TU DELFT COLLABORA CON MATERIALISE PER STAMPARE IN 3D “ PANNELLI ACUSTICI ” CHE MIGLIORANO IL SUONO
La Delft University of Technology (TU Delft) ha collaborato con il software di stampa 3D belga e fornitore di servizi Materialise per sviluppare pannelli acustici fonoassorbenti stampati in 3D.
Creati come parte di un progetto di ricerca multidisciplinare congiunto, le piastrelle fabbricate sono state progettate su misura per migliorare le esperienze acustiche e uditive di coloro che si trovano nelle sale da concerto o nelle arene sportive. Sfruttando la stampa 3D piuttosto che i metodi di produzione convenzionali, il team di TU Delft è stato anche in grado di creare i pannelli a un costo inferiore e in geometrie più complesse di quanto si pensava possibile in precedenza.
“Abbiamo utilizzato la produzione additiva per il suo potenziale di produrre una grande varietà di forme complesse”, ha affermato Michela Turrin, Professore associato di Informatica del design presso TU Delft. “Offre molta libertà nella complessità della geometria, ma consente anche di produrre pezzi unici che non sono necessariamente basati sulla ripetizione industriale”.
Controllare il suono della musica
Grandi spazi aperti come sale per concerti o mostre sono spesso utilizzati da artisti di diverse discipline. Di conseguenza, i luoghi non sono attualmente ottimizzati per i suoni generati da ogni singola performance e questo può portare alla creazione di frequenze poco lusinghiere e irritanti sia per l’esecutore che per l’ascoltatore.
Al momento, le frequenze fastidiose sono difficili da annullare, perché i pannelli convenzionali non forniscono la libertà architettonica o la personalizzazione necessaria per smorzare efficacemente il suono. Per superare questo problema, TU Delft ha istituito un comitato multidisciplinare di aziende e ha avviato un progetto di ricerca con il finanziamento dell’Organizzazione olandese per la ricerca scientifica .
L’obiettivo principale del programma era progettare pannelli avanzati che potessero essere utilizzati per bloccare i rumori forti o le frequenze e gli echi fastidiosi. Materialise è stato scelto per ottimizzare l’elemento produttivo del processo, poiché la stampa 3D offre una libertà intrinseca di progettazione e consente la creazione di strutture con geometrie complesse.
Di conseguenza, i pannelli potrebbero teoricamente essere creati in modo funzionale per bloccare determinate frequenze sonore, ma senza rovinare l’estetica del luogo.
I servizi di Materialise sono stati combinati in un flusso di lavoro digitale, in cui designer, architetti e ingegneri hanno utilizzato la modellazione 3D per creare l’acustica delle parti per prestazioni ottimali. Durante il processo, i pannelli sono stati progettati su misura per ottenere Interferenze Distruttive Passive (PDI), una tecnica di autoannullamento che utilizza la forma di una parte per cancellare una banda di frequenza specifica e sintonizzabile.
Una volta che i file di progettazione erano pronti, le parti sono state stampate sommariamente utilizzando un processo di sinterizzazione laser selettiva (SLS), ottenendo una serie di componenti simili a puzzle. I pannelli, costituiti da una serie di tubi con lunghezze e diametri variabili, potevano quindi essere inseriti insieme in una struttura autoportante curva, in grado di bloccare suoni ed echi specifici.
“All’interno dei tubi di un quarto di lunghezza d’onda, emerge un’onda stazionaria, che determina la frequenza con cui appare l’assorbimento acustico”, ha spiegato Martin Tenpierik, Professore associato presso TU Delft. “Sia la lunghezza che il raggio del tubo determinano quella frequenza specifica e possiamo anche ottenere un assorbimento acustico a banda larga, includendo diversi tipi di tubi in un unico prodotto”.
Per valutare le prestazioni del loro pannello, i ricercatori hanno posizionato i loro prototipi in una “stanza di riverbero”, in cui sono stati utilizzati assorbenti acustici per misurare con precisione le loro prestazioni acustiche. Le strutture si sono rivelate particolarmente efficaci nell’assorbire le frequenze più basse e, a seguito dei test di successo, potenziali clienti di diversi settori hanno mostrato interesse per i dispositivi.
“I risultati sono davvero promettenti, soprattutto quando si tratta di frequenze più basse e lo spessore ridotto dei materiali applicati”, ha concluso Foteini Setaki, ricercatore del progetto. “Speriamo di essere in grado, molto presto, di lanciare un prodotto pronto che possa entrare nel mercato dell’industria delle costruzioni”.
Altre applicazioni di additivi acustici
La produzione additiva consente agli utenti di creare un numero quasi illimitato di geometrie e questo ha portato molti ricercatori a sperimentare il potenziale acustico della tecnologia.
Gli ingegneri della Duke’s Pratt School of Engineering hanno sviluppato dispositivi di copertura del mantello stampati in 3D , in grado di riflettere le onde sonore non appena colpiscono un oggetto designato. Il mantello altera la traiettoria delle onde per dare l’impressione che non abbiano urtato nulla, e avanzano senza cambiare frequenza.
I fisici dell’Università del Texas a Dallas (UT Dallas) e dell’Università cinese di Wuhan hanno utilizzato la stampa 3D per creare un cubo di cristallo sonoro Weyl in grado di riflettere il suono. Il nuovo dispositivo potrebbe ispirare nuove ricerche sulla manipolazione delle onde come il cloaking acustico o progressi nell’elettronica dell’utente.
Altrove, il produttore di chitarre Nik Huber Guitars , ha collaborato con gli specialisti del metallo amorfo Heraeus AMLOY , per installare un ponte stampato in 3D su una delle sue chitarre. I metalli amorfi hanno permesso di trasmettere diversamente le vibrazioni dello strumento, migliorando l’acustica dello strumento.
