Можно ли напечатать резонатор для музыкального инструмента?

Я играю беримбау для капоэйры. Одним из самых хрупких (и самых дорогих) кусочков является кабача , полая тыква, используемая в качестве резонатора.

Я не очень знаком с качествами смолы, используемой для 3d печати. Если бы я отнес это в нашу местную лабораторию Maker Lab и попросил их отсканировать и распечатать копию, насколько вероятно, что она сработает? Я боюсь, что пластик будет слишком шумоизоляционным.

Если вы хотите менее экзотическую параллель, представьте себе тело гитары. Это резонирующая камера.

Я не могу ответить на это с технической точки зрения 3D-печати. Но с музыкальной точки зрения:

В тех случаях, когда корпус инструмента выполняет основную функцию, заключая в себе вибрирующий воздушный столб, материал, как часто демонстрируют, может иметь значение, но только незначительное. Например, недавно выпущенный ассортимент пластиковых тромбонов, хотя и не первоклассные инструменты, оказался чрезвычайно играбельным (и имеет большое преимущество, будучи практически неразрушимым).

Я предлагаю вам попробовать это. Играйте на своем инструменте, подавляя вибрацию кабачки рукой или куском ткани. Просто смочите оболочку снаружи. Не закрывайте отверстие и ничего не кладите внутрь. Теперь заполните кабачку ватой или чем-то подобным. Если первое не имеет большого значения, вы, вероятно, хорошо бы пойти с пластиковой кабакой. Конечно, если второе не имеет большого значения, мы можем заподозрить, что кабачка в основном декоративная!

Вы также можете поэкспериментировать с альтернативными резонаторами аналогичного размера и мощности, которые можно приобрести «в продаже», не слишком заботясь о косметическом совпадении. Они могут звучать даже лучше!

В ответ на это, да, это работает довольно хорошо. Я распечатал эту модель Cabaça из Thingiverse, используя PLA на Lulzbot Mini, и сегодня надел ее на свой беримбау, чтобы проверить его. Я не могу сделать прямое сравнение, потому что напечатанный резонатор меньше, чем у моего тыквы, но звук хороший. Я не уверен, что это на самом деле дешевле (он использовал изрядное количество PLA, потому что он, вероятно, толщиной около половины дюйма, и потребовалось несколько попыток, чтобы получить хороший отпечаток, потому что это занимает около 9 часов и нуждается в мониторинге для разрыва нити), но он может быть более доступным для людей, которые не могут отправить тыкву из Бразилии. Это определенно более прочный.

(нажмите, чтобы увеличить)

(нажмите, чтобы увеличить)

Вот отличный ответ на основную физику резонанса:

«Объект звонит, потому что он приобрел энергию таким образом, что он резонирует - он вибрирует с частотой и достаточной энергией 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, которое имеет объект.Но генерация звуковых волн не единственный способ, которым объект может терять энергию, один из отличий пластмасс от металлов заключается в том, что пластмассы лучше, чем металлы, рассеивают энергию внутри себя. Любой пластиковый объект будет демонстрировать некоторое ослабление вязкости, поскольку все полимерные материалы имеют кривую модуля ненулевых потерь. Металлы также могут иметь механизмы внутреннего рассеяния, но они гораздо менее распространены, чем в пластмассах ».

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

Журнал этого пластика также предназначен для использования пластика в музыкальных инструментах (большинство из которых также ABS ).

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

Несмотря на все сказанное, все пластмассовые колокольчики, которые я видел, обычно довольно тихие. Пластик имеет свойство поглощать энергию и поэтому не очень хороший резонатор. Если вы хотите попробовать, я думаю, вам придется найти способ упрочнить пластик. Возможно, ацетон рассматривал PLA, поскольку это, кажется, укрепляет его . Возможно, попробуйте что-нибудь простое, например, распечатать пластиковый колокольчик. Если вы можете заставить это звонить, вы хорошо себя чувствуете.

Я возьму удар здесь, но мой инстинкт инстинкта состоит в том, чтобы сказать, что напечатанная часть не будет звучать так же, как ваш оригинальный резонатор тыквы.

Я считаю, что акустика зависит от твердости, формы и размера материала. В этом случае тыква является твердым и часто тонким материалом (после его потрошения). Типичные материалы для 3D-печати будут иметь минимальную толщину, которая может помешать достижению той же формы резонатора тыквы, и 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 не будет звучать одинаково. Это может быть не плохо, в зависимости от того, что вы ищете.

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

Конечно. Я напечатал 7-октавное звание органа, так что это, безусловно, возможно. Органные трубы являются совершенно особенными в том смысле, что свойства материала трубы играют второстепенную роль в тоне, главную роль играют длина и поперечное сечение трубы, элементы, окружающие устье трубы, и другие ее отверстия. (конец отверстия и дополнительные отверстия, которые иногда используются для изменения обертонов). Также хорошо известно, как свойства материала трубы влияют на звук, поэтому можно проектировать печатную трубу так, чтобы она имитировала свойства деревянной или металлической трубы и всего, что между ними.

В зависимости от того, какую большую роль играет жесткость резонатора в звучании инструмента, вам может потребоваться повторить 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 важную роль будет играть процент заполнения, а также форма заполнения.

Форма внутренней части тыквы может быть аппроксимирована путем измерения некоторых размеров и лепки внутренней поверхности в 3D-модели или САПР. Скорее всего, 3D-сканирование не требуется, если вы не можете сделать это дешево и без суеты.

Вам также нужно будет распечатать полноразмерные инструменты. Так что это не будет дешево с точки зрения используемого материала и времени принтера. Я бы оценил печатный инструмент при 3 толщинах корпуса: 0,5, 1,0 и 1,5 дюйма и 3 процентах заполнения: 20%, 35%, 50%. Все с 3 слоями периметра и кубической заливкой. Толстый 1,5-дюймовый корпус с высоким заполнением будет самым жестким из всех.

Если инструмент звучит «правильно», то он зависит как от его формы, так и от того, как материал, из которого он сделан, наслоен - или нет - так как это меняет его резонанс. Давайте возьмем несколько примеров:

Металл, литые смолы и твердые породы дерева очень плотные и не содержат (почти) пустот, чтобы ослабить их резонанс. Это делает их классическим выбором для изготовления инструментов, так как только форма меняет мелодию сейчас.

Древесина бальзы очень легкая и хрупкая, и она очень зернистая, создавая некоторую пустоту внутри дерева, которая должна резонировать, сильно меняя ее резонанс.

Я точно не знаю, как выглядит тыква по своему составу, но для целей перкуссии 3D-отпечатки больше на полой стороне, чем на твердой древесине для низкого заполнения. Отпечатки с очень высокой плотностью (35% +) могут иметь свойства, аналогичные отливкам из твердой смолы, но это зависит от типа нити и используемого принтера.

Давайте искать компромисс!

Исходя из моего собственного опыта работы с музыкальными инструментами, в классике есть смола на инструментах, армированных углеродными волокнами. В общих чертах их изготавливали путем заливки смолы поверх матов из углеродного волокна, которые прессовали в форму, а затем шлифовали и полировали. Другими словами, 3D-печать из углеродного волокна присутствует на сцене FDM, даже если она очень абразивная и требует для печати сопла, такого как рубин.

При правильном дизайне интерьера (то есть, почти полый отпечаток, который содержит только распорки, которые не разделяют полости внутри отпечатка), отпечаток из углеродного волокна мог бы быть заполнен смолой и стать 3D-печатным композитом, предоставляя намного более близкий звук к тыкве, обеспечивая чрезвычайную длительность.

Однако такой дизайн может занять много часов, прежде чем начнется первая печать. Кроме того, печать на углеродном волокне - это особая вещь, которую не всегда могут делать или делают многие типографии. И, наконец, постобработка заполнения «оболочки тыквы» смолой является очень деликатным процессом, за которым следует нанесение внутреннего и внешнего слоя и последующая настройка ... Я считаю, что такая вещь, по крайней мере, столь же дорогая, как несколько настоящих тыкв.

добавление

Спустя несколько месяцев, и этот вопрос снова всплыл, я понял, что еще есть вещи, которые могут быть использованы при разработке этого:

• Тонкая оболочка, бронированная. Подумайте об этом следующим образом: Напечатайте стену thichk с 2 или 3 раковинами, которая будет самой внутренней. Затем укрепите его с помощью смолы и карбона, пока звук не станет правильным. Это позволило бы в некоторой степени настроить тыкву.

• Сплошной принт, слайд. Вы могли бы взять свою модель и распечатать ее полностью, но в дизайне вы могли бы включить древовидные полые пространства, доступные снаружи. с помощью шприца Проталкивание смолы через эти отверстия создаст в тыкве вены из более твердой смолы, которые могут изменить мелодию и усилить ее.

• Постобработка. Немного игнорируя смолу, вы также можете сделать тыкву PLA более стабильной, позволив ей отвердеть в духовке в течение некоторого времени. У меня был некоторый успех выпекать его при температуре около 100 ° C в течение часа. Для получения дополнительной информации о том, как это меняет модуль различных материалов, я предлагаю CNC Kitchen: тонкие стены и отжиг PLA и изменения в отожженном PLA