Neues Metamaterial aus dem 3D-Drucker soll Lärm fast vollständig auslöschen können

(10.3.2019; pte) Forscher der Boston University haben ein neues Metamaterial entwickelt, durch welches sich Lärm um bis zu 94% reduzieren lassen soll. Projektleiterin Xin Zhang und ihr Doktorand Reza Ghaffarivardavagh haben das Bauteil mit einem 3D-Drucker produziert. Es ist so geformt, dass es Schallwellen, die eintreffen, zur Schallquelle zurückschicken. Dadurch finden im Inneren des ringförmigen „Schallvernichters“ Interferenzen statt - also Überlagerungen von Schallwellen -, die als Gegenschall schallvernichtend sind. Luft kann dagegen das Bauteil ungehindert durchströmen.

Reza Ghaffarivardavagh (Mitte, vorne) mit zwei „Schallvernichtern“ während Xin Zhang (Mitte, hinten) und Kollegen lärmen. (Foto © Cydney Scott) 

  

Wirksam dank Durchlässigkeit

„Heutige Schalldämmer bestehen zum Beispiel aus dicken schweren Wänden“, erklärt Herr Ghaffarivardavagh. Sie seien in vielen Fällen einfach ungeeignet. „Mitarbeiter auf dem Vorfeld von Flughäfen tragen Kapselgehörschutz, damit der Lärm der Turbinen ihr Gehör nicht schädigt“, so der Doktorand. „Stellen Sie sich doch mal konventionelle Lärmschutzmaßnahmen an den Turbinen selbst vor. Ein solches Flugzeug würde niemals abheben.“

Xin Zhang und Reza Ghaffarivardavagh sind beide Mathematiker. Als solche haben sie ein mathematisches Bauteildesign entwickelt, welches Luft ungehindert passieren lässt, Schallwellen dagegen im Inneren auslöscht.

Experimente am Kunststoffrohr

Zuerst wurde mit einem Bauteil experimentiert, das die Geräusche eines Lautsprechers erheblich neutralisiert. Die Forscher montierten den Lautsprecher an das eine Ende eines Rohrs aus Kunststoff und dämmten ihn so, dass er selber kaum zu hören war. An der anderen Rohrseite platzierten sie ihren offenen Schallvernichter:

Bei Messungen stellten die Wissenschaftler fest, dass es gelungen war, den Schall fast völlig auszulöschen. Was übrig blieb, war für das menschliche Ohr nicht mehr wahrnehmbar. Zhang kann sich Schallschluckwände aus diesem Material vorstellen, die kein Hindernis für Luft und zudem teildurchsichtig sind. Auch Drohnen könne man abschirmen, so dass deren Motorgeräusche am Boden nicht zu hören sind.

Zur Erinnerung: Metamaterialien sind künstlich hergestellte Werkstoffe, die kein Vorbild in der Natur haben.