ストラスクライド大学が3Dプリントを使った新しいマイクロ音響システムを開発

出典: 未知の大陸

ストラスクライド大学で進行中の新しいプロジェクトには、付加製造による小型音響システムの開発に約50万ポンドの助成金が交付された。グラスゴー大学と共同で実施されている RESINators – Micro-Acoustic Resonator Systems プロジェクトでは、電子システムに頼るのではなく、3D プリントを通じてメタマテリアルから形成された音響共振器を作成する方法を模索しています。

「私たちの目標は、最終的にはパーソナルオーディオ用の最先端のシステムを開発することであり、これはウェアラブル消費者向けアイテム向けの次世代の音響システムオーディオ科学を形成する可能性があります」と、プロジェクトリーダーであるストラスクライド大学電気電子工学部のジョー・ジャクソン博士は述べています。

△ デルフト工科大学チームのメンバーが、3D プリントされたプロトタイプパネルの 1 つを手に持っています。これまで、付加製造は、物体の音質向上や偽造防止機能の開発に使用されてきました。昨年、Fraunhofer UMICSHT と Fraunhofer IBP は、従来の製品よりも優れた新しい一連の持続可能な音響プロトタイプを作成するために使用できる菌類ベースの遮音材を 3D プリントしました。

他にも、3D プリントはギターの音響を改善したり、複雑な水中ソナーアプリケーションを実現したりするために、非晶質の形状を作成するために使用されています。遮音における積層造形の使用に関しては、デルフト工科大学とマテリアライズはこれまで、コンサートホールやスポーツスタジアムの音響を改善できる 3D プリント吸音パネルの開発で協力してきました。

音響システムの小型化<br /> 英国研究イノベーション機構の工学・物理科学研究評議会部門が資金提供するこの3年間のプロジェクトは、マイクロスケールの機能を備えた新しい音響システムを形成できる、優れた音響特性を持つメタマテリアルの作成に焦点を当てます。このプロジェクトの鍵となるのは、3D プリントを使用して音を操作し、音響に最適化されたメタマテリアルを作成することで、電子機器に頼るのではなく、シンプルで構築しやすいシステムから音響機能を実現することです。これまで、ウェアラブルパーソナルオーディオや補聴器などの医療機器などの音響システムの小型化は、音声や可聴ノイズに関連する音の波長が長いため、困難でコストがかかることが分かっていました。

「外部補聴器や人工内耳（聴覚のために蝸牛神経を電気的に刺激する電子機器）の音検出部分に関する研究のほとんどは、信号分析やデジタル信号処理などの電子機器に関するものです」とジャクソン氏は言う。「しかし、これは高価で、バッテリー寿命が必要です。また、機器が高度になるほど、たとえばユーザーが数時間ごとに補聴器を充電する必要がある場合など、実用的でなくなります。」RESINators プロジェクトは、音響特性が製造方法ではなく構築方法によって決まる材料のクラスであるメタマテリアルから形成された音響共振器で音がどのように機能するかを研究することで、この課題に対処しようとしています。

このプロジェクトで利用されるメタマテリアルは、従来の材料では実現できない音響特性を生み出すように構築でき、非常に効果的なノイズ抑制を実現できます。研究者たちは、補聴器などの機器の基礎となる可能性のある、マイクロスケールの特徴を備えた複雑な幾何学的物体を 3D プリントで構築しています。「非常に狭い場所に装着でき、なおかつオーディオ機能も備えた製品を小型化するのは難しい。そこで我々は、小型機能を備えた新しい音響システムの開発を目指している」とジャクソン氏は続けた。

「これらは可聴周波数で動作し、3Dプリントと音響システム設計の進歩を推し進め、軽量で小型でありながら優れた音響性能を備えた材料を生み出すために協力します。」グラスゴー大学のアンドリュー・フィーニー博士は、RESINatorプロジェクトに高度な材料の専門知識を提供しています。

「当社の材料科学と製造能力の進歩により、音響機器に新たな機会が生まれています」と彼は語った。「私たちはこれまでよりも小規模な製造が可能になりましたが、さらに重要なのは、レーザーなどの非接触計測機器を含む当社の高度な特性評価設備を使用して、これらの共振器の動きを検出できることです」とジャクソン博士は述べています。「高度な材料とデバイスの開発と特性評価における当社の長年の経験とジャクソン博士の研究が組み合わされるこのプロジェクトに参加できることを非常に嬉しく思います。」 ”

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