據(jù)悉，斯特拉斯克萊德大學(xué)正在進(jìn)行的一個(gè)新項(xiàng)目已獲得近 500,000 英鎊，用于通過(guò)增材制造開(kāi)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(xiàng)目正在探索通過(guò)3D打印而不是依賴電子系統(tǒng)來(lái)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(kāi)發(fā)用于個(gè)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(xiàng)目的下一代技術(shù)，”來(lái)自斯特拉斯克萊德大學(xué)電子電氣工程的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 Joe Jackson 博士說(shuō)。

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

過(guò)去，增材制造已被用于開(kāi)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(wú)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(kāi)發(fā) 3D 打印吸音吸音板，可以改善音樂(lè)廳和運(yùn)動(dòng)場(chǎng)內(nèi)的聲學(xué)效果。

聲學(xué)系統(tǒng)小型化

這個(gè)為期三年的項(xiàng)目由英國(guó)研究與創(chuàng)新的工程與物理科學(xué)研究委員會(huì)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(xiàng)目的關(guān)鍵是通過(guò)使用3D打印操縱聲音以創(chuàng)建聲音優(yōu)化的超材料，從簡(jiǎn)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(guò)去，由于與語(yǔ)音和可聽(tīng)噪聲相關(guān)的聲音波長(zhǎng)較長(zhǎng)，小型化聲學(xué)系統(tǒng)（如可穿戴個(gè)人音頻和醫(yī)療設(shè)備（如聽(tīng)力））已被證明具有挑戰(zhàn)性且成本高昂。

“對(duì)外部助聽(tīng)器和人工耳蝸的聲音檢測(cè)部分的大部分研究 - 一種電刺激耳蝸神經(jīng)進(jìn)行聽(tīng)覺(jué)的電子設(shè)備 - 與電子設(shè)備有關(guān)，例如信號(hào)分析和數(shù)字信號(hào)處理，”杰克遜說(shuō). “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(gè)小時(shí)就需要為助聽(tīng)器充電?！盧ESINators 項(xiàng)目試圖通過(guò)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(lái)解決這一挑戰(zhàn)，超材料是一類材料，其聲學(xué)特性來(lái)自其構(gòu)建方式，而不是其構(gòu)建方式。

該項(xiàng)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(wú)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(lái)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(tīng)器等設(shè)備的基礎(chǔ)?！皩⒖梢栽诤苄〉姆秶鷥?nèi)佩戴但仍可在音頻下工作的東西小型化是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，因此我們正在尋求開(kāi)發(fā)具有微型特征的新聲學(xué)系統(tǒng)，”杰克遜繼續(xù)說(shuō)道。

“他們將在音頻頻率下運(yùn)行，共同推動(dòng)3D打印和聲學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的進(jìn)步，以創(chuàng)造出具有卓越聲學(xué)性能的材料，同時(shí)仍然是輕量級(jí)和小規(guī)模的?！备窭垢绱髮W(xué)的 Andrew Feeney 博士正在為 RESINator 項(xiàng)目提供先進(jìn)的材料專業(yè)知識(shí)。

“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(lái)了新的機(jī)遇，”他說(shuō)?！拔覀儸F(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(cè)這些諧振器的運(yùn)動(dòng)，其中包括激光等非接觸式儀器?！拔液芨吲d成為這個(gè)項(xiàng)目的一部分，我們?cè)谙冗M(jìn)材料和設(shè)備的開(kāi)發(fā)和表征方面的長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)與 DR.杰克遜的研究。”