Microstructural Optimization of Polyurethane Foams for Acoustic Performance in Double-Wall Systems Using Genetic Algorithms

Dieses Kapitel untersucht die Optimierung der Mikrostruktur von Polyurethanschäumen (PU), um deren akustische Leistung in doppelwandigen Systemen zu verbessern. Die Studie verwendet genetische Algorithmen, um wichtige mikrostrukturelle Parameter wie Netzfrequenz, Strebendicke und Strebenlänge zu optimieren, mit dem Ziel, den Schallübertragungsverlust (STL) über einen Frequenzbereich von 100-5000 Hz zu maximieren. Die Transfer-Matrix-Methode (TMM) wird zur Modellierung und Berechnung der STL verwendet und bietet ein robustes Rahmenwerk zur Bewertung der akustischen Eigenschaften der Schaumstoffe. Zwei Arten von PU-Schäumen, V1 (hoch retikuliert) und V2 (weniger retikuliert), werden analysiert, um die Auswirkungen der Mikrostruktur auf die Optimierungsergebnisse und die akustische Leistung zu beurteilen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Optimierung eine signifikantere Wirkung auf V2-Schaum hat, insbesondere bei höheren Frequenzen, aufgrund seiner dichteren Struktur und seines höheren Luftwiderstands. Im Gegensatz dazu zeigt V1-Schaum mit seiner offenzelligen Struktur nach der Optimierung moderate Verbesserungen. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass die Mikrostruktur von PU-Schaumstoffen eine entscheidende Rolle für ihre akustische Leistung spielt, und genetische Algorithmen bieten ein leistungsstarkes Werkzeug zur Optimierung dieser Materialien für eine bessere Schalldämmung. Diese Forschung legt die Grundlagen für zukünftige Untersuchungen anderer poröser Materialien und multiobjektive Optimierungen, die akustische und thermische Eigenschaften für verschiedene Anwendungen kombinieren.