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斯特拉斯克萊德大學3D打印開發(fā)新型微型聲學系統(tǒng)

發(fā)布時間：2022-03-09 17:57:19

?據(jù)悉，斯特拉斯克萊德大學正在進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)小型聲學系統(tǒng)。該大學與格拉斯哥大學合作實施的 RESINators - 微型聲學諧振器系統(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諧振器的方法。

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

△代爾夫特理工大學團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備，可用于制造新的可持續(xù)聲學原型系列，其性能優(yōu)于傳統(tǒng)產品。

在其他地方，3D 打印已被用于制造無定形，以改善吉他的聲學效果，并實現(xiàn)復雜的水下聲納應用。關于增材制造在隔音方面的應用，代爾夫特理工大學和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動場內的聲學效果。

聲學系統(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研究委員會部門資助，將專注于創(chuàng)造具有卓越聲學性能的超材料，這些超材料可以形成具有微尺度特征的新聲學系統(tǒng)。該項目的關鍵是通過使用3D打印操縱聲音以創(chuàng)建聲音優(yōu)化的超材料，從簡單、易于構建的系統(tǒng)（而不是依賴電子設備）實現(xiàn)聲學功能。過去，由于與語音和可聽噪聲相關的聲音波長較長，小型化聲學系統(tǒng)（如可穿戴個人音頻和醫(yī)療設備（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)進行聽覺的電子設備 - 與電子設備有關，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，而且設備越先進，它們就越不切實際，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，其聲學特性來自其構建方式，而不是其構建方式。

該項目中利用的超材料可以以這樣的方式構建，以產生傳統(tǒng)材料無法獲得的聲學特性，并且可以提供極其有效的噪聲抑制。研究人員正在利用 3D 打印來構建這些具有微尺度特征的復雜幾何物體，這些特征可以構成助聽器等設備的基礎。“將可以在很小的范圍內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系統(tǒng)，”杰克遜繼續(xù)說道。
“他們將在音頻頻率下運行，共同推動3D打印和聲學系統(tǒng)設計的進步，以創(chuàng)造出具有卓越聲學性能的材料，同時仍然是輕量級和小規(guī)模的。”格拉斯哥大學的 Andrew Feeney 博士正在為 RESINator 項目提供先進的材料專業(yè)知識。

“我們材料科學和制造能力的進步為聲學設備帶來了新的機遇，”他說。“我們現(xiàn)在能夠以比以往更小的規(guī)模進行制造，但更重要的是，我們還可以使用我們先進的表征設施檢測這些諧振器的運動，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，我們在先進材料和設備的開發(fā)和表征方面的長期經(jīng)驗與 DR.杰克遜的研究。”

來源: 中國先進制造技術論壇

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