Có thể in một bộ cộng hưởng cho một nhạc cụ?

Tôi chơi một berimbau cho Capoeira. Một trong những bit dễ vỡ nhất (và đắt nhất) là cabaça , một quả bầu rỗng được sử dụng làm bộ cộng hưởng.

Tôi không quen thuộc lắm với chất lượng của nhựa được sử dụng để in 3d. Nếu tôi mang cái này đến Phòng thí nghiệm Maker địa phương của chúng tôi và cho họ quét và in một bản sao, thì nó có khả năng như thế nào? Nỗi sợ hãi của tôi là nhựa sẽ quá chết.

Nếu bạn muốn một song song ít kỳ lạ hơn, hãy tưởng tượng cơ thể của một cây đàn guitar. Đó là một buồng cộng hưởng.

Tôi không thể trả lời điều này từ góc độ in 3D kỹ thuật. Nhưng, từ một góc độ âm nhạc:

Trong đó cơ thể của một nhạc cụ có chức năng chính là bao quanh một cột không khí rung động, vật liệu này thường được chứng minh là có thể tạo ra sự khác biệt, nhưng chỉ là một thứ tinh tế. Ví dụ, một loạt các trombone nhựa gần đây, mặc dù không phải là nhạc cụ hạng nhất, đã tỏ ra cực kỳ dễ chơi (và có lợi thế lớn là hầu như không thể phá hủy).

Tôi đề nghị bạn thử điều này. Chơi nhạc cụ của bạn, làm giảm độ rung của cabaça bằng tay hoặc bằng một miếng vải. Chỉ cần làm ẩm vỏ bên ngoài. Đừng cản trở lỗ hổng hoặc đặt bất cứ thứ gì vào bên trong. Bây giờ, điền vào cabaça bằng bông gòn hoặc tương tự. Nếu điều đầu tiên tạo ra sự khác biệt nhỏ, có lẽ bạn tốt để đi với một cabaça nhựa. Tất nhiên, nếu cái thứ hai tạo ra sự khác biệt nhỏ, chúng ta có thể phải nghi ngờ rằng cabaça chủ yếu là trang trí!

Bạn cũng có thể thử nghiệm các bộ cộng hưởng thay thế có kích thước và công suất tương tự, có sẵn 'ngoài giá', không phải lo lắng quá nhiều về một trận đấu mỹ phẩm. Họ có thể nghe tốt hơn!

Theo dõi điều này, câu trả lời là, vâng, điều này hoạt động khá tốt. Tôi đã in mô hình cabaça này từ Thingiverse bằng PLA trên Lulzbot Mini và đưa nó lên berimbau của tôi ngày hôm nay để thử nghiệm nó. Tôi không thể so sánh trực tiếp vì bộ cộng hưởng in nhỏ hơn bộ cộng âm mà tôi sở hữu, nhưng âm thanh rất hay. Tôi không chắc liệu nó có thực sự rẻ hơn không (nó đã sử dụng một lượng PLA khá lớn bởi vì nó có thể dày khoảng nửa inch, và phải mất một vài lần để có được một bản in tốt do mất khoảng 9 giờ và cần phải được theo dõi cho sự phá vỡ dây tóc), nhưng nó có thể dễ tiếp cận hơn đối với những người không thể gửi một quả bầu từ Brazil. Nó chắc chắn là bền hơn.

(bấm vào để phóng to)

(bấm vào để phóng to)

Đây là một câu trả lời tuyệt vời cho vật lý cộng hưởng cơ bản:

"Một vật thể reo lên vì nó thu được năng lượng theo cách mà nó cộng hưởng - nó rung theo tần số và có đủ năng lượng để tạo ra sóng âm. Miễn là vật thể có đủ năng lượng, nó sẽ tiếp tục reo. sóng âm làm giảm dần năng lượng mà vật thể có. Nhưng tạo ra sóng âm không phải là cách duy nhất mà vật thể có thể mất năng lượng, Một trong những cách mà nhựa khác với kim loại là nhựa có khả năng tiêu tan năng lượng bên trong tốt hơn Bất kỳ vật thể nhựa nào cũng sẽ cho thấy một số độ ẩm giảm dần vì tất cả các vật liệu polyme có đường cong mô đun tổn thất khác không. Kim loại cũng có thể có cơ chế phân tán bên trong, nhưng chúng ít phổ biến hơn nhiều so với trong nhựa. "

Vì vậy, tất cả chúng ta đều biết điều đó, bạn có thể làm đồ chơi âm nhạc bằng nhựa. Chúng không bao giờ tạo ra tiếng vang cũng như kim loại, thủy tinh hoặc gỗ; nhưng, họ thường có thể làm việc. Dưới đây là một ví dụ về Trumpet được làm từ ABS!

Tạp chí nhựa này cũng làm cho nó phù hợp để sử dụng nhựa trong nhạc cụ (hầu hết trong số đó cũng là ABS ).

Điều đó nói rằng, nếu Modulus của Young là chìa khóa (như nhận xét đầu tiên đã nói), PLA sẽ còn tốt hơn nữa vì 'Modulus của Young lớn hơn một chút so với ABS .

Tất cả những gì đã nói, tất cả các chuông nhựa tôi đã thấy nói chung là khá yên tĩnh. Nhựa có thói quen hấp thụ năng lượng và do đó không phải là một bộ cộng hưởng rất tốt. Nếu bạn muốn thử, tôi nghĩ bạn sẽ phải tìm cách làm cứng nhựa. Có lẽ Acetone đã điều trị PLA vì điều đó dường như làm nó cứng lại . Có thể thử một cái gì đó đơn giản như in một cái chuông nhựa. Nếu bạn có thể khiến điều đó vang lên, bạn sẽ rất khỏe.

Tôi sẽ đâm ở đây, nhưng bản năng ruột của tôi là nói rằng một phần được in sẽ không giống với bộ cộng hưởng bầu ban đầu của bạn.

Tôi tin rằng âm học dựa vào độ cứng, hình dạng và kích thước của vật liệu. Trong trường hợp đó, bầu là một vật liệu cứng và thường mỏng (sau khi đặt nó). Các vật liệu in 3D thông thường sẽ có độ dày tối thiểu có thể giúp đạt được hình dạng tương tự của bộ cộng hưởng bầu và nhựa thường có độ cứng mềm hơn so với bầu của bạn.

Vì vậy, trong ngắn hạn, tôi nghĩ rằng nếu bạn cố gắng sao chép bộ cộng hưởng bằng in 3D thì nó sẽ không giống như vậy. Đó có thể không phải là một điều xấu, tùy thuộc vào những gì bạn đang tìm kiếm.

Ngoài ra, ai là người nói bộ cộng hưởng phải có hình dạng như vậy? Máy in 3D cho phép chúng tôi sản xuất các bộ phận mà trước đây không thể chế tạo được và nhiều dụng cụ mà chúng tôi sử dụng ngày nay đã được thiết kế từ hàng trăm năm trước với các công cụ kém tiên tiến hơn nhiều. Tôi nói rằng nó đáng để thử một bản sao của bầu và sau đó khám phá các hình dạng khác để in có thể ảnh hưởng đến âm sắc của nhạc cụ của bạn.

Tất nhiên. Tôi đã in một bảng xếp hạng 7 quãng tám, vì vậy chắc chắn là có thể. Ống organ khá đặc biệt ở chỗ các tính chất vật liệu của ống đóng vai trò thứ yếu trong âm, vai trò chính được chơi bởi chiều dài và tiết diện của ống, các yếu tố bao quanh miệng ống và các lỗ khác của nó (kết thúc mở và mở thêm đôi khi được sử dụng để sửa đổi các âm bội). Người ta cũng hiểu rõ các tính chất của vật liệu ống ảnh hưởng đến âm thanh như thế nào, do đó, có thể thiết kế ống in để mô phỏng các thuộc tính của ống gỗ hoặc ống kim loại và bất kỳ thứ gì ở giữa.

Tùy thuộc vào mức độ lớn của vai trò độ cứng của bộ cộng hưởng trong âm thanh của nhạc cụ, bạn có thể cần sao chép một số tính chất cơ học của vỏ Bầu - ví dụ độ cứng của nó - trong hình dạng in. Do đó, bên trong của bản in sẽ có hình dạng bên trong của Bầu, nhưng bên ngoài có thể cần phải ở xa hơn, và sau đó tỷ lệ phần trăm sẽ đóng một vai trò quan trọng, cũng như hình dạng bên trong.

Hình dạng bên trong của bầu có thể được xấp xỉ bằng cách đo một số kích thước và điêu khắc một bề mặt bên trong trong mô hình 3D hoặc CAD. Nhiều khả năng quét 3D là không cần thiết, trừ khi bạn có thể thực hiện với giá rẻ và không có phiền phức.

Bạn cũng sẽ cần phải in các công cụ kích thước đầy đủ. Vì vậy, điều này sẽ không rẻ về vật liệu sử dụng và thời gian máy in. Tôi sẽ điểm chuẩn các công cụ in ở 3 độ dày vỏ: 0,5, 1,0 và 1,5 inch, và 3 tỷ lệ phần trăm điền: 20%, 35%, 50%. Tất cả với 3 lớp chu vi, và khối vuông. Lớp vỏ dày 1,5 inch với độ chụm cao sẽ là phần cứng nhất trong số chúng.

Nếu một nhạc cụ nghe có vẻ "đúng" có liên quan nhiều đến cách nó được tạo hình như với cách vật liệu được tạo ra được xếp lớp - hoặc không - vì điều này thay đổi cộng hưởng. Hãy lấy một vài ví dụ:

Kim loại, nhựa đúc & gỗ cứng đều rất dày đặc và chứa (ít đến) không có khoảng trống để làm giảm sự cộng hưởng của chúng. Điều này làm cho chúng trở thành sự lựa chọn cổ điển để chế tạo nhạc cụ, vì hình dạng bây giờ thay đổi giai điệu.

Gỗ Balsa rất rất nhẹ và giòn, và nó rất sần sùi, tạo ra một số chỗ trống bên trong gỗ nên cộng hưởng, thay đổi cộng hưởng của nó rất nhiều.

Tôi không biết chính xác làm thế nào quả bầu trong thành phần của nó, nhưng đối với các bộ gõ, các bản in 3D có nhiều mặt rỗng hơn là mặt gỗ cứng cho độ thấm thấp. Các bản in rất dày đặc (35% +) có thể có các đặc tính tương tự như phôi nhựa rắn, nhưng điều này phụ thuộc vào loại dây tóc và máy in được sử dụng.

Hãy tìm kiếm một sự thỏa hiệp!

Từ kinh nghiệm của riêng tôi với các nhạc cụ, có một nhóm các nhạc cụ nhựa gia cố bằng sợi carbon trong kinh điển. Trong những nét rộng, chúng được điều khiển bằng cách đúc nhựa trên thảm sợi carbon ép vào khuôn rồi chà nhám và đánh bóng. Nói cách khác, in 3D bằng sợi carbon xung quanh trong cảnh FDM, ngay cả khi nó có tính mài mòn cao và đòi hỏi một vòi phun như viên ruby ​​để in.

Với thiết kế nội thất phù hợp (nghĩa là một bản in gần như rỗng chỉ chứa các thanh chống không ngăn cách các lỗ hổng bên trong bản in), một bản in bằng sợi carbon có thể được lấp đầy bằng nhựa và trở thành hỗn hợp in 3D, tạo ra âm thanh gần gũi hơn nhiều để bầu trong khi cung cấp độ bền cực cao.

Tuy nhiên, một thiết kế như vậy sẽ mất nhiều giờ làm việc trước khi bản in đầu tiên có thể bắt đầu. Trên đỉnh rằng in sợi carbon là một điều đặc biệt không nhiều cửa hàng in có thể làm hoặc làm thường xuyên. Và cuối cùng, quá trình hậu xử lý lấp đầy "vỏ bầu" bằng nhựa là một quá trình rất tinh vi, tiếp theo là phủ lớp bên trong và bên ngoài và sau đó điều chỉnh ... Tôi ước tính một thứ như vậy ít nhất là ngon như nhiều quả bầu thực sự.

Phụ lục

Sau một vài tháng và câu hỏi này xuất hiện trở lại, tôi nhận ra một số điều nữa có thể được sử dụng trong thiết kế này:

• Vỏ mỏng, bọc thép lên. Hãy suy nghĩ về điều này như sau: In một bức tường thichk 2 hoặc 3 vỏ, đó sẽ là bên trong nhất. Sau đó củng cố nó bằng thảm nhựa và sợi carbon cho đến khi âm thanh đúng. Điều này sẽ cho phép điều chỉnh bầu ở một mức độ nào đó.

• In rắn, trượt. Bạn có thể lấy mô hình của mình và in nó một cách chắc chắn, nhưng trong thiết kế bạn có thể bao gồm cây như những khoảng trống có thể truy cập từ bên ngoài. với một ống tiêm. Đẩy nhựa thông qua các lỗ này sẽ tạo ra các tĩnh mạch nhựa cứng hơn trong bầu, điều này có thể làm thay đổi giai điệu và củng cố nó.

• Hậu xử lý. Bỏ qua nhựa trong một chút, bạn cũng có thể làm cho một quả bầu PLA ổn định hơn bằng cách cho phép nó chữa trong lò nướng một thời gian. Tôi đã nướng thành công ở nhiệt độ khoảng 100 ° C trong khoảng một giờ. Để biết thông tin chi tiết về cách điều này thay đổi mô-đun của các vật liệu khác nhau, tôi đề nghị Bếp CNC: Tường mỏng & PLA ủ và thay đổi trong PLA bị ủ