Akoestische controle over de omgeving

Stel je voor: je kunt de akoestiek van je omgeving beheersen, ongeacht de grootte en vorm van de ruimte om je heen, de beschikbaarheid van elektriciteit en het soort geluid dat je wilt beheersen. Dat is wat het prototype van het ADAM-project biedt. Met behulp van onder andere wiskundige modellen en 3D printen maakt ADAM het mogelijk om op maat gemaakte geluiddempers te realiseren.

De geluiddempers in het prototype maken gebruiken van het principe van Passive Destructive Interference (PDI), dat zorgt voor de (gedeeltelijke) opheffing van geluid. Geluidsgolven ontmoeten elkaar in tegenfase, waardoor ze elkaar opheffen. Om dit te bereiken zijn series van buizen in verschillende lengte en diameters nodig. Als gevolg daarvan zijn de akoestische prestaties van ADAM sterk gerelateerd aan de vooraf vastgestelde geometrische kenmerken en kunnen ze gemakkelijk worden aangepast aan specifieke eisen.

"Omdat functiemixen en open of hybride gebruik van ruimtes steeds vaker voorkomen, zijn op maat gemaakte oplossingen nodig om specifieke frequenties van geluidsoverlast aan te pakken," legt onderzoeker Arjan van Timmeren uit. De huidige oplossingen voor geluidsabsorptie hebben sterke beperkingen. Ze zijn meestal gebaseerd op algemeen beschikbare standaardmaterialen. Deze worden meestal in eenvoudige vormen geproduceerd en pas in een later stadium van het ontwerpproces toegepast. Als gevolg daarvan bieden de huidige oplossingen voor geluidsabsorptie vaak nuttige oplossingen, maar over het algemeen met beperkte mogelijkheden voor maatwerk, wat cruciaal is voor het effectief leveren van oplossingen met geoptimaliseerde prestaties.

Lees ook

Roboats in Amsterdam

Het onderzoeksproject is het eerste project waarbij de passieve destructieve stoorgeluidsdempers in combinatie met additieve productie op een hoog niveau van detail zijn onderzocht. "We hebben een digitale workflow ontwikkeld waarbij ontwerpers, architecten en ingenieurs daadwerkelijk akoestiek kunnen maken en componenten kunnen ontwikkelen die geoptimaliseerd zijn voor akoestische prestaties," legt onderzoeker Foteini Setaki uit. Onderzoeker Martin Tenpierik vervolgt: "Door verschillende buizen te combineren, kunnen we een breed spectrum geluidsabsorptie in één product bereiken". De resulterende parametrische tool voor prestatiegericht ontwerpen maakt gebruik van een wiskundig model, gevalideerd en specifiek afgestemd op 3D printen. Onderzoeker Michela Turrin: "De resulterende ontwerpen worden geproduceerd door gebruik te maken van zogenaamd ‘additive manufacturing’. Dit maakt de productie van een grote verscheidenheid aan complexe vormen mogelijk, die niet noodzakelijkerwijs gebaseerd zijn op industriële maatvoering en herhaling".

Samenwerking met de praktijk

Het multidisciplinaire onderzoeksteam van de faculteit Bouwkunde en Gebouwde Omgeving verbindt de vakgebieden Environmental Technology & Design, Building Physics & Services en Design Informatics met elkaar. De aanvullende samenwerking met de industriepartners zorgde voor de noodzakelijke kennisuitwisseling om de nieuwe technieken te ontwikkelen. Zo stelde akoestisch adviesbureau Peutz testfaciliteiten beschikbaar en hielp het Belgische bedrijf Materialise bij de ontwikkeling van de nieuwe 3D printtechnieken. Met de ontwikkeling van het prototype binnen het NWO Open Technologie-programma is dit soort samenwerking precies wat nodig is, aldus senior programmamedewerker Erwin Onderwijk: "Dit project heeft onderzoekers en eindgebruikers echt bij elkaar gebracht.”

Volgende stappen

"De resultaten zijn veelbelovend, vooral als het gaat om lagere frequenties en de gereduceerde dikte van het toegepaste materiaal," zegt onderzoeker Foteini Setaki. "We hopen dat we, heel snel, een kant-en-klaar product kunnen lanceren voor markt." Hoewel het product oorspronkelijk is ontwikkeld voor de bouwsector, hebben andere sectoren al belangstelling getoond. Omdat ADAM zo makkelijk op maat te maken is, heeft het project al reacties gekregen van fabrikanten van vliegtuigen, treinen en auto's. De op maat gemaakte elementen van ADAM kunnen de gewenste akoestische controle bieden in de beperkte ruimte binnen dergelijke transportmodi. Het onderzoeksteam is momenteel bezig met het opschalen van het prototype en verwelkomt nieuwe samenwerkingen.