【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种吸音或消音封围件，该封围件至少部分地封围声音发射源，使得发出的声音在期望的频率范围和期望的振幅内衰减。本专利技术还涉及一种用于制造这种封围件的方法。
技术介绍
1、无论是以在空气或水或其他液体中传播并可以被人耳感知的空气传播的声音的形式，还是以作为在固体中传播的振动的结构传播的声音的形式，声音(s)的吸收长期以来一直是机器、装置、部件或建筑物的设计的重要要求。与污染物排放一样，随着时间的推移，减少噪声排放的要求变得越来越严格，无论是由于法律要求、消费者或用户的看法和需求，还是由于能振动系统的技术规范和要求。例如，从内燃发动机到电驱动器的转变意味着电驱动器的较低噪声排放也为与驱动器的噪声排放相比在其噪声排放方面先前可以忽略不计的部件带来声学感知。所产生的噪声排放的逐渐减少以级联方式继续这种敏化效应，从而增加了对改进噪声保护措施的需求。除了通常仅指声波的机械动能转化为热能的纯粹的声音吸收之外，下文中的术语吸收还包括声波的消散、即声音信号的至少部分统计学散射，使得其基本上被转换为噪声。
2、除了例如通过避免和减少振动的产生来避免声音发射之外，通常还需要借助于吸收来减少声音发射。声音在介质中消散的方式是将声能转化为热能。
3、已知多种用于设计吸音结构和材料的不同的方法和解决方案，例如：us7743880b2公开了一种吸音结构，其设计特别适合于吸收低频声音，其中，该结构可以紧凑地设计。us9033101b2描述了一种由双组分纤维材料构成的吸音材料。
4、“3d打印”或英文也称为“add
5、us2021/0138726 a1描述了一种用于制造硅泡沫的3d打印工艺，其中通过将微盐球添加至打印过程来形成多孔结构。
6、us2020/0109300 a1公开了一种用于使用3d打印来制造多孔弹性体泡沫的规则结构的方法，以便避免不规则的随机结构的缺点，特别是其长期稳定性。充气微气球结合到该结构中。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种特别适合于单个声音发射源的吸音封围件。本专利技术的另一目的是详细说明用于这种封围件的制造过程。
2、旨在公开方法的目的通过一种用于制造吸音封围件的方法来解决，该吸音封围件用于发出具有能谱的声音的声音发射源，其中，通过3d打印从打印材料中打印出由子结构构成的不规则结构，所述结构具有由打印材料形成并且至少部分地封围中空区域的材料区域，其中，子结构各自具有位于特征间隔内的特征长度并且各自具有中空区域的特征密度，并且其中，具有这些特征的子结构适合于频谱，使得所述子结构在能量谱的期望抑制范围内消散声音。
3、因此，本专利技术首次提出通过3d打印工艺制造具有不规则结构的吸音封围件。尽管3d打印具有公知的优点，但是在用于形成吸音封围件时，该工艺最初似乎是过于复杂和繁琐的。毕竟，通常仅需要在声源周围或多或少地附着或施加隔音材料，例如通过将隔音材料简单地包裹、塑料注射成型或者用作固体壳体等。这种结构的不规则的设计似乎特别复杂，因为3d打印经受确定的过程，因此必须专门调整不规则性，这与诸如混合物之类的统计学方法不同。然而，本专利技术基于下述知识：可以使用3d打印来制造有针对性的不规则吸音结构，即使迄今为止用于3d打印的模板几乎完全是使用合适的cad过程或典型构造而形成的。常规地，要么使用在宏观尺寸上均匀的吸音材料和具有典型声波波长的吸音材料，要么使用规则的晶格或晶格状结构来吸收振动，并且然后通过内摩擦来阻尼振动，而本专利技术采用了完全不同的途径：由子结构来形成不规则结构，使得存在反射表面和对声音传播有意义的表面的统计学分布，这导致声音传播的近似最大的消散。
4、因此，术语“不规则”应被理解为意味着不能限定空间结构的网格状单位单元或者不存在基本上均匀的分布。这种观察是在宏观、最好是中观的分辨率下进行的，这在与相关声音的波长进行比较时起作用。显著高于该尺度，结构将显得均匀，显着低于该尺度，结构将呈现微观的、可能规则的晶格结构，这取决于所使用的材料。
5、腔是填充有气体、液体或固体材料的空间，其传导声音的能力与打印材料显著不同，并且也更柔软。通常，腔将填充有空气或液体。原则上，任何可以使用3d打印进行处理的材料都可以用作打印材料，但是已经具有期望范围内的吸音作为固有特性的材料是优选的。
6、术语封围件不应被限制性地理解为声音发射源必须完全或甚至主要地被封围件包围。当前意义上的封围件还意味着部分地屏蔽所发出的声音，例如以特定立体角度至少部分地吸收来自声音发射源的声音的扁平元件。从这个意义上，术语封围件还意味着减少特定方向上的声音传播的衬里元件。
7、现在，腔表征子结构：子结构由某一级别的腔限定，所述级别的腔的特征扩展、例如在中空区域的球形形状的情况下的球形直径位于特定的预定区间内。然后，为该子结构指定密度、即该类型的腔在结构中出现的频率，可能用腔尺寸进行加权。由于其特征扩展级，每个子结构都会具有声音散射效应，特别是在波长位于该扩展级范围内的频率范围内更是如此。现在，通过根据所使用的扩展级或扩展级以及其出现的频率、即其密度来选择合适的子结构，可以使吸音封围件适应于声音发射源的能谱。借助能谱的知识，3d打印可以实现个性化的声音吸收。
8、该结构优选地通过算法来计算。原则上，3d打印也可以基于凭经验获得的腔的分布。然而，使用算法可以特别有效地实现使打印图案适应于特定应用、即生成新的子结构分布，所述子结构可能具有新的尺寸分级和分配的密度。更优选地，算法是基于随机的，即从具有其预先确定的特征的子结构的随机分布来生成该结构。优选地，封围件的几何形状是预先确定的，并且通过中心点的随机位置和中空区域的直径来生成子本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于制造吸音封围件(H)的方法，所述吸音封围件用于发射具有能谱的声音(S)的声音发射源(E)，其中，借助于3D打印从打印材料打印出由子结构构造的不规则结构，所述结构具有由所述打印材料形成并且至少部分地封围中空区域(1、2、3)的材料区域，其中，借助于所述中空区域(1、2、3)，所述子结构各自具有位于特征间隔内的特征长度(D1、D2、D3)并且各自具有特征密度，其中，所述中空区域(1、2、3)是通过3D打印工艺的适当导引而特别形成的，并且因此具有这些特征的所述子结构适合于所述能谱，使得所述子结构在所述能谱的期望抑制范围内消散声音(S)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述结构是通过算法计算得到的。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述算法是基于随机的算法，所述基于随机的算法根据所述封围件(H)内的具有预先确定特征的所述子结构的随机分布来生成所述结构。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述封围件(H)的几何形状是预先确定的，并且通过中心点(M1、M2、M3)的随机位置和表示所述特征长度(D1、D2、D3)的直径来生成中空区域(
5.根据权利要求2、3或4所述的方法，其中，中空区域(1、2、3)被设计成是交叠的并且因此是相对于彼此敞开的，使得所述中空区域形成连续通道(4)，冷却液(K)或冷却气体(K)能够被导引通过所述连续通道。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述连续通道(4)以统计学上足够的概率形成在期望区域中，因为尺寸适合于通道形成的中空区域(1、2、3)的密度高于渗透阈值。
7.根据权利要求2所述的方法，其中，子结构的所述中空区域(1、2、3)在从所述声音发射源(E)观察的径向方向(r)上沿着相对于所述径向方向的周向方向(u)以不可通约的距离(a)彼此偏移地排列。
8.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，所述中空区域(1、2、3)中的至少一些中空区域被设计成具有一几何形状，所述几何形状的取向和特征长度(D1、D2、D3)根据由所述声音发射源(E)发射的声音的空间分布导致最高可能的声音消散。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述几何形状为半螺旋形状，并且被设计成使得所述半螺旋形状的开口朝向所述声音发射源(E)定向，并且螺旋螺纹沿声音传播的方向汇聚。
10.一种用于声音发射源(E)的打印而成的吸音封围件(H)，所述声音发射源发射具有能谱的声音(S)，所述吸音封围件具有由子结构构成的不规则结构，其中，所述子结构各自具有特征长度尺度(D1，D2、D3)和密度，并且其中，所述子结构是通过3D打印工艺的适当导引而特别形成的并且因此适合于频谱，使得所述子结构在所述能谱的期望抑制范围内消散声音(S)。
11.根据权利要求10所述的封围件(H)，其中，所述子结构的结构的组成沿着所述封围件(H)的扩展变化，使得所述结构的所述声音(S)的消散特征适合于所述声音发射源(E)的各向异性发射。
12.根据权利要求10所述的封围件(H)，其中，所述中空区域(1、2、3)中的至少一些中空区域以通道状方式彼此连接，使得冷却介质(K)能够被导引通过所述中空区域。
13.根据权利要求10所述的封围件(H)，所述封围件被打印在至少部分地封围所述声音发射源(E)的壳体上。
14.根据权利要求10所述的封围件(H)，所述封围件形成至少部分地围绕所述声音发射源(E)的壳体(G)。
15.根据权利要求10至14中的一项所述的封围件(H)，其中，所述声音发射源(E)以形状配合的方式连接至连接部件(C)，其中，所述形状配合连接由使用3D打印工艺制造的阻尼元件(9)形成，使得从所述声音发射源(E)到所述连接部件(C)的结构传播的声音传导在预先确定频率范围内减弱。
16.一种滚子轴承(B)，包括根据前述权利要求中的一项所述的封围件(H)。
17.根据权利要求16所述的滚子轴承(B)，其中，所述封围件(H)形成具有用于滚动体的滚道的外圈。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于制造吸音封围件(h)的方法，所述吸音封围件用于发射具有能谱的声音(s)的声音发射源(e)，其中，借助于3d打印从打印材料打印出由子结构构造的不规则结构，所述结构具有由所述打印材料形成并且至少部分地封围中空区域(1、2、3)的材料区域，其中，借助于所述中空区域(1、2、3)，所述子结构各自具有位于特征间隔内的特征长度(d1、d2、d3)并且各自具有特征密度，其中，所述中空区域(1、2、3)是通过3d打印工艺的适当导引而特别形成的，并且因此具有这些特征的所述子结构适合于所述能谱，使得所述子结构在所述能谱的期望抑制范围内消散声音(s)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述结构是通过算法计算得到的。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述算法是基于随机的算法，所述基于随机的算法根据所述封围件(h)内的具有预先确定特征的所述子结构的随机分布来生成所述结构。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述封围件(h)的几何形状是预先确定的，并且通过中心点(m1、m2、m3)的随机位置和表示所述特征长度(d1、d2、d3)的直径来生成中空区域(1、2、3)的子结构，其中，由此生成的子结构的中空区域(1、2、3)的数目根据所述子结构的期望密度来选择。
5.根据权利要求2、3或4所述的方法，其中，中空区域(1、2、3)被设计成是交叠的并且因此是相对于彼此敞开的，使得所述中空区域形成连续通道(4)，冷却液(k)或冷却气体(k)能够被导引通过所述连续通道。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述连续通道(4)以统计学上足够的概率形成在期望区域中，因为尺寸适合于通道形成的中空区域(1、2、3)的密度高于渗透阈值。
7.根据权利要求2所述的方法，其中，子结构的所述中空区域(1、2、3)在从所述声音发射源(e)观察的径向方向(r)上沿着相对于所述径向方向的周向方向(u)以不可通约的距离(a)彼此偏移地排列。
8.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，所述中空区域(1、2、3)中的至少...
【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔弗雷德·佩谢，托马斯·菲比希，卡斯滕·梅克兰，
申请(专利权)人：舍弗勒技术股份两合公司，
类型：发明
国别省市：
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