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3D打印聲學(xué)超材料研究綜述:從結(jié)構(gòu)設(shè)計到應(yīng)用突破

時間:2025-05-23 11:25 來源:中國3D打印網(wǎng) 作者:admin 閱讀:

由哈利法大學(xué)和達(dá)索航空研究人員發(fā)表在《Virtual and Physical Prototyping》的綜述論文,系統(tǒng)闡述了增材制造聲學(xué)超材料(ACA-Meta)的最新進(jìn)展。研究揭示了3D打印技術(shù)如何通過精確控制微觀結(jié)構(gòu),實現(xiàn)傳統(tǒng)工藝無法企及的聲學(xué)調(diào)控能力。

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技術(shù)優(yōu)勢解析

  • 幾何自由度:亞波長精度構(gòu)建共振腔體與迷宮式通道

  • 性能可編程:通過孔隙率梯度(50-500μm)、壁厚變化(0.1-2mm)等參數(shù)精準(zhǔn)調(diào)控吸聲頻段

  • 多工藝適配:涵蓋光固化(SLA)、粉末熔融(SLM)、擠出成型(FDM)等主流技術(shù)

  • 跨界優(yōu)化:同步實現(xiàn)聲學(xué)性能(吸聲系數(shù)>0.95)與機(jī)械強(qiáng)度(楊氏模量可達(dá)3GPa)

四大結(jié)構(gòu)體系

類型 工作原理 優(yōu)勢頻段 典型結(jié)構(gòu)
穿孔式 微孔陣列能量耗散 中高頻(500-6000Hz) 背腔諧振結(jié)構(gòu)
狹縫式 聲波路徑延長 低頻(100-800Hz) 螺旋/迷宮通道
多孔式 寬帶共振吸收 全頻段 陀螺/蜂窩拓?fù)?/span>
混合式 多機(jī)制協(xié)同 可調(diào)諧寬頻 層級復(fù)合結(jié)構(gòu)

驗證與突破

研究團(tuán)隊通過阻抗管(符合ISO 10534-2標(biāo)準(zhǔn))和混響室測試證實:

  • 梯度多孔結(jié)構(gòu)在1kHz頻段吸聲系數(shù)提升40%

  • 螺旋通道設(shè)計使低頻限拓展至80Hz

  • 智能材料4D打印實現(xiàn)環(huán)境自適應(yīng)聲學(xué)調(diào)控

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應(yīng)用前沿

  • 消費(fèi)電子:Campfire Audio采用3D打印耳機(jī)構(gòu)造,實現(xiàn)頻響曲線精準(zhǔn)控制

  • 航空航天:達(dá)索航空開發(fā)輕量化(面密度<2kg/m²)機(jī)艙隔音組件

  • 新興領(lǐng)域:超聲波全息打印技術(shù)開創(chuàng)"聲鑄"新工藝

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(研究配圖展示不同3D打印工藝成型的ACA-Meta樣品及設(shè)計參數(shù)體系)

    這項研究標(biāo)志著聲學(xué)工程進(jìn)入"數(shù)字微結(jié)構(gòu)"時代——當(dāng)每個孔洞、每條通道都能被編程設(shè)計,噪聲控制正從被動屏蔽轉(zhuǎn)向主動塑造。隨著體積打印、智能材料等技術(shù)的發(fā)展,未來建筑、交通或?qū)⑴鋫淠軐崟r調(diào)節(jié)聲學(xué)特性的"活皮膚"。

中國3D打印網(wǎng)編譯文章
 

(責(zé)任編輯:admin)

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