Brevet FR3077671A1 — publié le 20190809

- 1 - La présente invention concerne un module d'amplification d'absorption acoustique (1) au sein d'une cellule acoustique de base ellipsoïde de révolution (2), appliquée au procédé de fabrication de l'impression 3D. La conception des cellules d'absorption acoustique est très ancienne. On en trouve la mention dès l'Antiquité dans le traité De Architectura de Vitruve, sous le nom de « echea ». Le procédé a été ensuite décrit et analysé scientifiquement comme « résonateurs de Helmholtz » par Hermann von Helmholtz (1821-1894). Sa fonction acoustique reconnue est la réduction du TR60 (temps de réverbération) pour une bande de fréquences donnée. Le dispositif selon l'invention apporte un accroissement d'efficacité du phénomène 10 masse-ressort par rapport au système antique. Il comporte une membrane d'imm d'épaisseur (2), circulaire fixée en un point du diamètre le plus large à l'intérieur d'une cellule acoustique de forme obligatoirement ellipsoïdale de révolution (1). La cellule est ouverte d'un seul côté sur son axe de révolution. Le diamètre d'ouverture (3) et la longueur du col (4) varient selon les bandes de fréquences concernées. Mais le module vibratoire complémentaire, quant à lui, 15 reste le même. Le point de fixation de la membrane au sein de la cellule doit être suffisamment petit pour laisser à la membrane sa fonction vibratoire de ressort, amplifiant cette qualité en partie assurée par le volume d'air à l'intérieur de la cellule. L'invention, formée dans un seul et même matériau solide, concerne aussi ce positionnement d'implantation de la dite membrane afin de 20 pouvoir fabriquer ce système selon le procédé d'impression 3D. La figure 1 représente en coupe le dispositif de l'invention. La figure 2 représente en 3D le dispositif de l'invention. Ce procédé a été mis en oeuvre et testé expérimentalement afin de pouvoir être 25 incorporé dans des structures d'épaisseur inférieure ou égale à 3 cm. Après calcul du volume minimal nécessaire à une cellule acoustique type, l'équation de l'ellipsoïde de révolution de référence retenue est 40x2+ 40y2 100z2 = 1, unité de mesure en mètres. Ceci correspond à une cellule (1) de 5 cm de diamètre sur 2 cm de hauteur. La membrane (2) est un cylindre de lmm d'épaisseur et de 4,2 cm de diamètre : ces dimensions sont suffisantes pour obtenir un 30 système acoustique efficace sur la bande de fréquence de 100 Hz à 4000 Hz. Seules varient le diamètre du tube d'ouverture (3) et sa longueur (4) pour obtenir des cellules efficaces. L'efficacité de la cellule acoustique munie de membrane vibratoire est indépendante du matériau utilisé. Deux séries de tests ont été menées successivement strictement dans les mêmes 35 conditions d'expérimentation et de mesures : avec des cellules sans membranes d'une part et - 2 - avec des cellules munies de membranes vibratiles (l'invention) d'autre part. Le système cellule-membrane a été fabriqué par une imprimante professionnelle 3D Markforged Mark X à double extrudeurs ; les caractéristiques du PETG (polyéthylène téréphthalate) utilisé sont présentées d-dessous : - Densité (kern3) : 1,27 - Module de Young : 2460 MPa - Température de déflection à la chaleur 80*C à 1,8 MPa Le protocole de test, qui permet d'étudier les propriétés acoustiques des cellules 10 acoustiques pour les fréquences audibles, est un tube à ondes stationnaire muni de microphones. Le diamètre de tube de transmission utilisé est de 200 mm, et les micros omnidirectionnels de haute sensibilité (DPA 4060). L'analyse fréquentielle des enregistrements obtenus s'est faite au moyen du logiciel ADOBE AUDITION C55.5. Exemple de résultats obtenus : les mesures du TR60 à 1078 Hz et les calculs du 15 coefficient d'absorption alpha-Sabine des cellules ont donné ai = 0,96 sans membrane et a2 = 1,08 avec membrane, soit une amélioration de plus de 12%. Suivant les fréquences étudiées, cette amélioration varie de 10 à 17%. Ces résultats analogues ont été obtenus aux fréquences 125Hz, 250Hz, 460Hz et 2100Hz. Le dispositif selon l'invention concerne particulièrement la conception de surfaces 20 techniques pour le réglage de l'acoustique interne des bâtiments. Ce procédé a été conçu spécifiquement pour un développement industriel selon la technologie de l'impression 3D, permettant, par exemple, de réaliser des panneaux acoustiques haute performances y compris en milieu humide lorsque le matériau d'impression REVENDICATIONS1) Dispositif permettant l'amélioration des performances acoustiques d'une cellule acoustique du type résonateur de Helmholtz, caractérisée par l'adjonction d'une membrane interne vibratile. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la forme géométrique la plus adaptée de la cellule acoustique type (1) est l'ellipsoïde de révolution, permettant l'implantation d'une membrane interne (2) de surface maximale. 3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par la forme cylindrique d'épaisseur lmm de la membrane interne (2). 4) Dispositif selon la revendication 1 et 2 caractérisé en ce que la membrane (2) est fixée en un point du diamètre le plus large de l'ellipsoïde de révolution (1). 5) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'ensemble du procédé est formé dans un seul et même matériau solide. 6) Dispositif selon les revendications 1 et 5 caractérisé par le fait que le procédé de fabrication pour lequel est conçu l'invention est la technologie de l'impression 3D.20