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斯特拉斯克萊德大學(xué)3D打印開發(fā)新型微型聲學(xué)系統(tǒng)

發(fā)布時間：2022-03-09 17:57:19

?據(jù)悉，斯特拉斯克萊德大學(xué)正在進(jìn)行的一個新項目已獲得近 500,000 英鎊，用于通過增材制造開發(fā)小型聲學(xué)系統(tǒng)。該大學(xué)與格拉斯哥大學(xué)合作實(shí)施的 RESINators - 微型聲學(xué)諧振器系統(tǒng)項目正在探索通過3D打印而不是依賴電子系統(tǒng)來創(chuàng)建由超材料形成的聲學(xué)諧振器的方法。

“我們的目標(biāo)是最終開發(fā)用于個人音頻的尖端系統(tǒng)，這可能構(gòu)成聲學(xué)系統(tǒng)音頻科學(xué)，用于可穿戴消費(fèi)項目的下一代技術(shù)，”來自斯特拉斯克萊德大學(xué)電子電氣工程的項目負(fù)責(zé)人 Joe Jackson 博士說。

△代爾夫特理工大學(xué)團(tuán)隊中的一員拿著他們的3D打印原型面板之一

過去，增材制造已被用于開發(fā)物體的聲音增強(qiáng)和防偽特性。去年，F(xiàn)raunhofer UMICSHT 和 Fraunhofer IBP 3D 打印了基于真菌的隔音設(shè)備，可用于制造新的可持續(xù)聲學(xué)原型系列，其性能優(yōu)于傳統(tǒng)產(chǎn)品。

在其他地方，3D 打印已被用于制造無定形，以改善吉他的聲學(xué)效果，并實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的水下聲納應(yīng)用。關(guān)于增材制造在隔音方面的應(yīng)用，代爾夫特理工大學(xué)和materialise此前曾合作開發(fā) 3D 打印吸音吸音板，可以改善音樂廳和運(yùn)動場內(nèi)的聲學(xué)效果。

聲學(xué)系統(tǒng)小型化

這個為期三年的項目由英國研究與創(chuàng)新的工程與物理科學(xué)研究委員會部門資助，將專注于創(chuàng)造具有卓越聲學(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)。該項目的關(guān)鍵是通過使用3D打印操縱聲音以創(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。過去，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)系統(tǒng)（如可穿戴個人音頻和醫(yī)療設(shè)備（如聽力））已被證明具有挑戰(zhàn)性且成本高昂。

“對外部助聽器和人工耳蝸的聲音檢測部分的大部分研究 - 一種電刺激耳蝸神經(jīng)進(jìn)行聽覺的電子設(shè)備 - 與電子設(shè)備有關(guān)，例如信號分析和數(shù)字信號處理，”杰克遜說. “但這很昂貴并且需要電池壽命，而且設(shè)備越先進(jìn)，它們就越不切實(shí)際，例如，用戶每隔幾個小時就需要為助聽器充電。”RESINators 項目試圖通過研究聲音如何與由超材料形成的聲學(xué)諧振器一起工作來解決這一挑戰(zhàn)，超材料是一類材料，其聲學(xué)特性來自其構(gòu)建方式，而不是其構(gòu)建方式。

該項目中利用的超材料可以以這樣的方式構(gòu)建，以產(chǎn)生傳統(tǒng)材料無法獲得的聲學(xué)特性，并且可以提供極其有效的噪聲抑制。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)。“將可以在很小的范圍內(nèi)佩戴但仍可在音頻下工作的東西小型化是一項挑戰(zhàn)，因此我們正在尋求開發(fā)具有微型特征的新聲學(xué)系統(tǒng)，”杰克遜繼續(xù)說道。
“他們將在音頻頻率下運(yùn)行，共同推動3D打印和聲學(xué)系統(tǒng)設(shè)計的進(jìn)步，以創(chuàng)造出具有卓越聲學(xué)性能的材料，同時仍然是輕量級和小規(guī)模的。”格拉斯哥大學(xué)的 Andrew Feeney 博士正在為 RESINator 項目提供先進(jìn)的材料專業(yè)知識。

“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，”他說。“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，其中包括激光等非接觸式儀器。“我很高興成為這個項目的一部分，我們在先進(jìn)材料和設(shè)備的開發(fā)和表征方面的長期經(jīng)驗與 DR.杰克遜的研究。”

來源: 中國先進(jìn)制造技術(shù)論壇

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