Корпус акустики из пластика (часть 3)

Wilson Benesch

Wilson Benesch

Тонкостенные легкие пластмассы, полученные литьем под давлением, дают разработчикам больше гибкости для достижения эстетических и эффективных целей сборки, но за счет звуковой целостности.

Корпус акустики из пластика

Мы сталкиваемся с дешевыми пластиковыми саундбарами из хлипкой тонкостенной пластиковой конструкции и звуком настольного радио. Возможно, телевизоры с большим экраном достаточно отвлекают внимание от некачественного звука, но динамики Bluetooth, встроенные в стены и потолок динамики, наушники, а также смарт-колонки обычно изготавливаются из литого под давлением пластика. ABS, HIPS, PC, Poly и другие простые материалы доминируют в современных корпусах динамиков.

аудиофил Левчук Александр Николаевич©
Левчук Александр Николаевич->

Тем не менее, воспроизведение звука и воспринимаемое качество напрямую зависят от материалов и конструкции корпуса. В первой части серии статей мы обсуждали, что, помимо акустической эстетики, резонансы корпуса ухудшают акустическую обратную связь акустических характеристик, когда корпус способствует пиковому отклику акустической системы, и эти пики вызывают акустическую обратную связь в звуковых системах с открытым микрофоном.

фрактальный диффузор на акустике коаксиальной
фрактальный диффузор на акустике коаксиальной

Более высокий тангенс дельта, который представляет собой поглощение внутренней энергии внутри самого материала, удерживает добротность резонансов прирученной. Понизьте добротность пиков громкоговорителя за счет более героического оребрения в нужных местах и/или более сильно демпфированных материалов, и это обеспечивает большее усиление перед обратной связью.

Корпуса должны подавлять колебания, которые проходят через них, и обеспечивать более высокие потери при передаче звука (показатель того, насколько хорошим барьером является корпус для предотвращения прохождения звука через него). Более высокая жесткость необходима для передачи резонансов на более высокие частоты, где ими легче управлять.

Для улучшения акустики изделий, изготовленных методом литья под давлением, которые уже имеют инструмент, очевидным решением является выбор более демпфирующего пластика. Но не так быстро. В реальном мире замена пластиковых смол может быть сложной, поскольку форма детали может измениться даже при использовании одного и того же инструмента из-за усадки после формования.

Акустика или наушники
Акустика или наушники

Другие характеристики, кроме демпфирования, также имеют значение — не забывайте об ударной вязкости, текучести в инструменте, чувствительности к влаге (некоторые пластики требуют хранения с контролем влажности, большего времени высыхания в бункере и так далее.

Испытание материалов

У Eastman Chemical есть два термопласта с более высоким демпфированием, чем у поликарбонатов и АБС. Его сополиэфир Tritan имеет хороший внешний вид, прозрачность, ударную вязкость, гидролитическую стабильность, термостойкость и химическую стойкость. Не содержит BPA (пластификаторов), поэтому контакт с кожей, наушниками или едой не является проблемой, и даже формованное высвобождение получено из растительных источников.

акустика Definitive Technology Demand D11 сверху
акустика Definitive Technology Demand D11 сверху

Eastman Trēva — это инженерный биопластик на основе целлюлозы, который обеспечивает превосходное демпфирование и снижает воздействие на окружающую среду. Trēva химически устойчива, стабильна в размерах, обладает отличной текучестью и не содержит BPA. Компания Eastman провела акустические испытания формованных наушников-вкладышей с использованием кумулятивного спектрального затухания (CSD), трехмерного водопада и общего гармонического искажения (THD) вместе с экспертной группой слушателей, чтобы оценить влияние материалов на резонанс, искажения и чувствительность восприятия.

Коэффициенты потерь при демпфировании сравнивались для сополиэфира Eastman Tritan, технических биопластиков Eastman Trēva и существующих поликарбонатов (ПК) и АБС-смол. Генератор частоты создавал вибрацию в центре прямоугольных испытательных стержней. Акселерометр измерял движение каждого стержня по мере того, как входная вибрация проходила через деталь. Коэффициент потерь при демпфировании (тангенс дельта) определяли путем сравнения возможностей демпфирования колебаний при прямом сравнении различных испытуемых материалов, отлитых с одинаковой геометрией. Тритан и целлюлоза (Trēva) продемонстрировали более быстрое время осаждения по сравнению с ПК и АБС с более коротким временем осаждения.

Polk Audio T15 акустика

Компания Eastman также провела субъективное тестирование слушателей, чтобы определить, приносит ли изменение материала корпуса ощутимую пользу звукоинженерам, дизайнерам и потребителям. Для опытных слушателей различия между наушниками-вкладышами (IEM) были «тонкими, но слышимыми и последовательными».

Акустика из пластика

В других интересных комментариях отмечены такие различия, как: уменьшение шипения, смягчение резонанса и уменьшение «шумности». Большинство улучшенных ощущений слушателей в пользу сополиэфира и целлюлозы коррелируют с более быстрым затуханием графиков водопада и снижением THD. Eastman продолжит эту работу, начав с понимания других областей применения, в которых материалы, поглощающие вибрацию, могут улучшить качество звука и принести пользу своим клиентам. INEOS Styrolution представляет эстетические и конструкционные термопластичные композиты Stylight для низкочастотных динамиков, среднечастотных диффузоров и компактных широкополосных динамиков для интеллектуальных динамиков и звуковых панелей.

Stylight представляет собой термоформуемый лист (позитивные и негативные формы). Лист состоит из двух ключевых компонентов: ткани (например, тканого углеродного волокна или тканого стекла) и смолы (например, сополимеров стирола) для корпусов и, совсем недавно, полипропилена для диффузоров динамиков.

SEAS CURV
SEAS CURV

Очевидно, что оптимальная толщина листов Stylight для корпусов и динамиков будет отличаться в диапазоне от 0,25 мм до 2 мм. В то время как волокнистая ткань играет ключевую роль в механических характеристиках материала, полимерная матрица оказывает большое влияние на эстетику поверхности детали. Stylight предлагает низкую «волнистость поверхности», что позволяет получать глянцевые поверхности прямо из форм, но его также легко красить или декорировать фольгой. Полупрозрачность натурального StyLight позволяет подсвечивать поверхности или создавать «стиль углеродного волокна». Stylight — это новое сочетание эстетической и структурной жесткости, малого веса и рентабельности производства.

Термореактивные и термопласты

Термореактивные пластмассы и термопласты имеют очень разные свойства, и в бытовой электронике термопласты занимают львиную долю рынка. Термопласты можно переплавить обратно в жидкость, тогда как термореактивные пластмассы отверждаются до постоянного твердого состояния. Думайте о термопластах (HIPS, ABS, PC, PP, нейлон и т. д.) как о сливочном масле — масло можно расплавлять и охлаждать несколько раз, чтобы придать ему различные формы.

Усилитель мощности по мотивам Krell KSA-150
Усилитель мощности по мотивам Krell KSA-50

Термопласты обычно изготавливаются методом литья под давлением в фасонные детали, хотя термопласты могут быть связующим для тканого стекла, кевлара, углеродного волокна и лент. Как только будет достигнуто конечное состояние, любой дополнительный нагрев приведет к обугливанию. Термореактивные пластмассы содержат полимеры, которые сшиваются друг с другом в процессе отверждения, образуя необратимую химическую связь. Процесс сшивания устраняет риск повторного плавления или деформации продукта при воздействии тепла.

Массивно-формованные и листовые реактопласты

Композитный компаунд, формованный в массе (BMC) (спрессованный из стекловолокна, талька, слюды и т. д.), можно формовать в корпусах. BMC традиционно подвергались компрессионному формованию в положительном и отрицательном инструментах со временем отверждения, превышающим время отверждения термопластов. BMC предлагает хорошие акустические характеристики, отчасти благодаря материалу высокой плотности и легко формованным ребрам, что делает его практичным для закругленных краев и перегородок.

Как улучшить звук настольной акустики
Как улучшить звук настольной акустики

Давным-давно этот материал успешно использовали такие бренды, как Polk и NHT. В наши дни продукты, чувствительные к стоимости (звуковые панели, умные колонки и встраиваемые в стены), не могут защитить более высокую стоимость товаров по сравнению с недорогим АБС-пластиком и другими тонкостенными пластиками, изготовленными методом литья под давлением. Серьезные звуковые панели более высокого класса с иммерсивным звуком, похоже, хорошо подходят для этих материалов.

Industrial Dielectric (IDI)

является давним производителем материалов BMC и SMC. Инженеры IDI расширили свою линейку конструкционных термореактивных композитов (STC), представив Fortium, композитный материал с высоким содержанием стекла, и Ultrium, композитный материал на основе углеродного волокна. Fortium и Ultrium STC позволяют разработчикам продуктов и инженерам преодолеть разрыв в стоимости и производительности между менее эффективными традиционными материалами (например, металлом) и более дорогими композитными материалами. Fortium и Ultrium обладают исключительной жесткостью и прочностью, а STC обеспечивают большую гибкость конструкции по более низкой цене, чем усовершенствованный композит, и при гораздо меньшей плотности, чем металл.

Усилители и акустика подбор
Усилители и акустика подбор

A.Schulman, давно зарекомендовавший себя поставщик смол для производства акустических систем, предлагает обширную линейку термореактивных материалов, как BMC, так и SMC. Сейчас A.Schulman приобретен LyondellBasell, одной из крупнейших компаний по производству пластмасс, химикатов и нефтепереработки. Композит из стекловолокна Premi-glas Vinylester призван конкурировать с магниевыми сплавами в большей степени, чем с пластмассами, полученными литьем под давлением.

Демпфирующие свойства Premi-Glas были протестированы, чтобы иметь вдвое лучшее демпфирование по сравнению с чистым магнием и двумя сплавами магния (AZ91, AM50, Cp-Mg). Компания Globe Plastics занимается изготовлением корпусов динамиков, рупоров и других деталей методом формования BMC, и ее продукция хорошо зарекомендовала себя на рынке аудиотехники. Этот материал устойчив к экстремальным температурам и достаточно устойчив к атмосферным воздействиям для громкоговорителей, стационарно установленных на открытом воздухе.

Monster S16-4 XLN
Monster S16-4 XLN

Гоночные автомобили и автомобили мечты от Lamborghini, Ferrari, McLaren и других компаний имеют высокое содержание углеродного волокна. На протяжении многих лет инженеры гастролирующих акустических систем, сведенные с ума требованиями к конструкции огромных линейных массивов, обращались к композитным материалам из углеродного волокна для создания жестких, легких и хорошо демпфированных корпусов. Эта конструкция была кошмаром для соединений, динамиков и крепежных деталей.

А есть Maezio, термопластический композит нового поколения, армированный непрерывным волокном (CFRTP) от Covestro. Изготовленные из углеродных или стеклянных волокон, смешанных с поликарбонатом (ПК), термопластичным полиуретаном (ТПУ) или другими термопластическими смолами, продукты Maezio изготавливаются в виде однонаправленных армированных лент и листов для формованных секций, которые, например, обеспечивают легкий, прочный и эстетичный внешний вид. повязки на наушники.

Для деталей более глубокой вытяжки, таких как чашки наушников, нарезанный cMaezio можно отливать под давлением (из отходов производства листов). Covestro, ранее называвшаяся Bayer Material Science, является ведущим мировым поставщиком высокотехнологичных полимерных материалов. Компания Covestro рассмотрела основные вопросы, связанные с производством и использованием композитов, — рентабельность, масштабируемое производство высокопроизводительного и устойчивого материала.

ВЧ-динамик с помятым куполом
ВЧ-динамик с помятым куполом

Maezio работает с существующими инструментами для термоформования с высокой производительностью и низким временем цикла — функция, которая может быть жизненно важной, когда производственные масштабы составляют миллионы деталей в год. Другие производственные технологии, подходящие для Maezio, включают гибридное литье под давлением, автоматизированную укладку однонаправленной ленты и автоматизированную укладку волокна. Maezio предлагается с различными вариантами отделки: от цветных и текстурированных до черных и глянцевых, матовых и нетронутых однонаправленных волокон. Covestro предоставляет материалы Maezio для оценки конкретных приложений и подтверждающих испытаний.

Заводская оценка технологичности

Атрибуты, которые важны для завода при рассмотрении новых материалов, включают продолжительность цикла литья под давлением, совместимость с существующими инструментами (если пружинящая усадка отличается от существующей пластмассы, инструменты потребуют модификации), текучесть в инструментах , влагопоглощение (время высыхания в бункере) и стоимость материала в расчете на одну деталь. Другие проблемы варьируются от покраски (полипропилен имеет хорошие свойства, но есть причина,  его трудно приклеить или металлизировать). Пластмассы с углеродным или другим токопроводящим наполнителем блокируют прием антенны.

ВЧ динамик ELTAX Century 430
ВЧ динамик ELTAX Century 430

Для менеджеров по продукции необходимо учитывать такие факторы, как отделка поверхности, ударопрочность, устойчивость к температуре и акустика. Химическая стойкость важна, если продукт будет подвергаться воздействию пота, например, в носимых устройствах, и еще более жестким является очистка моющими средствами. Также существует спрос со стороны владельцев торговых марок и потребителей на электронные продукты с меньшим воздействием на окружающую среду и большей устойчивостью.

проигрыватель сверху усилителя клона FM711
проигрыватель сверху усилителя клона FM711

 

 

Похожие сообщение