Jika anda pernah memegang bahagian model bercetak 3D dan mengetuknya dengan kuku anda, anda mungkin perasan bunyinya berbeza daripada mainan plastik yang dimesin atau komponen logam tuang. Sebagai pembekal Bahagian Model Percetakan 3D, saya selalu ditanya mengapa bunyi klik kecil itu berbeza-beza bergantung pada apa yang kami cetak untuk pelanggan, bahan yang kami gunakan atau tetapan pada pencetak kami. Ia bukan sekadar rawak—sifat akustik bahagian bercetak 3D ialah gabungan teknologi yang kami gunakan, bahan yang kami pilih dan struktur lapisan demi lapisan kecil yang kami bina. Mari kita pecahkan ini, tiada jargon overload, hanya barangan sebenar yang kita lihat setiap hari di kedai kita.
Mula-mula, mari kita permudahkan: sifat akustik di sini bermaksud cara sesuatu bahagian berinteraksi dengan bunyi—adakah bahagian itu menyerapnya, memantulkannya, bergetar apabila dipukul atau membuat bunyi dentuman kosong berbanding ping pepejal? Setiap proses pencetakan 3D mengubah ini juga. Contohnya, apabila kami menggunakan Perkhidmatan Percetakan SLS untuk sesetengah bahagian, penggabungan lapisan adalah sangat sekata, yang mengubah cara bunyi lebih daripada proses yang mempunyai ikatan lapisan yang lebih longgar. Saya akan mengikat kerja sebenar kami di sini supaya ia bukan hanya teori, kerana kami menghantar banyak bahagian ini kepada pelanggan daripada pembuat gear audio kepada pereka prototaip yang mengambil berat tentang bunyi bahagian mereka.
Mari kita mulakan dengan pembolehubah terbesar: bahan. Ini adalah perkara pertama yang ditanya oleh pelanggan apabila mereka menghantar bahagian untuk projek—“bagaimana bunyinya?” Mari kita lihat bahan biasa yang kami gunakan, dan bagaimana getaran akustik mereka berubah. Kebanyakan bahagian plastik kami datang daripada barisan Prototaip Pantas Plastik ABS Perkhidmatan Cetakan 3D kami, bukan? ABS ialah plastik yang sukar dan biasa yang anda lihat dalam mainan atau trim kereta. Apabila 3D dicetak dengan SLS atau SLA, bahagian ABS mempunyai struktur yang padat dan fleksibel sedikit kerana lapisannya cair bersama-sama rapat. Ketik bahagian ujian ABS yang kecil, dan ia menjadikan ping yang tajam dan bernada tinggi lebih terang daripada bahagian bercetak 3D yang dibuat dengan, katakan, TPU fleksibel. TPU licin, jadi ia menyerap kebanyakan bunyi, jadi mengetiknya kedengaran membosankan dan diredam, tiada nada tinggi langsung. Kami menggunakan sarung TPU untuk fon telinga wayarles baharu pelanggan suku lepas, dan mereka secara khusus meminta bunyi yang lembut dan meredam hingar supaya paip tidak mengganggu mikrofon. Itulah sifat akustik yang memberi kesan secara langsung kepada reka bentuk produk.
Kemudian terdapat bahagian logam—ini adalah liar kerana gelagat akustiknya sama sekali berbeza daripada plastik. Apabila kami mencetak bahagian logam, kami kebanyakannya menggunakan SLM (Selective Laser Melting) untuk barangan seperti keluli tahan karat atau aluminium. Bahagian Model Keluli Tahan Karat Cetakan SLM 3D yang kami hantar adalah logam padat dan padat tanpa jurang antara lapisan (berkat laser berkuasa tinggi yang mencairkan setiap zarah sepenuhnya). Ketik bahagian SLM keluli tahan karat yang kecil, dan ia menghasilkan dentuman yang dalam dan kaya—serupa dengan bahagian logam tuang, kerana struktur lapisannya sangat lancar. Kami juga melakukan Bahagian Logam Cetakan 3D SLA Aluminium Keluli Tahan Karat untuk bahagian yang lebih kecil, berketepatan tinggi, dan aluminium lebih cerah daripada keluli—ketumpatan tingginya menjadikan ping sangat jelas, itulah sebabnya ia digunakan untuk perkara seperti jambatan gitar atau perkakasan kecil yang penting kejelasan bunyi. Saya pernah mencetak prototaip aluminium untuk pemacu pembesar suara, dan pelanggan berkata ujian ping adalah sempurna kerana ia mencerminkan jumlah bunyi yang betul tanpa bergema.
Sekarang, bahagian yang mengejutkan kebanyakan orang: ketinggian lapisan dan isian. Walaupun anda menggunakan bahan dan pencetak yang sama, betapa tebal setiap lapisan dan betapa penuh bahagian dalam bahagian itu banyak mengubah bunyi. Kebanyakan orang tidak memikirkan tentang pengisian sehingga mereka mengetuk bahagian dan ia kedengaran kosong. Jika bahagian mempunyai 10% isian (sangat jarang, seperti grid dengan banyak ruang udara), mengetik bahagian tersebut akan menghasilkan bunyi yang mati dan berongga—seperti mengetuk cawan buih. Kami mempunyai pelanggan yang membuat model paparan untuk muzium, dan mereka membenci bunyi berongga itu, jadi kami menimpa isian kepada 30% dan menambah lapisan atas dan bawah yang padu, yang menjadikannya bunyi yang lebih besar, seperti model kayu pepejal. Ketinggian lapisan juga penting: lapisan yang lebih kecil (0.1mm lwn. 0.3mm) bermakna permukaan dan struktur dalaman yang lebih licin, bercantum lebih rapat, jadi bunyi lebih konsisten dan mencerminkan. Kami menggunakan lapisan kecil untuk bahagian yang memerlukan ketekalan akustik, seperti sarung telefon prototaip, kerana pengguna akan mengetiknya berulang kali apabila menaip atau meleret.
Tunggu, jangan kita melangkau proses pencetakan itu sendiri—di sinilah kerja kita sebagai pembekal Bahagian Model Cetakan 3D benar-benar ditunjukkan. SLA (Stereolithography) menggunakan resin cecair yang diawet dengan cahaya UV, dan lapisannya hampir tidak kelihatan. Bahagian SLA sangat licin dan padat, jadi bunyinya seperti plastik keras, ping yang jelas dan nada sederhana. SLS, sebaliknya, menggabungkan plastik serbuk dengan laser, dan permukaannya sedikit berliang (tetapi tidak kasar) berbanding dengan SLA. Bahagian SLS berbunyi sedikit lebih redam daripada SLA, kerana celah kecil antara zarah serbuk (malah yang bercantum) menyerap sedikit tenaga bunyi. Kami melakukan sekumpulan kurungan plastik SLS tersuai untuk syarikat teater rumah tahun lepas, dan mereka memilih SLS secara khusus kerana bunyi yang sedikit lembap mengurangkan jumlah getaran yang mengalir melalui kurungan ke dinding teater—tiada buzz yang menjengkelkan semasa adegan filem. Itulah contoh sempurna tentang cara sifat akustik secara langsung mempengaruhi produk berfungsi, bukan hanya model.
Satu lagi yang besar: kemasan permukaan. Ramai pelanggan lupa bahawa perubahan pasca pemprosesan juga berbunyi. Kami melakukan perkara seperti mengampelas, menggilap atau menyalut bahagian selepas mencetak, dan itu mengubah cara bahagian itu berinteraksi dengan bunyi. Bahagian SLA yang mentah dan tidak digilap mempunyai sedikit kekasaran permukaan, yang menyerap bunyi pada tahap mikro, menjadikan ping sedikit kusam. Gilap bahagian yang sama dengan licin, dan bunyi menjadi lebih terang dan lebih memantulkan, kerana terdapat kurang permukaan untuk memerangkap gelombang bunyi. Kami mempunyai pembuat barang kemas datang kepada kami untuk loket logam bercetak 3D kecil, dan mereka mahukan kemasan berkilat dan digilap yang turut menghasilkan bunyi loceng yang jelas dan lembut apabila diketuk—jadi kami menggilap seluruh permukaan, dan itulah yang mereka perolehi. Tiada kerja tambahan di luar langkah pasca pemprosesan untuk melaraskan getaran akustik.
Sekarang, mari kita bercakap tentang salah tanggapan biasa. Ramai orang berpendapat "cetakan 3D" sama dengan "berongga dan bunyi murah", tetapi itu hanya jika anda menggunakan isian rendah atau tetapan pencetak yang buruk. Kami mencetak bahagian logam pepejal dengan SLM yang bunyinya sama baik dengan logam dimesin, dan bahagian ABS dengan isian tinggi yang berbunyi seperti plastik pepejal. Saya telah mengetuk kurungan keluli tahan karat bercetak 3D yang kami buat bulan lepas, dan bunyinya begitu padu pada pendapat rakan sekerja saya ia dibuang sehingga saya memberitahunya. Perkara utama ialah memadankan kaedah dan bahan percetakan dengan apa yang diperlukan oleh bahagian secara akustik. Kami bekerjasama dengan pelanggan untuk memilih Perkhidmatan Percetakan 3D yang betul ABS Plastic Rapid Prototaip atau bahagian logam SLM berdasarkan keperluan akustik mereka, bukan hanya kekuatan atau kos. Contohnya, jika pelanggan memerlukan bahagian yang menyerap bunyi (seperti sisipan perumahan pembesar suara), kami akan menggunakan TPU dengan isian tinggi dan kemasan matte. Jika mereka memerlukan bunyi yang reflektif dan jelas (seperti prototaip alat muzik), kami akan menggunakan aluminium dengan permukaan yang digilap daripada barisan Keluli Tahan Karat Aluminium SLA Bahagian Logam Cetakan 3D kami.
Bagaimana pula dengan aplikasi di luar peralatan audio? Kami telah mencetak model 3D untuk firma seni bina yang mengambil berat tentang bunyi model apabila anda mengetiknya untuk menunjukkan tingkap atau pintu. Model dengan dinding berongga (pengisian rendah) kedengaran murah, jadi kami melaraskan isian untuk menjadikannya lebih bunyi untuk pembentangan. Kami juga telah mencetak komponen robot di mana getaran penting—jika bahagian robot terlalu bergema, ia boleh menyebabkan bunyi yang mengganggu penderia, jadi kami menggunakan bahan dengan sifat redaman atau melaraskan isian untuk menjadikannya menyerap getaran, yang mengubah sifat akustik menjadi lebih baik. Itu bukan sekadar bagus untuk dimiliki; ia adalah barangan kejuruteraan berfungsi.
Mari kita memahami pengalaman kedai kita, kerana saya tidak mahu ini menjadi buku teks. Bulan lepas, satu permulaan datang kepada kami dengan prototaip untuk pembesar suara Bluetooth mudah alih. Mereka mempunyai bahagian plastik SLA bercetak 3D yang membuat gema nyaring apabila mereka mengujinya, dan ia merosakkan kualiti bunyi pembesar suara. Kami mencuba dua perkara: pertama, kami bertukar kepada bahagian ABS yang lebih tebal daripada barisan Prototaip Pantas Plastik ABS Perkhidmatan Pencetakan 3D kami, dan kedua, kami menambah 25% isian dan salutan buih di bahagian dalam. Apabila mereka mengujinya, gema telah hilang, dan nada pembesar suara menjadi lebih hangat—semuanya kerana kami melaraskan sifat akustik bahagian cetakan 3D. Ketika itulah saya menyedari betapa kerap perkara ini muncul, walaupun dengan produk yang tiada kaitan dengan bunyi itu sendiri.
Contoh lain: kami baru-baru ini menghantar satu kumpulan bahagian Model Keluli Tahan Karat Cetakan 3D SLM kepada pelanggan aeroangkasa. Mereka memerlukan kurungan kecil yang tidak akan bergetar pada altitud tinggi dan ujian akustik adalah sebahagian daripada proses kelulusan mereka. Keluli tahan karat mempunyai sifat redaman semula jadi, tetapi struktur lapisan daripada SLM menjadikannya lebih stabil—jadi apabila mereka menjalankan ujian getaran, bahagian itu tidak bergema, iaitu apa yang mereka perlukan. Itu adalah kes penggunaan yang sangat khusus, tetapi ia menunjukkan bahawa sifat akustik penting untuk lebih daripada sekadar produk audio.
Sekarang, jika anda berfikir tentang mendapatkan bahagian model cetakan 3D, bagaimanakah anda menggunakan maklumat ini? Mula-mula, tentukan tingkah laku bunyi yang anda perlukan: adakah anda mahu ia memantulkan bunyi (terang, pedih) atau menyerapnya (kusam, diredam)? Kemudian pilih bahan dan kaedah cetakan. Jika anda memerlukan plastik, SLS bagus untuk sedikit lembapan, SLA untuk cerah, ABS untuk seimbang. Jika anda memerlukan logam, keluli tahan karat adalah dalam, aluminium cerah, dan SLM memberikan anda struktur lancar yang berbunyi seperti logam dimesin. Selain itu, nyatakan keperluan akustik apabila anda memesan—kami bukan sahaja mencetak bahagian, kami membantu melaraskan tetapan untuk mendapatkan bunyi yang anda inginkan.
Pada penghujung hari, sifat akustik bahagian model bercetak 3D bukanlah ciri rawak teknologi—ia adalah sesuatu yang kami kawal setiap hari di kedai kami, daripada bahan yang kami pilih kepada tetapan isian dan lapisan. Sebagai pembekal Bahagian Model Percetakan 3D, kami telah belajar selama bertahun-tahun bahawa meluangkan masa untuk bercakap tentang bunyi (walaupun ia bukan perkara pertama yang dikemukakan oleh pelanggan) membuat perbezaan besar dalam cara produk akhir mereka berfungsi.
Jika anda sedang menjalankan projek yang memerlukan bunyi atau getaran, atau anda hanya ingin mendapatkan bahagian model cetakan 3D yang berbunyi seperti yang anda perlukan, jangan teragak-agak untuk menghubungi anda. Kami boleh membimbing anda melalui pilihan terbaik, sama ada Perkhidmatan Percetakan SLS kami, barisan Prototaip Pantas Plastik ABS Perkhidmatan Cetakan 3D kami, atau Model Keluli Tahan Karat Cetakan 3D SLM kami dan tawaran Keluli Tahan Karat Aluminium SLA Bahagian Logam Cetakan 3D. Kami berada di sini untuk memastikan bahagian anda berfungsi seperti yang anda mahu, dari segi akustik dan berfungsi.
Rujukan
- Gibson, I., Rosen, D., & Stucker, B. (2015). Teknologi Pembuatan Aditif: Percetakan 3D, Prototaip Pantas dan Pembuatan Digital Terus (edisi ke-2). Springer.
- ASTM Antarabangsa. (2020). Kaedah Ujian Standard untuk Sifat Akustik Bahan Berliang Tegar. ASTM C423-20.
- Kruth, JP, et al. (2018). Kelakuan Akustik Bahagian Polimer Dikilangkan Secara Tambahan: Kesan Parameter Proses dan Sifat Bahan. Pembuatan Aditif, 24, 387-395.
- Zhang, Y., et al. (2021). Ciri-ciri Redaman Getaran Komponen Keluli Tahan Karat Buatan SLM untuk Aplikasi Aeroangkasa. Jurnal Proses Pembuatan, 64, 1122-1130.
