25/07/2016
Door Ad Spijkers
Raam dicht en het lawaai blijft buiten. Helaas werkt dat niet altijd. Het Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit (LBF) ontwikkelde een nieuw systeem voor antigeluid.
Om geluid met zijn eigen wapens te bestrijden, worden al trillingen ingezet tegen trillingen (antigeluid). Met name in het laagfrequente gebied bieden deze actieve geluidsbeschermingsvensters voordelen. Maar deze concepten hadden ook nadelen. De op de ruit aangebrachte elementen beperkten het uitzicht of vroegen meer inbouwruimte.
De in de raamstijl geïntegreerde slanke luidspreker op basis van elektroactieve polymeren (EAP) van Fraunhofer-LBF heeft deze nadelen niet. Bovendien is deze ontwikkeling economisch te produceren. Behalve voor klassieke toepassingen in het huishouden of in ruimtes met extreme eisen (zoals geluidsstudio’s) is ook een uitvoering voor gevoelige ruimten denkbaar. Zo kan bijvoorbeeld in vergaderruimtes doelgericht de verstaanbaarheid naar buiten worden verminderd.
De nieuwe slanke luidspreker op basis van elektro-actieve polymeren daarentegen kan in de raamstijl worden ingebouwd. Het voordeel is dat de opbouw compact is en het uitzicht niet beperkt. Bovendien kan de geluidsdruk tussen de ruiten actief worden geregeld en de overdracht beperkt.
Constructieve vrijheid
Gestapelde actuatoren uit EAP bestaan uit afwisselend geplaatste elastomeer- en elektrodenlagen, die via een hoog elektrisch veld worden geactiveerd. In de nieuwe ontwerpbenadering zijn de elektroden metallisch uitgevoerd en voorzien van microscopisch kleine gaatjes. Hierdoor kan het niet comprimeerbare elastomeer tijdens gebruik worden gedeformeerd. Zowel de elastomeer als de elektrodelagen kunnen nagenoeg willekeurig worden vormgegeven, wat grote constructieve vrijheden biedt.
Voor het prototype van de actieve spacer voor een venster met dubbel glas werden overeenkomstig smalle elektroden- en elastomeerlagen vervaardigd en op elkaar gestapeld in een behuizing, waarvan de afmetingen overeenkomen met die van een conventionele spacer. De luidspreker zelf is dus volledig geïntegreerd in de spacer. De behuizing neemt de dragende functie van het originele onderdeel voor haar rekening. Via gaten in het deksel worden het geluid in de binnenruimte van het venster met dubbel glas weggestraald.
Reeds met een slechts 20 cm lange luidspreker, overeenkomend met 7% van de raamstijl, kan bij laag geluidsniveau in het laboratorium een reductie van het afgestraalde geluidsvermogen van 3,3 dB in een geaggregeerd niveau tot 500 Hz worden bereikt. Een vergroting van het actieve oppervlak belooft verder potentieel.
Prototypes
Het onderzoeksinstituut bouwde samen met Glaszentrum Darmstadt een eerste serie prototypes. Het team integreerde vier EAP-spacers met de benodigde microfoons in het inwendige van een schuifraam en testte met meetapparatuur het akoestische verbeteringspotentieel in een echt venster.
Het gemeten geluidsniveau van het gemiddelde niveau van de geluidsdruk bedroeg in de binnenzijde van het venster 16,8 dB. De berekende reductie van het geaggregeerde niveau bij 500Hz bedraagt rond 3 dB. Er wordt een verdere verbetering verwacht door meer microfoons te gebruiken. (foto: Fraunhofer LBF)