, следовательно, может также использоваться в качестве несущего элемента, например, в машиностроении или даже в роторах самолетов и винтах вертолетов.Новая структура предлагает еще одно важное преимущество: по сравнению с существующими мягкими поглощающими материалами она может поглощать гораздо более широкий диапазон колебаний, как быстрых, так и медленных, и особенно хорошо поглощает относительно медленные колебания. «Конструкция может быть спроектирована так, чтобы поглощать вибрации с колебаниями от нескольких сотен до нескольких десятков тысяч раз в секунду (герц)», — говорит профессор ETH Дарайо. «Это включает в себя вибрации в слышимом диапазоне.
В инженерной практике они наиболее нежелательны, поскольку вызывают шумовое загрязнение окружающей среды и снижают энергоэффективность машин и транспортных средств».Для ветряных турбин и авиакосмической промышленности«Теоретически можно было бы построить такую конструкцию из алюминия и других легких металлов вместо пластика», — говорит Мэтлак. В принципе, для этого просто потребуется комбинация легкого материала, имеющего решетчатую структуру, и встроенных резонаторов с большей плотностью массы.
Геометрия решетчатой структуры и резонаторов должна быть оптимально согласована с ожидаемыми вибрациями.По словам Мэтлака, гасители вибрации в основном готовы к техническому применению, но они ограничены, поскольку технология 3D-печати в основном ориентирована на мелкосерийное производство, а свойства материала, такие как несущая способность, еще не могут соответствовать характеристикам компонентов, изготовленных с использованием традиционные методы. Когда эта технология готова к промышленному использованию, ничто не препятствует ее более широкому применению.
Еще одно применение может быть в роторах ветряных турбин, где минимизация вибраций повысит эффективность. Эта технология также может быть использована в автомобилестроении и авиастроении, а также в ракетах.