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)的項目負(fù)責(zé)人Joe Jackson博士說：“我們的目標(biāo)是開發(fā)用于個人音頻的高端系統(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,，改善了音樂廳和運動場內(nèi)的聲學(xué)效果,。

△TU Delft團(tuán)隊中的一員拿著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

這個為期三年的項目由英國研究與創(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),，例如信號分析和數(shù)字信號處理，這很昂貴并且需要高的電池壽命,，而且設(shè)備越先進(jìn),，它們就越不實用，例如,，用戶每隔幾個小時就需要給助聽器充電,。”RESINators項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�斯哥大學(xué)的Andrew Feeney博士為RESINator項目提供先進(jìn)的材料專業(yè)知識。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動,，包括激光等非接觸式儀器,。我很高興能參與這個項目，能夠?qū)⑽覀冊谙冗M(jìn)材料和設(shè)備的開發(fā)方面的經(jīng)驗與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,、縮短了時間周期，更是實現(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

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●2021年12月11至12日，黑格科技首次亮相中國音頻技術(shù)大會暨聲學(xué)樓十六周年年會,，也是現(xiàn)場唯一的3D打印智能制造公司,。黑格參會人員以“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)不僅能為耳機帶來傳統(tǒng)開模工藝做不到的獨特外觀，人體工學(xué)的設(shè)計也能通過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)耳機的產(chǎn)品,。

△黑格科技研究的3D打印智能耳戴設(shè)備

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●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,。

△研究人員成功證明了在3D打印的助聽器中裝載兩種藥物的可能性

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