خواص آكوستيكي صفحات ميكرو متخلخل زيست‌تخريب‌پذير ساخته‌شده از كامپوزيت‌هاي تقويت‌شده با الياف چوب‌پنبه به روش چاپ 3 بعدي

Acoustic properties of 3D printed bio-degradable micro-perforated panels made of Corkwood Fiber-Reinforced composites

جاذب‌هاي پانل ميكرو متخلخل (MPP) نويدبخش نسل بعدي جاذب‌هاي صوتي هستند چراكه از مزاياي قابل‌توجهي نسبت به ساير جاذب‌هاي متخلخل برخوردارند. در اين پژوهش به بررسي عملكرد صوتي جاذب‌هاي ميكرو متخلخل ساخته‌شده از كامپوزيت زيست‌تخريب‌پذير پلي لاكتيك اسيد تقويت‌شده با الياف طبيعي چوب‌پنبه (PLA/Corkwood) توسط فناوري چاپ 3 بعدي خواهيم پرداخت. روش كار: ابتدا مشخصات ابعادي پارامترهاي مؤثر در عملكرد صوتي جاذب MPP تعيين شد و سپس كليه نمونه‌ها به‌وسيله دستگاه پرينتر سه‌بعدي Zortrax M200 و به روش مدل‌سازي ته‌نشيني لايه‌هاي مذاب (FDM) ساخته شدند. ضريب جذب برخورد نرمال نمونه‌ها با استفاده از لوله امپدانس آكوستيكي مطابق استاندارد ISO 10534-2 در محدوده فركانسي 64 تا 1600 هرتز اندازه‌گيري شد. در ادامه اثر 4 پارامتر هندسي شامل قطر حفرات، ضخامت صفحه، ميزان تخلخل و اندازه فاصله هوايي بر روي ضريب جذب موردمطالعه قرار گرفت. يافته ها: بر اساس يافته‌هاي اين پژوهش، بيشترين مقدار متوسط ضريب جذب صوتي (SACA) مربوط به جاذب SL-MPP 12 با مقدار 0.28 است به‌طوري‌كه در فركانس 804 هرتز بالاترين جذب صوتي معادل 0.91 را دارد. يافته‌هاي مطالعه پارامتري نشان داد، با افزايش قطر حفرات مقادير پيك جذب و متوسط ضريب جذب كاهش مي‌يابد. افزايش ضخامت صفحه MPP باعث مي‌شود پيك جذب به سمت محدوده فركانس‌هاي پايين‌تر حركت كند. كاهش ميزان تخلخل باعث افزايش مقادير پيك جذب و ميانگين جذب صوتي مي‌شود و فركانس داراي بيشترين جذب نيز به سمت محدوده فركانس‌هاي بالاتر حركت مي‌كند. همچنين فركانس تشديد صوتي به عمق فاصله هوايي پشت صفحه بستگي دارد. تغيير در عمق فاصله هوايي از 30 ميلي‌متر به 70 ميلي‌متر فركانس تشديد را بيش از 35 درصد كاهش داد. نتيجه گيري: ساخت جاذب‌هاي آكوستيكي پايدار با بهره‌گيري از فناوري چاپ 3 بعدي اين امكان را به ما مي‌دهد تا اين‌گونه جاذب‌ها با كيفيت و سرعت بيشتر نسبت به ساخت با روش‌هاي سنتي مانند روش ميكس و پرس حرارتي توليد شوند.

Micro perforated panel (MPP) absorbents promise the next generation of sound absorbers as they have significant advantages over other porous adsorbents. In this study, we will investigate the acoustic performance of MPP absorbents made of biodegradable polylactic acid composite reinforced with natural corkwood fibers (PLA/Corkwood) by 3D printing technology. Material and Methods: First, the effective dimensional characteristics of the parameters were determined, then, all of the samples were fabricated by the Zortrax M200 3D-Printer using the FDM method. The normal incidence sound absorption coefficient of the samples was measured using an acoustic impedance tube according to ISO 10534-2 in the frequency range of 64 to 1600 Hz. Then the effect of four geometric parameters, including hole diameter, panel thickness, perforation ratio, and air gap depth, on the absorption coefficient was studied. Results: The findings show that the SL-MPP 12 absorbent has the highest average sound absorption coefficient (SACA) with a value of 0.28, so that at a frequency of 804 Hz it has the highest sound absorption equal to 0.91. The parametric study found that as the hole diameter increased, the values of peak adsorption and average absorption coefficient were decreased. Increasing the MPP thickness causes the absorption peak to move towards the lower frequency range. Decreasing the perforation ratio increases the peak absorption values and the average sound absorption, and the frequency with the highest absorption also moves towards the higher frequency range. The resonant frequency also depends on the depth of the air gap behind the screen. Changes in air gap depth from 30 mm to 70 mm reduced the resonant frequency by more than 35%. Conclusion: Using 3D printing technology, sustainable MPP can be fabricated with more quality and in less time than traditional methods such as mixing and heat pressing.