在水下环境中进行超声衰减的3D打印结构
Weilian Gao1, Yunyou Hou1, Fenglong Shang1
1School of Mechanical Engineering, Jiangnan University, Wuxi, China.
3D printing and additive manufacturing
|February 23, 2024
概括
有空气腔的3D打印结构有效地减弱了水下超声波. 使用增材制造的可调设计优化了通过控制的腔体分数和接口工程来优化声波吸收.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 声学 声学 在声学上
- 添加剂制造 添加剂制造 添加剂制造
背景情况:
- 超声波减弱对于水下应用至关重要.
- 设计具有可调节声学特性的材料仍然是一个挑战.
- 3D打印提供了对复杂结构的精确控制.
研究的目的:
- 为了研究3D打印有空气腔的结构的超声波衰减能力.
- 确定影响衰减性能的关键结构和材料因素.
- 展示增材制造在设计优化声学超材料方面的潜力.
主要方法:
- 开放或封闭的空气腔结构是使用直接墨水写作 (DIW) 与聚二甲基 (PDMS) 和化沉积建模 (FDM) 与热塑性聚氨 (TPU) 制造的.
- 系统地检查了这些3D打印结构在水下环境中的超声波衰减能力.
- 分析了包括间隙围,空气腔部分,材料接口和材料特性在内的因素.
主要成果:
- 衰减性能由间隙围,空气腔部分,材料接口相互作用和材料特性来决定.
- 3D打印允许方便地操纵腔体体积分数 (例如,导线尺寸,表面密度),以实现可调的减弱.
- 增加接口相互作用的几何设计,如三角形状,显著提高超声波衰减.
结论:
- 通过3D打印技术,可以设计具有可调节超声波衰减特性的结构.
- 优化声学超材料可以通过控制空气腔部分和采用接口工程来实现.
- 卷曲的结构接口设计,完全由增材制造量身定制,为大幅度减弱增强提供了一种新的方法.
