Можно ли распечатать резонатор для музыкального инструмента?

Я попробую здесь, но мой внутренний инстинкт подсказывает, что печатная часть не будет звучать так же, как ваш оригинальный резонатор из тыквы.

Я считаю, что акустика зависит от твердости, формы и размера материала. В этом случае тыква-это твердый и часто тонкий материал (после ее выпотрошения). Типичные материалы для 3D-печати будут иметь минимальную толщину, которая может помешать достижению той же формы резонатора тыквы, а пластмассы, как правило, будут мягче по твердости, чем ваша тыква.

Короче говоря, я думаю, что если вы попытаетесь воспроизвести резонатор с помощью 3D-печати, он будет звучать по-другому. Это может быть не так уж плохо, в зависимости от того, что вы ищете.

Кроме того, кто сказал, что резонатор должен быть такой формы? 3D-принтеры позволяют нам изготавливать детали, которые исторически было невозможно изготовить, и многие инструменты, которые мы используем сегодня, были разработаны сотни лет назад с использованием гораздо менее совершенных доступных инструментов. Я говорю, что стоит попробовать копию тыквы, а затем изучить другие формы для печати, которые могут повлиять на тональность вашего инструмента.

Вот отличный ответ на лежащую в основе физику резонанса:

"Объект звонит, потому что он приобрел энергию таким образом, что он резонирует - он вибрирует с частотой и энергией, достаточной для генерации звуковых волн. Пока объект обладает достаточной энергией, он будет продолжать звонить. Он не может звонить вечно, так как звуковые волны постепенно уменьшают количество энергии, которой обладает объект. Но генерация звуковых волн-не единственный способ, которым объект может терять энергию, Один из способов, которым пластмассы отличаются от металлов, заключается в том, что пластмассы лучше, чем металлы, способны рассеивать энергию внутри. Любой пластиковый объект будет демонстрировать некоторое снижение вязкости, поскольку все полимерные материалы имеют ненулевую кривую модуля потерь. Металлы также могут иметь внутренние механизмы рассеивания, но они гораздо менее распространены, чем в пластмассах".

Итак, мы все знаем, что вы можете делать пластиковые музыкальные игрушки. Они никогда не резонируют так хорошо, как металл, стекло или дерево; но они часто могут работать. Вот пример трубы, сделанной из ABS!

Магазин этого пластика также делает его подходящим для использования пластмасс в музыкальных инструментах (большинство из которых также из ABS).

Тем не менее, если модуль Юнга является ключевым (как сказано в первом комментарии), PLA должен быть еще лучше, так как модуль Юнга немного больше, чем ABS.

Все это говорит о том, что все пластиковые колокольчики, которые я видел, обычно довольно тихие. Пластик имеет привычку поглощать энергию и, следовательно, не является очень хорошим резонатором. Если вы хотите попробовать, я думаю, вам придется найти способ затвердеть пластик. Возможно, ацетон обработал PLA, так как это, по-видимому, укрепляет его. Может быть, попробовать что-нибудь простое, например, напечатать пластиковый колокольчик. Если вы сможете заставить это зазвенеть, вы в полном порядке.

Конечно. Я напечатал ранг органа в 7 октав, так что это, безусловно, возможно. Органные трубы совершенно особенные в том, что свойства материала трубы играют второстепенную роль в тоне, основную роль играют длина и поперечное сечение трубы, элементы, окружающие устье трубы, и другие ее отверстия (концевое отверстие и дополнительные отверстия, которые иногда используются для изменения обертонов). Также хорошо известно, как свойства материала трубы влияют на звук, поэтому можно спроектировать печатную трубу так, чтобы она имитировала свойства деревянной или металлической трубы и всего, что между ними.

В зависимости от того, насколько большую роль жесткость резонатора играет в звучании инструмента, вам может потребоваться воспроизвести некоторые механические свойства оболочки тыквы - например, ее жесткость - в печатной форме. Таким образом, внутренняя часть отпечатка будет иметь форму внутренней части тыквы, но внешняя сторона, возможно, должна быть намного дальше, и тогда процент заполнения будет играть важную роль, так же как и форма заполнения.

Форму внутренней части тыквы можно приблизить, измерив некоторые размеры и вылепив внутреннюю поверхность в 3D-моделере или САПР. Скорее всего, 3D-сканирование не требуется, если только вы не сможете сделать это дешево и без суеты.

Вам также потребуется распечатать полноразмерные инструменты. Так что это будет недешево с точки зрения используемого материала и времени печати. Я бы оценил печатный прибор на 3 толщины корпуса: 0,5, 1,0 и 1,5 дюйма и 3 процента заполнения: 20%, 35%, 50%. Все с 3 слоями по периметру и кубическим заполнением. Толстая 1,5-дюймовая оболочка с высоким заполнением будет самой жесткой из всех.

Если инструмент звучит "правильно", это в такой же степени зависит от того, как он имеет форму, как и от того, как материал, из которого он сделан, слоистый - или нет, - поскольку это изменяет его резонанс. Давайте возьмем несколько примеров:

Металл, литые смолы и твердая древесина - все они очень плотные и не содержат (практически) полых пространств, чтобы ослабить их резонансы. Это делает их классическим выбором для изготовления инструментов, так как теперь только форма меняет мелодию.

Бальзовая древесина очень легкая и хрупкая, и она очень зернистая, создавая некоторую пустоту внутри древесины, которая должна резонировать, сильно изменяя ее резонанс.

Я точно не знаю, как выглядит тыква по своему составу, но для ударных перпозиций 3D-принты больше на полой стороне, чем на твердой деревянной стороне для низкого заполнения. Очень плотные (35%+) отпечатки могут обладать свойствами, аналогичными слепкам из твердой смолы, но это зависит от типа филамента и используемого принтера.

Давайте искать компромисс!

Исходя из моего собственного опыта работы с музыкальными инструментами, в классике существует множество инструментов из смолы, армированной углеродным волокном. В общих чертах они были изготовлены путем заливки смолы на маты из углеродного волокна, запрессованные в форму, а затем отшлифованные и отполированные. Другими словами, 3D-печать нитей из углеродного волокна широко распространена в области FDM, даже если она сильно абразивна и требует для печати сопла, подобного ruby.

При правильном дизайне интерьера (то есть почти полый отпечаток, который содержит только распорки, которые не разделяют полости внутри отпечатка) отпечаток из углеродного волокна может быть заполнен смолой и стать композитом с 3D-печатью, что обеспечивает гораздо более близкое звучание к тыкве, обеспечивая при этом исключительную долговечность.

Однако для создания такого дизайна потребуется много часов работы, прежде чем можно будет приступить к первой печати. Кроме того, печать из углеродного волокна-это специальная вещь, которую не многие типографии могут делать или делать регулярно. И, наконец, постобработка заполнения "скорлупы тыквы" смолой-очень деликатный процесс, за которым следует нанесение внутреннего и внешнего слоев, а затем настройка... Я оцениваю такую вещь, по крайней мере, так же дорого, как несколько настоящих тыкв.

Дополнение

Через несколько месяцев, когда этот вопрос снова возник, я понял еще несколько вещей, которые можно было бы использовать при разработке этого:

• Тонкая оболочка, бронированная. Подумайте об этом следующим образом: распечатайте 2 или 3 оболочки на стене, которая будет самой внутренней. Затем укрепите его смолой и ковриками из углеродного волокна, пока звук не станет правильным. Это позволило бы в какой-то степени настроить тыкву.

• Сплошной принт, со скольжением. Вы можете взять свою модель и распечатать ее полностью, но в дизайне вы можете включить пустые пространства, похожие на деревья, которые доступны снаружи. с помощью шприца. Вдавливание смолы через эти отверстия создало бы прожилки более твердой смолы внутри тыквы, что могло бы изменить мелодию и усилить ее.

• Постобработка. Немного игнорируя смолу, вы также можете сделать тыкву из PLA более стабильной, позволив ей некоторое время отверждаться в духовке. Я добился некоторого успеха, выпекая его при температуре около 100°C в течение примерно часа. Для получения дополнительной информации о том, как это изменяет модуль упругости различных материалов, я предлагаю кухню с ЧПУ: Тонкие стенки и отжиг PLA и изменения в отожженном PLA

Вслед за этим, ответ: да, это работает довольно хорошо. Я распечатал эту модель кабасы из Thingiverse с помощью PLA на мини-Lulzbot и сегодня поставил ее на свой беримбау, чтобы протестировать. Я не могу провести прямое сравнение, потому что печатный резонатор меньше, чем тыквенный, которым я владею, но звук хороший. Я не уверен, действительно ли он дешевле (в нем использовалось достаточное количество PLA, потому что он, вероятно, имеет толщину около полудюйма, и потребовалось несколько попыток, чтобы получить хороший отпечаток, так как это заняло около 9 часов и требовало контроля за разрывом нити), но он может быть более доступным для людей, которые не могут отправить тыкву из Бразилии. Это определенно более долговечно.

(нажмите, чтобы увеличить)

(нажмите, чтобы увеличить)