楽器の共鳴器を印刷することはできますか？

カポエイラのビリンバウを演奏します。最も壊れやすい（そして最も高価な）ビットの1つは、共振器として使用される中空のひょうたんcabaçaです。

3Dプリントに使用される樹脂の品質についてはあまり詳しくありません。これを地元のメーカーラボに持ち込んで、スキャンしてコピーを印刷してもらうとしたら、それが機能する可能性はどのくらいですか？私の恐怖は、プラスチックがあまりにも音を弱めることです。

あまりエキゾチックなパラレルが必要な場合は、ギターのボディを想像してください。それは共鳴室です。

技術的な3D印刷の角度からこれに答えることはできません。しかし、音楽的な角度から：

楽器の本体が振動する気柱を囲むという主要な機能を備えている場合、その材料はしばしば違いをもたらすことが実証されていますが、微妙な違いがあります。一例として、最近の一連のプラスチック製トロンボーンは、一流の楽器ではありませんが、非常に演奏しやすいことが証明されています（そして、実質的に破壊できないという大きな利点があります）。

これを試してみることをお勧めします。楽器を演奏し、手や布でカバサの振動を減衰させます。シェルを外部から湿らせるだけです。穴を塞いだり、中に物を置いたりしないでください。今、カバサに綿ウールなどを入れます。最初の違いがほとんどない場合は、おそらくプラスチック製のカバサをお勧めします。もちろん、2番目の項目の違いがほとんどない場合は、カバサが主に装飾的なものであると疑わなければなりません。

また、外観と一致することをあまり気にせずに、「既製」で利用可能な同様のサイズと容量の代替の共振器を試すこともできます。彼らはさらに良く聞こえるかもしれません！

これに続いて、答えは、はい、これは非常にうまく機能しています。Lulzbot MiniでPLAを使用してThingiverseからこのcabaçaモデルを印刷し、今日それをテストするためにberimbauに配置しました。印刷された共振器は私が所有しているひょうたんの共振器より小さいので、直接比較することはできませんが、音は良いです。私はそれが実際に安いかどうかはわかりません（おそらく約0.5インチの厚さのため、かなりの量のPLAを使用し、約9時間かかり、監視する必要があるため、良い印刷を得るために数回試行しましたフィラメントの破損のため）、しかし、ブラジルからひょうたんを出荷できない人にとっては、よりアクセスしやすいかもしれません。それは間違いなくより耐久性があります。

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共鳴の基礎をなす物理学に対する優れた答えは次のとおりです。

「オブジェクトは、共鳴する方法でエネルギーを獲得したために鳴ります-音波を生成するのに十分なエネルギーで周波数で振動します。オブジェクトに十分なエネルギーがある限り、オブジェクトは鳴り続けます。音波は物体のエネルギー量を徐々に減らしますが、物体のエネルギーを失う唯一の方法は音波を生成することではありません。プラスチックが金属と異なる方法の1つは、プラスチックは金属よりも内部でエネルギーを放散できることです。すべての高分子材料はゼロでない損失弾性率曲線を持っているため、プラスチックの物体はある程度の粘性減衰を示します。金属も内部散逸メカニズムを持つことができますが、プラスチックよりはるかに普及していません。

だから、私たちは皆知っています、あなたはプラスチック製の音楽玩具を作ることができます。それらは金属、ガラス、または木材と同様に共鳴することはありません。しかし、彼らはしばしば働くことができます。以下は、ABSで作られたトランペットの例です！

このプラスチックの雑誌はまた、楽器でプラスチックを使用するためのピッチになっています（そのほとんどはABSでもあります）。

ただし、ヤング率がキーである場合（最初のコメントで述べたように）、PLAはヤング率がABSよりも少し大きいため、さらに優れているはずです。

とは言うものの、私が見たプラスチック製の鐘はすべて一般的に非常に静かです。プラスチックはエネルギーを吸収する習慣があるため、非常に優れた共振器ではありません。試してみたい場合は、プラスチックを硬化させる方法を見つける必要があると思います。たぶん、アセトンはPLAを扱いました。たぶん、プラスチックのベルを印刷するような簡単なことを試してください。それを鳴らすことができれば、元気です。

ここで突き刺しますが、私の直感は、印刷された部分は元のひょうたんの共鳴器と同じようには聞こえないということです。

音響効果は、素材の硬度、形状、サイズに依存すると考えています。その場合、ひょうたんは硬くて多くの場合薄い材料です（ガット後）。典型的な3D印刷材料は、同じ形状のひょうたん共振器を実現するのを妨げる可能性のある最小の厚さを持ち、プラスチックは通常、ひょうたんよりも硬度が柔らかくなります。

つまり、要するに、3Dプリンティングでレゾネーターを複製しようとしても、同じようには聞こえないでしょう。探しているものによっては、それは悪いことではないかもしれません。

また、共振器はそのような形状にならなければならないのは誰ですか？3Dプリンターを使用すると、これまで製造が不可能だった部品を製造することができ、今日使用する多くの機器は数百年前に設計され、はるかに高度なツールが利用できます。私は、ひょうたんのレプリカを試してから、楽器の調性に影響を与える可能性のある他の形状を調べて印刷する価値があると言います。

もちろん。7オクターブのオルガンランクを印刷したので、それは確かに可能です。オルガンパイプは、パイプの材料特性が音色に二次的な役割を果たし、パイプの長さと断面、パイプの口を囲む要素、およびその他の開口部が主な役割を果たすという点で非常に特殊です（エンドオープニング、および倍音を変更するために時々使用される追加のオープニング）。また、パイプの材料特性が音にどのように影響するかがよく理解されているため、木製または金属パイプのいずれかの特性を模倣するように印刷されたパイプを設計することができます。

共鳴器の剛性が楽器の音にどの程度の役割を果たしているかによっては、ひょうたんシェルの機械的特性の一部（剛性など）を印刷された形状に複製する必要がある場合があります。したがって、プリントの内側はひょうたんの内側の形状になりますが、外側ははるかに遠くする必要があり、それから、充填率は充填形状と同様に重要な役割を果たします。

ひょうたんの内部の形状は、いくつかの寸法を測定し、3DモデラーまたはCADで内部表面を彫刻することで近似できます。3Dスキャンは、手間をかけずに安く実行できる場合を除き、ほとんど必要ありません。

フルサイズの楽器も印刷する必要があります。そのため、これは使用する材料と印刷時間の点で安くはありません。私は、3つのシェルの厚さ：0.5、1.0、1.5インチ、および3つの充填率：20％、35％、50％で印刷機器のベンチマークを行います。すべてに3つの境界層と立方体のインフィルがあります。高いインフィルを備えた厚さ1.5インチのシェルは、それらの中で最も硬くなります。

楽器が「正しい」と聞こえる場合、それがどのように形作られているかと、それが作られている素材がどのようにレイヤー化されているか、または共鳴していないかと関係があります。いくつか例を見てみましょう。

金属、注型樹脂、および硬材はすべて非常に高密度で、共鳴を減衰させるための空洞がほとんどない（ほとんどない）。これにより、形状だけで曲が変わるので、楽器を作るための古典的な選択肢になります。

バルサ材は非常に軽くて脆く、非常に粒子が粗く、共鳴するはずの木材の内部に空洞を作り、共鳴を大きく変えます。

ひょうたんがどのように構成されているのかは正確にはわかりませんが、パーカッションのパーパスでは、3Dプリントは低充填のために硬い木材側よりも中空側に多くあります。非常に高密度（35％以上）のプリントは、固体樹脂キャストと同様の特性を持つことができますが、これは使用するフィラメントとプリンターのタイプによって異なります。

妥協点を探しましょう！

私自身の楽器の経験から、クラシックには炭素繊維強化樹脂製の楽器があります。広いストロークで、これらは、型に押し込まれた炭素繊維マットの上に樹脂を注型することにより製造され、研磨され、研磨されました。言い換えると、炭素繊維フィラメントの3Dプリントは、非常に研磨性が高く、プリントするためにルビーのようなノズルを必要とする場合でも、FDMシーンに存在します。

適切なインテリアデザイン（つまり、プリント内に空洞を分離しないストラットのみを含むほぼ中空のプリント）を使用すると、カーボンファイバープリントに樹脂が充填され、3Dプリントされた複合材料となり、より近い音が得られる可能性があります極端な耐久性を提供しながら、ひょうたんに。

ただし、このようなデザインでは、最初の印刷が開始されるまでに何時間もかかります。その上、炭素繊維の印刷は専門的なものであり、多くの印刷店が定期的に実行または実行することはできません。そして最後に、「ひょうたんの殻」に樹脂を充填する後処理は非常にデリケートなプロセスであり、その後、内層と外層をコーティングしてから調整します。

補遺

数か月後、この質問が浮かび上がった後、私はこれの設計で使用されるかもしれないいくつかのことを理解しました：

• 装甲の薄いシェル。これについて次のことを考えてください。最も内側になる2枚または3枚のシェルシック壁を印刷します。次に、音が適切になるまで、樹脂とカーボンファイバーのマットで補強します。これにより、ひょうたんをある程度調整することができます。

• ソリッドプリント、スライド式。モデルを取り出してしっかりと印刷することもできますが、デザインには、外部からアクセスできるツリーのような中空のスペースを含めることができます。注射器で。これらの穴から樹脂を押し込むと、ひょうたんの中に硬い樹脂の静脈ができ、それが曲を変えて強化する可能性があります。

• 後処理。樹脂を少し無視すると、PLAのひょうたんをオーブンでしばらく硬化させることで、PLAのひょうたんをより安定させることもできます。約100°Cで約1時間焼くことに成功しました。これにより異なる材料の弾性率がどのように変化するかについての詳細は、CNCキッチン：薄壁とPLAアニーリングとアニールされたPLAの変更をお勧めします