University of Strathclyde獲約50萬英鎊資金，增材制造助力聲學(xué)裝置小型化

南極熊獲悉，2022年3月，University of Strathclyde 獲得約500,000英鎊的資金，利用增材制造技術(shù)開發(fā)小型聲學(xué)裝置。

University of Strathclyde（斯特拉斯克萊德大學(xué)）與University of Glasgow（格拉斯哥大學(xué)）合作的RESINators–微型聲學(xué)諧振器系統(tǒng)項(xiàng)目正在探索通過3D打印（而非電子系統(tǒng)）制造由超材料制成的聲學(xué)諧振器。來自斯特拉斯克萊德大學(xué)的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Joe Jackson博士說：“我們的目標(biāo)是開發(fā)用于個(gè)人音頻的高端系統(tǒng)，構(gòu)成聲學(xué)系統(tǒng)的科學(xué)，用于可穿戴設(shè)備的下一代技術(shù)，”

聲學(xué)3D打印

已有應(yīng)用：研究人員已利用增材制造技術(shù)增強(qiáng)聲音或隔音。2021年，F(xiàn)raunhofer UMICSHT和Fraunhofer IBP 3D打印了基于真菌的隔音設(shè)備，性能優(yōu)于傳統(tǒng)產(chǎn)品。3D打印在聲學(xué)領(lǐng)域還有很多應(yīng)用，例如利用3D打印制造非晶態(tài)金屬，改善吉他的聲學(xué)效果，并實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的水下聲納應(yīng)用。TU Delft（代爾夫特理工大學(xué)）和Materialise此前曾合作開發(fā)3D打印吸音板，改善了音樂廳和運(yùn)動(dòng)場內(nèi)的聲學(xué)效果。

△TU Delft團(tuán)隊(duì)中的一員拿著3D打印的吸音板。照片來自代爾夫特理工大學(xué)。

聲學(xué)設(shè)備小型化

這個(gè)為期三年的項(xiàng)目由英國研究與創(chuàng)新部的工程與物理科學(xué)研究委員會(huì)部門資助，專注于創(chuàng)造具有特殊聲學(xué)性能的超材料，這些超材料可以形成具有微尺度特征的新聲學(xué)系統(tǒng)。該項(xiàng)目的核心是通過使用3D打印操縱聲音創(chuàng)建聲音優(yōu)化的超材料，從簡單、易于構(gòu)建的系統(tǒng)（而不是依賴電子設(shè)備）實(shí)現(xiàn)聲學(xué)功能。由于與語音和可聽噪聲相關(guān)的聲音波長較長，小型化聲學(xué)設(shè)備（如個(gè)人可穿戴音頻設(shè)備和醫(yī)療設(shè)備（如聽診器））制造困難且成本高昂。

Jackson說：“關(guān)于外部助聽器和人工耳蝸（一種電刺激耳蝸神經(jīng)獲得聽力的電子設(shè)備）的大部分研究與電子學(xué)有關(guān)，例如信號(hào)分析和數(shù)字信號(hào)處理，這很昂貴并且需要高的電池壽命，而且設(shè)備越先進(jìn)，它們就越不實(shí)用，例如，用戶每隔幾個(gè)小時(shí)就需要給助聽器充電�！盧ESINators項(xiàng)目正在尋求解決這一問題的方法，研究人員正研究聲音如何與由超材料形成的聲學(xué)諧振器一起工作。超材料是一類材料，其聲學(xué)特性來自其構(gòu)建方式。

該項(xiàng)目中利用的超材料可以通過增材制造的方式進(jìn)行構(gòu)建，產(chǎn)生傳統(tǒng)材料無法獲得的聲學(xué)特性，并且具備極其有效的噪聲抑制能力。研究人員正在利用3D打印來構(gòu)建這些具有微尺度特征的復(fù)雜幾何物體，這些特征可以構(gòu)成助聽器等設(shè)備的基礎(chǔ)。

Jackson說：“將人們可以佩戴的東西微型化，并在很小的范圍內(nèi)仍能在音頻頻率下工作，這是一個(gè)挑戰(zhàn)，所以我們正在尋求開發(fā)新的聲學(xué)系統(tǒng)，構(gòu)建微尺度的特征�！备窭垢绱髮W(xué)的Andrew Feeney博士為RESINator項(xiàng)目提供先進(jìn)的材料專業(yè)知識(shí)。他說：“我們材料科學(xué)和制造能力的進(jìn)步為聲學(xué)設(shè)備帶來了新的機(jī)遇，我們現(xiàn)在能夠以比以往更小的規(guī)模進(jìn)行制造，但更重要的是，我們還可以使用我們先進(jìn)的表征設(shè)施檢測這些諧振器的運(yùn)動(dòng)，包括激光等非接觸式儀器。我很高興能參與這個(gè)項(xiàng)目，能夠?qū)⑽覀冊(cè)谙冗M(jìn)材料和設(shè)備的開發(fā)方面的經(jīng)驗(yàn)與Jackson博士的研究相結(jié)合�！�

3D打印不斷深入聲學(xué)領(lǐng)域，下面跟隨南極熊一起回顧3D打印在聲學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展吧！

●2021年底，歐洲聲學(xué)巨頭Sonion公司購置了摩方精密microArch S240 3D打印機(jī)系統(tǒng)，通過設(shè)備的使用，不僅從根本上降低了產(chǎn)品開發(fā)的成本、縮短了時(shí)間周期，更是實(shí)現(xiàn)了新產(chǎn)品的小型化和功能化跨越式進(jìn)步。

△microArchS240設(shè)備安裝現(xiàn)場

相關(guān)鏈接：摩方精密助力歐洲聲學(xué)巨頭Sonion加快研發(fā)效率，實(shí)現(xiàn)跨越式進(jìn)步-南極熊3D打印網(wǎng) - 平臺(tái) (nanjixiong.com)

●2021年12月11至12日，黑格科技首次亮相中國音頻技術(shù)大會(huì)暨聲學(xué)樓十六周年年會(huì)，也是現(xiàn)場唯一的3D打印智能制造公司。黑格參會(huì)人員以“智能耳戴設(shè)備全鏈條數(shù)字化解決方案”，與眾多嘉賓探討了3D打印技術(shù)在聲學(xué)行業(yè)的應(yīng)用。他們指出，3D打印技術(shù)不僅能為耳機(jī)帶來傳統(tǒng)開模工藝做不到的獨(dú)特外觀，人體工學(xué)的設(shè)計(jì)也能通過3D打印得到最大程度的發(fā)揮，做出在聲學(xué)、美學(xué)、舒適度上均超越傳統(tǒng)耳機(jī)的產(chǎn)品。

△黑格科技研究的3D打印智能耳戴設(shè)備

相關(guān)鏈接：聲學(xué)樓年會(huì)聚焦，黑格科技智能耳戴3D打印解決方案備受關(guān)注-南極熊3D打印網(wǎng) - 平臺(tái) (nanjixiong.com)

●2020年末，倫敦大學(xué)學(xué)院(UCL)的研究人員3D打印出了抗菌助聽器，這種助聽器可以防止長期使用耳機(jī)導(dǎo)致的耳部感染。通過數(shù)字光處理(DLP)方法制造的助聽器，裝載了兩種抗生素：環(huán)丙沙星和氟西諾龍，并由ENG硬樹脂和柔性樹脂兩種聚合物樹脂制造。這項(xiàng)研究展示了光固化3D打印技術(shù)在制造具有抗菌性能的醫(yī)療設(shè)備方面的潛力。