เป็นไปได้ไหมที่จะพิมพ์ resonator สำหรับเครื่องดนตรี?

ฉันเล่นberimbauสำหรับคาโปเอร่า หนึ่งในบิตที่บอบบางที่สุด (และแพงที่สุด) คือcabaçaซึ่งเป็นบวบกลวงที่ใช้เป็นแร่

ฉันไม่ค่อยคุ้นเคยกับคุณสมบัติของเรซินที่ใช้สำหรับการพิมพ์ 3 มิติ หากฉันต้องนำสิ่งนี้ไปยังแล็บเครื่องท้องถิ่นของเราและให้พวกเขาสแกนและพิมพ์สำเนามันจะเป็นไปได้อย่างไร ความกลัวของฉันคือพลาสติกจะฟังดูน่ากลัวเกินไป

หากคุณต้องการคู่ขนานที่แปลกใหม่น้อยกว่าลองจินตนาการถึงรูปร่างของกีตาร์ นั่นเป็นห้องสะท้อนเสียง

ฉันไม่สามารถตอบคำถามนี้ได้จากมุมการพิมพ์ 3 มิติทางเทคนิค แต่จากมุมดนตรี:

ในกรณีที่ร่างกายของเครื่องดนตรีมีหน้าที่หลักของการปิดล้อมเสาอากาศที่สั่นสะเทือนวัสดุนั้นมักจะแสดงให้เห็นถึงการสร้างความแตกต่าง แต่เป็นสิ่งที่บอบบาง ตัวอย่างเช่นพลาสติกทรอมโบนในช่วงที่ผ่านมาแม้ว่าจะไม่ใช่เครื่องมือชั้นหนึ่งก็ตามก็สามารถพิสูจน์ได้ว่าเล่นได้อย่างยอดเยี่ยม

ฉันแนะนำให้คุณลองทำดู เล่นเครื่องดนตรีของคุณลดการสั่นสะเทือนของคาบาก้าด้วยมือของคุณหรือด้วยผ้า เพียงแค่ทำให้เปลือกชื้นจากภายนอก อย่ากีดขวางหลุมหรือใส่อะไรเข้าไปข้างใน ตอนนี้เติมคาบาก้าด้วยสำลีหรือคล้ายกัน ถ้าคนแรกสร้างความแตกต่างเล็ก ๆ น้อย ๆ คุณคงดีที่ได้ไปกับร้านกาแฟพลาสติก แน่นอนถ้าสองสร้างความแตกต่างเล็กน้อยเราอาจต้องสงสัยว่าcabaçaส่วนใหญ่ตกแต่ง!

นอกจากนี้คุณยังสามารถทดสอบกับตัวเรโซเนเตอร์ทางเลือกที่มีขนาดและความจุใกล้เคียงกันโดยมี 'ปิดชั้นวาง' โดยไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับการจับคู่เครื่องสำอางมากเกินไป พวกเขาอาจจะฟังดูดียิ่งขึ้น!

การติดตามเรื่องนี้คำตอบคือใช่มันใช้งานได้ดีทีเดียว ฉันพิมพ์แบบจำลองcabaçaนี้จาก Thingiverse โดยใช้ PLA ใน Lulzbot Mini และวางไว้ที่berimbauของฉันวันนี้เพื่อทดสอบ ฉันไม่สามารถทำการเปรียบเทียบโดยตรงเพราะตัวสะท้อนแสงที่พิมพ์มีขนาดเล็กกว่าตำลึงที่ฉันเป็นเจ้าของ แต่เสียงดี ฉันไม่แน่ใจว่ามันถูกกว่าจริงหรือเปล่า (ใช้ PLA ในปริมาณที่พอเหมาะเพราะอาจจะหนาประมาณครึ่งนิ้วและใช้เวลาสองสามครั้งในการพยายามพิมพ์งานที่ดีเนื่องจากใช้เวลาประมาณ 9 ชั่วโมงและต้องได้รับการตรวจสอบ สำหรับการทำลายไส้หลอด) แต่อาจเข้าถึงได้ง่ายขึ้นสำหรับผู้ที่ไม่สามารถส่งมะระจากบราซิลได้ มันมีความทนทานมากขึ้นอย่างแน่นอน

(คลิกเพื่อดูภาพขยาย)

(คลิกเพื่อดูภาพขยาย)

นี่คือคำตอบที่ดีสำหรับฟิสิกส์พื้นฐานของการสั่นพ้อง:

"วัตถุดังขึ้นเพราะมันได้รับพลังงานในลักษณะที่มันดังก้อง - มันสั่นสะเทือนที่ความถี่และมีพลังงานเพียงพอที่จะสร้างคลื่นเสียงตราบใดที่วัตถุนั้นมีพลังงานเพียงพอมันก็จะดังขึ้นเรื่อย ๆ คลื่นเสียงค่อย ๆ ลดปริมาณพลังงานที่วัตถุมี แต่การสร้างคลื่นเสียงไม่ใช่วิธีเดียวที่วัตถุสามารถสูญเสียพลังงานหนึ่งในวิธีที่พลาสติกแตกต่างจากโลหะคือพลาสติกสามารถทำได้ดีกว่าโลหะเพื่อกระจายพลังงานภายใน วัตถุพลาสติกใด ๆ จะแสดงการหน่วงบางส่วนเนื่องจากวัสดุพอลิเมอร์ทั้งหมดมีเส้นโค้งมอดุลัสการสูญเสียที่ไม่เป็นศูนย์โลหะยังสามารถมีกลไกการสลายตัวภายใน แต่ก็มีความแพร่หลายน้อยกว่าพลาสติกมาก

ดังนั้นเราทุกคนรู้ว่าคุณสามารถสร้างของเล่นที่มีดนตรีพลาสติก พวกเขาไม่เคยสะท้อนเช่นเดียวกับโลหะแก้วหรือไม้; แต่พวกเขามักจะสามารถทำงานได้ นี่คือตัวอย่างของทรัมเป็ตที่ทำจากABS!

นิตยสารพลาสติกนี้ยังใช้เป็นวัสดุในการผลิตเครื่องดนตรี (ส่วนใหญ่เป็นพลาสติก ABS )

ที่กล่าวว่าหากโมดูลัสของ Young เป็นกุญแจสำคัญ (ตามความคิดเห็นแรกที่กล่าวไว้) PLAน่าจะดียิ่งขึ้นเนื่องจากโมดูลัสของ Young นั้นใหญ่กว่า ABSเล็กน้อย

จากทั้งหมดที่กล่าวมาระฆังพลาสติกที่ฉันได้เห็นมักจะค่อนข้างเงียบ พลาสติกมีนิสัยดูดซับพลังงานและไม่เป็น resonator ที่ดีมาก หากคุณต้องการลองฉันคิดว่าคุณจะต้องหาวิธีทำให้พลาสติกแข็งตัว อะซิโตนอาจใช้ PLA เป็นตัวทำให้ดูเหมือนแข็งขึ้น อาจลองทำอะไรที่ง่ายๆเช่นการพิมพ์กระดิ่งพลาสติก หากคุณได้รับแหวนดังกล่าวคุณก็จะไปได้ดี

ฉันจะแทงที่นี่ แต่สัญชาตญาณของฉันคือการพูดว่าชิ้นส่วนที่พิมพ์ออกมาจะไม่ฟังเหมือนเสียงสะท้อนจากตำลึงต้นตำหรับของคุณ

ฉันเชื่อว่าเสียงนั้นขึ้นอยู่กับความแข็งรูปร่างและขนาดของวัสดุ ในกรณีนี้ตำลึงเป็นวัสดุแข็งและบางมักจะ (หลังจากคว้านมัน) โดยทั่วไปวัสดุการพิมพ์ 3 มิติจะมีความหนาขั้นต่ำซึ่งอาจเป็นไปได้ในการบรรลุเป้าหมายในรูปแบบเดียวกันของ resonator น้ำเต้าและพลาสติกโดยทั่วไปจะมีความนุ่มในความแข็งกว่ามะระของคุณ

ดังนั้นในระยะสั้นฉันคิดว่าถ้าคุณพยายามจำลอง resonator ด้วยการพิมพ์ 3 มิติมันจะไม่เหมือนกัน นั่นอาจไม่ใช่สิ่งเลวร้ายขึ้นอยู่กับสิ่งที่คุณกำลังมองหา

นอกจากนี้ใครที่จะบอกว่า resonator จะต้องมีรูปร่างเช่นนั้น? เครื่องพิมพ์ 3 มิติช่วยให้เราสามารถผลิตชิ้นส่วนที่ไม่สามารถผลิตได้ในอดีตและเครื่องมือมากมายที่เราใช้ในปัจจุบันได้รับการออกแบบมาหลายร้อยปีที่แล้วโดยมีเครื่องมือขั้นสูงน้อยกว่ามาก ฉันบอกว่ามันคุ้มค่าที่จะลองแบบจำลองของน้ำเต้าแล้วสำรวจรูปร่างอื่น ๆ เพื่อพิมพ์ที่อาจส่งผลกระทบต่อโทนเสียงของอุปกรณ์ของคุณ

แน่นอน. ฉันได้พิมพ์ออร์แกน 7 คู่ดังนั้นมันเป็นไปได้อย่างแน่นอน ท่อออร์แกนค่อนข้างพิเศษในคุณสมบัติของวัสดุของท่อที่มีบทบาทรองในน้ำเสียงบทบาทหลักที่ถูกเล่นโดยความยาวและหน้าตัดของท่อองค์ประกอบรอบ ๆ ปากของท่อและช่องอื่น ๆ (การเปิดท้ายและการเปิดพิเศษที่บางครั้งใช้เพื่อแก้ไข overtones) นอกจากนี้ยังเป็นที่เข้าใจกันดีว่าคุณสมบัติของวัสดุท่อส่งผลกระทบต่อเสียงอย่างไรจึงเป็นไปได้ในการออกแบบท่อที่พิมพ์ออกมาเพื่อเลียนแบบคุณสมบัติของท่อไม้หรือโลหะและสิ่งอื่น ๆ

คุณอาจจำเป็นต้องจำลองคุณสมบัติเชิงกลบางส่วนของเปลือก Gourd เช่นความแข็งของมันในรูปแบบที่พิมพ์ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับบทบาทความแข็งแกร่งของ resonator ขนาดใหญ่ในเสียงของเครื่องดนตรี ดังนั้นด้านในของการพิมพ์จะมีรูปร่างด้านในของน้ำเต้า แต่ภายนอกอาจต้องห่างออกไปมากแล้วเปอร์เซ็นต์เติมจะมีบทบาทสำคัญเช่นเดียวกับรูปร่างเติม

รูปร่างของการตกแต่งภายในของน้ำเต้าสามารถประมาณได้โดยการวัดขนาดและแกะสลักพื้นผิวภายในในตัวสร้างแบบ 3 มิติหรือ CAD ส่วนใหญ่แล้วการสแกนแบบ 3 มิตินั้นไม่จำเป็นเว้นแต่คุณจะทำเสร็จถูกและไม่ยุ่งยาก

คุณจะต้องพิมพ์เครื่องมือขนาดเต็ม ดังนั้นสิ่งนี้จะไม่ถูกในแง่ของวัสดุที่ใช้และเวลาเครื่องพิมพ์ ฉันจะเปรียบเทียบเครื่องมือที่พิมพ์ที่ความหนาของเปลือก 3: 0.5, 1.0 และ 1.5 นิ้วและ 3 เปอร์เซ็นต์เติม: 20%, 35%, 50% ทั้งหมดมี 3 ชั้นปริมณฑลและลูกบาศก์ infill เปลือกหนา 1.5 นิ้วที่มี infill สูงจะแข็งที่สุดในบรรดาพวกมันทั้งหมด

หากเสียงเครื่องดนตรี "ถูกต้อง" นั้นเกี่ยวข้องกับรูปร่างของมันมากน้อยเพียงใดเช่นเดียวกับวัสดุที่ทำขึ้นมานั้นเป็นชั้น ๆ หรือไม่ - เพราะการเปลี่ยนแปลงนี้จะส่งเสียงสะท้อน ลองมาตัวอย่างเล็ก ๆ น้อย ๆ :

โลหะ, เรซิ่นเรซิ่นและไม้เนื้อแข็งล้วนมีความหนาแน่นสูงและไม่มีช่องว่างที่กลวงเพื่อลดเสียงสะท้อน สิ่งนี้ทำให้พวกเขาเป็นทางเลือกที่คลาสสิกสำหรับการทำเครื่องดนตรีเนื่องจากรูปร่างเปลี่ยนแปลงการปรับแต่งทันที

ไม้บัลซามีน้ำหนักเบาและเปราะมากและมีลักษณะเป็นเม็ดเล็ก ๆ ทำให้เกิดความว่างเปล่าภายในไม้ที่ควรสะท้อนแสง

ฉันไม่รู้แน่ชัดว่าตำลึงอยู่ในองค์ประกอบของมันอย่างไร แต่สำหรับเพอร์คัชชั่นเพอร์คัชชันการพิมพ์ 3 มิติจะอยู่ทางด้านกลวงมากกว่าด้านไม้เนื้อแข็งเพื่อให้มีขนาดเล็กลง งานพิมพ์ที่มีความหนาแน่นสูงมาก (35% +) สามารถมีคุณสมบัติคล้ายกับงานหล่อเรซิ่นแข็ง แต่ขึ้นอยู่กับประเภทของเส้นใยและเครื่องพิมพ์ที่ใช้

เรามาดูการประนีประนอมกัน!

จากประสบการณ์ของฉันกับเครื่องดนตรีมี vougue ของเครื่องมือเรซินเสริมคาร์บอนไฟเบอร์ในคลาสสิก ในจังหวะที่กว้างสิ่งเหล่านี้ถูกผลิตขึ้นโดยการหล่อเรซิ่นบนเสื่อคาร์บอนไฟเบอรกดลงในแม่พิมพ์แล้วขัดและขัดเงา กล่าวอีกนัยหนึ่งการพิมพ์แบบ 3 มิติของเส้นใยคาร์บอนนั้นอยู่ในฉาก FDM แม้ว่าจะมีการเสียดสีสูงและต้องการหัวฉีดเช่นเดียวกับทับทิมในการพิมพ์

ด้วยการออกแบบตกแต่งภายในที่เหมาะสม (นั่นคือการพิมพ์ที่เกือบจะเป็นโพรงที่ประกอบด้วยเสาที่ไม่แยกโพรงภายในการพิมพ์) การพิมพ์ carbonfiber อาจจะเต็มไปด้วยเรซิ่นและกลายเป็นคอมโพสิตพิมพ์ 3 มิติทำให้ได้เสียงที่ใกล้กว่ามาก เพื่อบวบในขณะที่ให้ความทนทานมาก

อย่างไรก็ตามการออกแบบดังกล่าวจะใช้เวลาหลายชั่วโมงก่อนที่จะเริ่มการพิมพ์ครั้งแรก เหนือสิ่งอื่นใดการพิมพ์คาร์บอนไฟเบอร์เป็นสิ่งพิเศษที่ร้านค้าพิมพ์หลายแห่งสามารถทำได้หรือทำอย่างสม่ำเสมอ และในที่สุดการทำ postprocessing การเติม "gourd shell" ด้วยเรซิ่นนั้นเป็นกระบวนการที่ละเอียดอ่อนมากตามด้วยการเคลือบชั้นในและชั้นนอกแล้วทำการจูน ... ฉันประมาณว่าสิ่งนี้จะมีราคาแพงพอ ๆ

ภาคผนวก

หลังจากผ่านไปหลายเดือนและคำถามนี้โผล่ขึ้นมาฉันก็ตระหนักว่ามีอีกหลายสิ่งที่อาจนำไปใช้ในการออกแบบสิ่งนี้:

• เปลือกบางหุ้มเกราะขึ้น ลองนึกถึงสิ่งต่อไปนี้: พิมพ์กำแพง thichk 2 หรือ 3 เปลือกซึ่งจะอยู่ด้านในสุด จากนั้นเสริมด้วยแผ่นยางและคาร์บอนไฟเบอร์จนกว่าเสียงจะถูกต้อง นี้จะช่วยให้การปรับบวบในระดับหนึ่ง

• พิมพ์ทึบเลื่อนได้ คุณอาจใช้โมเดลของคุณแล้วพิมพ์มันให้แน่นหนา แต่ในการออกแบบคุณสามารถใส่ต้นไม้เช่นช่องว่างกลวงที่เข้าถึงได้จากภายนอก ด้วยเข็มฉีดยา การดันเรซิ่นผ่านรูเหล่านี้จะสร้างหลอดเลือดเรซิ่นที่แข็งขึ้นภายในบวบซึ่งอาจเปลี่ยนการปรับแต่งและเสริมความแข็งแรง

• postprocessing หากไม่สนใจเรซินเพียงเล็กน้อยคุณสามารถทำให้ PLA มะระมีเสถียรภาพมากขึ้นโดยอนุญาตให้นำไปอบในเตาอบได้สักพัก ฉันประสบความสำเร็จในการอบที่อุณหภูมิประมาณ 100 ° C ประมาณหนึ่งชั่วโมง สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการเปลี่ยนแปลงโมดูลัสของวัสดุที่แตกต่างกันฉันขอแนะนำครัวซีเอ็นซี: ผนังบาง & PLA หลอมและการเปลี่ยนแปลงใน PLA อบอ่อน