Testing the anti‑vibration properties of an exemplary 3D structure

• Autorzy: Kowalski Piotr , Alikowski Adrian , Zając Jacek

Identyfikatory

DOI

10.15199/33.2025.08.18

Warianty tytułu

PL

Badanie właściwości antywibracyjnych przykładowej konstrukcji 3D

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The article presents the results of research on the transmission of mechanical vibrations through a selected 3D anti‑vibration system used to reduce vibrations generated by a fan which was the source of the test signal. The anti‑vibration system and a conventional anti‑vibration material (an 8 mm thick neoprene mat). The characteristics of the transfer function H1 were compared in the frequency range of 1-400 Hz. The application of the anti‑vibration structure, incorporating elements made from the same neoprene foam as the reference mat, resulted in a 39% reduction in the total vibration acceleration generated by the fan. The calculated total vibration acceleration values indicated that the tested anti‑vibration system attenuates vibrations 49% more effectively than the conventional anti‑vibration material in the form of the 8 mm neoprene mat. The obtained results demonstrate the high potential of the presented 3D structure for mechanical vibration reduction when compared with traditional anti‑vibration materials.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań przenoszenia drgań mechanicznych wybranego układu antywibracyjnego 3D wykorzystanego do redukcji drgań generowanych przez wentylator, który był źródłem sygnału testowego. Testom poddano badany układ antywibracyjny i klasyczny materiał antywibracyjny (matę wykonaną z neoprenu o grubości 8 mm). Porównano charakterystyki funkcji przejścia H1 w zakresie częstotliwości 1-400 Hz. Zastosowanie układu antywibracyjnego, w którym wykorzystano elementy wykonane z tej samej pianki neoprenowej co mata antywibracyjna, spowodowało redukcję 39% całkowitego przyspieszenia drgań generowanych przez wentylator. Na podstawie wyznaczonych całkowitych wartości przyspieszeń drgań stwierdzono, że zastosowany układ antywibracyjny tłumi drgania o 49% skuteczniej niż klasyczny materiał antywibracyjny w postaci maty neoprenowej o grubości 8 mm. Uzyskane wyniki pokazały duże możliwości wykorzystania struktury 3D do redukcji drgań mechanicznych w porównaniu z klasycznym materiałem antywibracyjnym.

Słowa kluczowe

EN

3D structure; 3D printing; mechanical vibration; mechanical vibration reducing; anti-vibration structure; anti-vibration system; laboratory testing; anti-vibration material

PL

struktura 3D; druk 3D; drgania mechaniczne; redukcja drgań mechanicznych; struktura antywibracyjna; układ antywibracyjny; badanie laboratoryjne; materiał antywibracyjny

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Materiały Budowlane
• Rocznik: 2025
• Tom: nr 8
• Strony: 157--165
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Kowalski Piotr

• Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy

• https://orcid.org/0000-0003-4066-9967

autor

Alikowski Adrian

• Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy

• https://orcid.org/0000-0003-1147-2516

autor

Zając Jacek

• Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy

• https://orcid.org/0000-0003-2975-6680

Bibliografia

• [1] Dziewit P., and Janiszewski J., „Ocena jakościowa procesu deformacji regularnych struktur komórkowych wykonanych techniką druku 3D” (Mechanik, vol. 91, no. 3, pp. 250-252, 2018.
• [2] Abueidda D.W., Elhebeary M., Shiang C.‑S.A., Pang S., Al‑Rub R.K.A., Jasiuk I.M., „Mechanical properties of 3D printed polymeric Gyroid cellular structures: Experimental and finite element study”, Materials & Design, vol. 165, p. 107597, 2019.
• [3] Vafaeefar M., Moerman K.M., and Vaughan T.J., „Experimental and computational analysis of energy absorption characteristics of three biomimetic lattice structures under compression”. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, vol. 151, p. 106328, 2024.
• [4] Mora S., Pugno N.M., Misseroni D. „3D printed architected lattice structures by material jetting”. Materials Today, vol. 59, pp. 107-132, 2022.
• [5] Matlack K.H., Bauhofer A., Krödel S., Palermo A., Daraio C. „Composite 3D‑printed metastructures for low‑frequency and broadband vibration absorption”. Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 113, no. 30, pp. 8386-8390, 2016.
• [6] Arretche I., Matlack K.H. „Experimental testing of vibration mitigation in 3D‑printed architected metastructures”. Journal of Applied Mechanics, vol. 86, no. 11, p. 111008, 2019.
• [7] Zolfagharian A., Bodaghi M., Hamzehei R., Parr L., Fard M., Rolfe B.F. „3D‑printed programmable mechanical metamaterials for vibration isolation and buckling control”. Sustainability, vol. 14, no. 11, p. 6831, 2022.
• [8] Scalzo F., Vaglio E. „Vibration Characteristics of 3D Printed Rigid Photopolymer Metamaterials Infiltrated with Biodegradable Shear Thickening Fluid”. Experimental Mechanics, pp. 1-14, 2025.
• [9] Yin W., Zhu J., Tong Z., Wang L., Li D., Wang L. „3D printed three‑dimensional elastic metamaterial with surface resonant units for low‑frequency vibration isolation”. Virtual and Physical Prototyping, vol. 19, no. 1, p. e2382159, 2024.
• [10] Amirpour M., Bickerton S., Calius E., Mace B.R., Das R. „Numerical and experimental study on free vibration of 3D‑printed polymeric functionally graded plates”. Composite Structures, vol. 189, pp. 192-205, 2018.
• [11] Bhandari S., Lopez‑Anido R. „Finite element analysis of thermoplastic polymer extrusion 3D printed material for mechanical property prediction”. Additive Manufacturing, vol. 22, pp. 187-196, 2018.
• [12] Abbot D., Kallon D., Anghel C., Dube P. „Finite element analysis of 3D printed model via compression tests”. Procedia Manufacturing, vol. 35, pp. 164-173, 2019.
• [13] Yan L., Lim J.L., Lee, Tia C.S.H., O’Neill G.K., Chong D.Y. „Finite element analysis of bone and implant stresses for customized 3D‑printed orthopaedic implants in fracture fixation”. Medical & biological engineering & computing, vol. 58, pp. 921-931, 2020.
• [14] Cavalagli N., Agresta A., Biscarini C., Ubertini F., Ubertini S. „Enhanced energy dissipation through 3D printed bottom geometry in Tuned Sloshing Dampers”. Journal of Fluids and Structures, vol. 106, p. 103377, 2021.