[S-072] サブウーハー試作4号機（3Dプリンターでの振動板製作）

連載しているサブウーハー製作も、いよいよ試作4号機まで来ました。

今までの試作を通して、
立体的な補強構造を付与し、振動板の「構造剛性」を高めることが、優れた低音再生のために必要だということが分かってきました。


＜立体的な補強構造をもつ振動板（試作2号機より）＞




いかにして、補強部材を製作するか。

立体的な補強構造が大切なことは分かってきましたが、
問題はその製造方法です。

試作2号機ではハンドメイドで作りましたが、
この方法では時間がかかるだけでなく、製作に相当な修練が必要です。


もっと簡便かつ正確に作れる方法はないか？

思い立ったのが、3Dプリンターの活用です。



3Dプリンターは、CADソフトで作成した図形を自動で作製してくれます。
上記は、小さな箱を作ってみたときの写真です。

高硬度なPLA素材で作った製作物は、強度も十分にありました。

また、かなり細かな構造も作ることができるので、
作り込みを行えばかなり良い線まで行けそうです！




まずは、試作。

まずは3Dプリンターの習得も兼ねて、8cmフルレンジ用の補強部材を作製してみました。



左側が最初期のもの。形状はシンプルなリング型。
結果は大失敗。不用意な補強構造が強い共振を生み出してしまい、聞けたものではありませんでした（汗）

いくつか試行錯誤をした中で、良好だったのが写真右の構造。
「富士山」をひっくり返したような構造で、コーン紙の広範囲で強度アップを図ることができます。

実際の音も癖は少なく、この形状をベースに検討を続けることにしました。




想像力との戦い！

3Dプリンターを手に入れたからといって、
すぐに正解の構造が思い浮かぶわけではありません。



試作品を作っては聴き、また少し構造を変えてトライする...
これを何か月も続けました。



一番良かったのは、写真中央の構造。
低音の力感、制動力、音色。どれも群を抜いて優れていました。

例えるのなら、ベースギターの指の動きが見えるような描写力があると言えば良いでしょうか。

バスドラムの風圧を感じるアタックも、迫力十分。
単に音が出ているだけでなく、低音の始まりから終わりまでの音圧変化を克明に描く能力が備わっていました。


補強構造としては、こんな感じ。




表から見るとシンプルですが、どんな方向からの応力にも耐えられるよう、裏側には複雑な構造を作り込んでいます。
（※現在 最終ver.に向けて改良中）




補強部材としての能力は？

一つ疑問が浮かぶとすれば「3Dプリンターで造形できるプラスチック素材で、本当に補強ができるのか？」という点です。

答えは、YESでもあり、NOでもあります。

このことは周波数特性を見ると、簡単に説明ができます。


1kHz以上の帯域で、大きなピークディップ発生しており、
中高音域ではプラスチック部材は強度を失い、共振してしまうことが分かります。

中高音域まで完全に共振を制御したいのであれば、プラスチックでなく、金属などのもっと硬度の高い素材を活用することが求められるでしょう。


しかし、全く使えないのか？というと、それもNOです。

その理由は、一番最初に説明した「非軸対称振動（釣鐘動）」がヒントになります。


先日の日記で、低域の解像度を落とす主要因として、
100～500Hzで起こる横方向（赤矢印）の共振があること説明しました。

つまり、低域の解像度を上げるには、
中低音域の剛性を上げればOKなのです。

今回製作した補強部材は横方向の応力に強く、
中低音域の共振を直接的に抑え込む形状となっています。

この帯域であれば、プラスチック素材であっても、十分に剛性を発揮することができ、
試聴でもその効果を十分に確認することができました。





3Dプリンターの導入で、今までにない完成度のユニットを作ることができました。
「構造剛性」をしっかりと引き上げ、より質の高い低音を作る土台が出来たといえるでしょう。


次回は、エンクロージュアの作り込みについて、お話します。
お楽しみに♪