Панель в машине переделывается третий раз, СЧ динамик опять надо повернуть на пару градусов, а выклеивать новый подиум из стеклопластика неделю. Вот тут и приходит мысль: нарисовать деталь в CAD, распечатать за вечер, примерить, поправить и распечатать снова. Так 3D-печать и зашла в автозвук.
Случай из машины: панель в Mark X
У меня в Toyota Mark X СЧ динамики ESB 9.4m стоят в панели и работают на переотражение от лобового стекла, во фри-эйр, от ~150 Гц. Такая схема очень чувствительна к углу: пара градусов меняет, как звук отражается от стекла и куда поднимается сцена. Панель переделывали несколько раз, и площадки под СЧ сделали 3D-печатными.
Вторая задача была хитрее. Динамик во фри-эйр излучает и вперёд, и назад, в полость под панелью. Если тыльная волна выходит к слушателю рядом с фронтальной, они гасят друг друга на низах полосы, и получается акустическое замыкание. Против этого в панель встали 3D-печатные элементы, которые разделяют фронт и тыл динамика. Напечатать деталь под точную форму панели оказалось проще, чем выклеивать её.
Для меня главное в 3D-печати даже не форма, а скорость итераций. Нарисовал, распечатал, поставил, послушал, поменял угол в модели, распечатал снова. Со стеклопластиком каждая такая итерация стоила бы дней.
Какой пластик выдержит машину?
Салон на солнце летом нагревается сильно, а панель под лобовым стеклом нагревается сильнее всего. Поэтому главный параметр пластика это температура, при которой он начинает размягчаться (ориентир даёт температура стеклования).
| Пластик | Температура стеклования, ориентир | Для машины |
|---|---|---|
| PLA | ≈ 55–60 °C | Только для примерки и макетов, в панели на солнце поплывёт |
| PETG | ≈ 75–80 °C | Для деталей в дверях и в тени, в панели с осторожностью |
| ABS | ≈ 100–105 °C | Подходит для панели, но печатать сложнее (усадка, запах) |
| ASA | ≈ 100 °C | Как ABS, плюс устойчив к ультрафиолету |
| Нейлон, композиты с волокном | Зависит от марки | Прочно и жёстко, но нужен принтер с закрытой камерой |
На графике видно, почему PLA годится только для примерки: он размягчается примерно на 40–45 °C раньше, чем ABS и ASA.
Точные цифры смотри в паспорте конкретного филамента: у разных производителей они отличаются.
Как сделать печатную деталь прочной и без звона?
Напечатанная деталь внутри не сплошная: снаружи несколько периметров, внутри заполнение сеткой. Для площадки под СЧ динамик это важно: полая деталь с тонкими стенками звенит. Увеличивай число периметров и процент заполнения в зоне крепления динамика, а в крупных плоских участках добавляй рёбра прямо в модели.
Деталь FDM прочнее вдоль слоёв и слабее поперёк: слои могут расслоиться. Ориентируй модель на столе так, чтобы нагрузка от винтов и вибрации шла вдоль слоёв. Резьбу под винты лучше делать закладными гайками или вплавляемыми втулками, а не саморезом прямо в пластик.
Пластик легче МДФ, и собственные резонансы у тонкой печатной стенки выше и острее. Помогает заливка полостей эпоксидкой или пеной, наклейка вибродемпфера, комбинация с МДФ-кольцом. Для мидбаса, который тянет дверь на себя с большой силой, печатная деталь чаще идёт как переходник, а основа остаётся из дерева (см. МДФ и фанера).
Модель рисуют по замерам панели, штангенциркулем и шаблонами. Сложные поверхности можно отсканировать. На практике первая печать почти всегда не садится идеально, на это и рассчитан процесс итераций.
Где 3D-печать лучше других материалов?
- Площадки под СЧ и твитеры со сложным углом.
- Переходники между штатным местом и динамиком другого размера.
- Перегородки против акустического замыкания в панели.
- Небольшие закрытые корпуса и волноводы, где форма важна до миллиметра.
- Декоративные решётки и рамки (про них подробнее в статье защитные сетки).
Там, где нужна большая жёсткая плоскость, кольцо под тяжёлый мидбас или крупный корпус сабвуфера, фанера, МДФ и стеклопластик пока выигрывают по цене и надёжности.
На соревнованиях судьи по инсталляции смотрят на аккуратность и надёжность, а не на технологию. На SQC у меня 2 место за инсталляцию, и печатные детали в панели этому не помешали: важно, чтобы они были сделаны чисто и держались. На звук влияют угол и направленность, которые деталь задаёт динамику, и то, звенит ли она сама. Способ изготовления тут вторичен.
Когда показываю печатные площадки в чате, следом почти всегда прилетают такие вопросы.
Смысла печатать корпус сабвуфера почти нет, хотя технически это возможно. Корпус на десятки литров не помещается на стол обычного принтера. Да и у больших тонких печатных стенок резонансы выше и острее, чем у МДФ. Для сабвуфера фанера, МДФ и стеклопластик выходят дешевле и надёжнее. 3D-печать хороша для небольших закрытых объёмов под СЧ динамики и твитеры, где форма важнее размера.
Для деталей автозвука хватает обычного FDM-принтера, если печатать PLA для примерки и PETG для деталей в тени. Для ABS и ASA, которые выдерживают жару в панели, нужен принтер с закрытой камерой: без неё такие пластики дают усадку и коробятся. По размеру стола ориентир простой: площадка под СЧ динамик или твитер должна помещаться целиком, чтобы не склеивать её из частей.
Да, волновод для твитера на 3D-принтере напечатать можно, и это один из удачных случаев: форма раскрыва влияет на диаграмму направленности, а модель легко поправить и перепечатать. Ступеньки от слоёв толщиной 0,1–0,2 мм намного меньше длины волны даже на 20 кГц, где она около 17 мм. Финальный волновод печатай из термостойкого пластика и проверяй замером с конкретным ВЧ динамиком.
Печатная площадка влияет на звук СЧ динамика через угол установки и через собственные резонансы. Пара градусов при установке в панель меняет отражение от лобового стекла и высоту сцены. Тонкая полая деталь может звенеть, поэтому в зоне крепления увеличивают число периметров и заполнение, а полости заливают эпоксидкой или пеной. Сделанная жёстко и чисто, печатная площадка звучит не хуже деревянной.
Печатные площадки хороши, когда ты уже понимаешь, что хочешь получить: оформление, угол, полосу динамика. Если это ещё не решено, начни с шага «Выбор оформления для динамиков», а потом берись за CAD.
Рисуешь модель площадки под свою машину? Скинь в Telegram-чат EBAEVSQ, там есть люди, которые печатают детали для инсталляции и подскажут по пластику и настройкам.
Источники
- Л. Беранек, «Акустика» (русский перевод, 1965)
- А. П. Ефимов, А. В. Никонов, М. А. Сапожков, В. И. Шоров, «Акустика. Справочник», 1989
- С. Д. Бать, «Любительские громкоговорители»
См. также: подиумы, free air, СЧ динамик, акустическая линза, ранние отражения.