Projektbeschreibung
Miniaturlautsprecher nach biologischem Vorbild
Grillen und Laubheuschrecken erzeugen Balzlieder, um Paarungspartner in der Ferne anzuziehen, indem sie ihre Flügel aneinander reiben. Diese Lieder sind sehr vielfältig in Muster und Tonhöhe, spezifisch für jede Spezies und sie sind oft überraschend laut, wenn man die geringe Größe der Insekten bedenkt, die sie produzieren. Eine Erklärung für die hohe Amplitude der Lieder liegt in den speziellen Strukturen der Flügel selbst, die sich zu Resonatoren für ihren eigenen Ton entwickelt haben, vergleichbar dem Resonanzkörper einer Violine oder Gitarre. Im Rahmen des Projekts InWingSpeak will man von der Natur lernen und plant, die liedproduzierenden Flügel zahlreicher Grillen- und Laubheuschrecken-Arten zu untersuchen, um die Grundlagen für die Entwicklung biomimetischer Resonatoren und Signalwandler zu legen. Die Forscher planen, mit modernsten experimentellen und mathematischen Methoden die komplizierten Zusammenhänge zwischen der Morphologie von Flügeln und der Erzeugung von Tönen aufzudecken. Mit 3D-Modellierung und In-silico-Simulation der Evolution eines Flügels in Richtung optimierter Klangerzeugung ergeben sich wertvolle Einblicke für Ingenieure, die daran interessiert sind, Miniaturlautsprecher für biomedizinische Produkte wie Hörhilfen zu entwickeln.
Ziel
Crickets and bush-crickets use their wings to produce a wide range of often impressively loud courtship songs highly variable in pitch and temporal patterns. The wings of these insects have evolved to be miniaturised and optimised resonators in order to radiate their highly amplified acoustic signals and therefore offer unique solutions for efficient, light-weight acoustic transducers.
Here, I propose a novel combination of state-of-the-art bioacoustic and imaging techniques (among others, laser Doppler vibrometry and micro-computational tomography), comparative morphology and two independent but complementary mathematical modelling approaches (agent-based as well as finite element modelling) to investigate the biomechanic and bioacoustic system properties of cricket and bush-cricket wings. By applying these multidisciplinary techniques and methods to a variety of wings, I will derive mechano-acoustic system properties that will allow unravelling of the relationship between wing morphology and emerging resonance properties underlying sound production.
The resulting knowledge, combined with modern modelling and simulation techniques and in silico artificial wing evolution towards desirable acoustic properties, will guide engineers in the acoustic design of innovative, biomimetic miniature loudspeakers as used in, e.g. hearing aids.
Furthermore, the project results and the proposed scientific and transferable skills training will positively impact on my career development, contributing the building blocks of my future career as an independent, interdisciplinary researcher and future group leader, successfully combining bioacoustics and its evolution with bioinspired innovations for modern acoustic technologies.
Wissenschaftliches Gebiet
Programm/Programme
Thema/Themen
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
Andere Projekte für diesen Aufruf anzeigenFinanzierungsplan
MSCA-IF-EF-ST - Standard EFKoordinator
8010 Graz
Österreich