CN103974183A - 一种基于3d打印技术的定制式耳机及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于3D打印的定制式耳机及其制造方法，所述耳机包括耳机壳体、硬质导音管、单元卡槽、发声单元、出声口连接装置、分频电路、封盖、线材插座；所述耳机壳体、单元卡槽、硬质导音管、封盖由3D打印机打印构成；所述分频电路与发声单元及线材插座相连接；所述发声单元安置于所述单元卡槽内；所述发声单元通过所述出声口连接装置与所述硬质导音管联通；所述封盖将耳机壳体封闭从而构成定制式耳机。本发明可精确控制定制耳机壳体的厚度与内部结构，机械特性与声学特性，能够优化导音管材料，并突破对软质材料的限制，同时大大降低人力、时间成本，大大提高定制耳机的良品率。

Description

一种基于3D打印技术的定制式耳机及其制造方法

技术领域

本发明涉及电声技术领域，更具体涉及一种基于3D打印的定制式耳机及其制造方法。

背景技术

传统的定制耳机全部手工制作，过程繁琐，需用到两次手工倒模工艺，时间成本高，材料浪费严重。耳机壳体通过选择性固化工艺制作，然而壳体形状因人耳而异，导致壳体厚度与内部结构无法精确控制，机械特性与声学特性难以优化，单元放置依靠人力经验，无法标准化。此外，导音管部分需二次成型加工，传统定制耳机制作工艺导音管只能采用软质材料，声学特性受限。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题就是克服上述现有技术中的缺陷，提供一种基于3D打印技术的定制式耳机及其制造方法，可精确控制定制耳机壳体厚度与内部结构，优化机械特性与声学特性，并突破导音管材料为软质材料的限制。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于3D打印技术的定制式耳机，该耳机包括：耳机壳体、硬质导音管、单元卡槽、发声单元、出声口连接装置、分频电路、封盖、线材插座；所述耳机壳体、单元卡槽、硬质导音管、封盖由3D打印机打印构成；所述分频电路与发声单元及线材插座相连接；所述发声单元安置于所述单元卡槽内；所述发声单元通过所述出声口连接装置与所述硬质导音管联通；所述封盖将耳机壳体封闭构成定制式耳机。

优选地，所述3D打印机打印构成的耳机壳体的壳厚为0.2-0.9mm。

本发明还提供了基于3D打印技术的定制式耳机的制造方法，该方法包括步骤：

步骤一：用医用硅胶对人耳进行全耳道倒模，采用医用膏状倒模硅胶填充人耳耳道以及耳甲腔，取得全耳道模型；

步骤二：使用精度为0.01mm以上的高精度三维扫描仪，对耳道模型进行扫描，在计算机中生成三维模型，转换成可编辑曲面网格文件；

步骤三：应用三维建模软件Rhino3D，根据耳道特征模拟切割模型，去除耳甲腔及耳道部分，并且利用三维建模软件Rhino3Dsmooth工具进行表面平滑处理；

步骤四：使用三维建模软件Rhino3D对模型进行抽壳，壳厚设置为0.2mm至0.9mm，通过Rhino3D软件测量计算出耳道弯曲角度、最小孔径、耳甲腔容积；

步骤五：根据上述测量计算结果，确定导音管弯曲程度、孔径，在Rhino3D软件中构建导音管特征，所述导音管喇叭出口为多个，形状为平行管状、号角状或倒号角状，确定发声单元安装位置，构建单元对接接口以及单元卡槽位置，所述接口为方形、矩形或椭圆形，所述单元卡槽距接口距离为单元长度的1.01至1.2倍；

步骤六：将上述步骤五处理模型结果导入光固化树脂快速成型设备，3D打印制造出耳机壳体；

步骤七：使用打磨抛光设备对上述3D打印制造出的耳机壳体内外表面进行处理；

步骤八：将平衡电枢式发声单元与耳机分频器焊接、安装声学阻尼，安装线材插座，安装隔音密封海绵，依次将发声单元与壳内对接口对接，并卡入步骤五所述卡槽；

步骤九：使用光固化树脂快速成型设备3D打印出壳体后盖，与上述壳体利用光固化树脂实现无缝对接封盖；

步骤十：使用医用光固化光亮漆对上述壳体表面进行镀膜处理。

(三)有益效果

本发明可精确控制定制耳机壳体的厚度与内部结构，机械特性与声学特性，能够优化导音管材料，并突破对软质材料的限制，同时大大降低人力、时间成本，大大提高定制耳机的良品率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明全耳道模型示意图；

图2是本发明3D打印模型图；

图3是本发明所构建导音管示意图；

图4是本发明所构建导音管示意图；

图5是本发明所构建导音管示意图；

图6是本发明所构建导音管示意图；

图7是本发明所构建导音管示意图；

图8是本发明发声单元安装示意图；

图9是本发明封盖示意图；

图10是本发明3D打印定制式耳机的完整结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

对耳道模型3D建模处理的工序：

采用医用膏状倒模硅胶填充人耳耳道以及耳甲腔，取得全耳道模型如图1所示。使用高精度三维扫描仪(精度0.01mm以上)对耳道模型进行扫描，在计算机中生成三维模型，转换成可编辑曲面网格文件。应用三维建模软件Rhino3D，根据耳道特征模拟切割模型，去除耳甲腔及耳道部分，并且利用三维建模软件Rhino3D smooth工具进行表面平滑处理，得到可3D打印模型如图2所示。

构建内部空间结构及导音管工序：

使用三维建模软件Rhino3D对模型进行抽壳，壳厚设置为0.2mm至0.9mm，通过Rhino3D软件测量计算出耳道弯曲角度、最小孔径、耳甲腔容积。根据测量计算结果，确定导音管弯曲程度、孔径，在Rhino3D软件中构建导音管特征，所述导音管喇叭出口可为多个，确定发声单元安装位置，构建单元对接接口以及单元卡槽位置，所述接口为方形、矩形或椭圆形，所述单元卡槽距接口距离为单元长度的1.01至1.1倍，如图3至图7所示。

打印制造壳体及内外表面处理工序：

将处理模型结果导入光固化树脂快速成型设备，3D打印制造出耳机壳体。使用打磨抛光设备对打印制造出的壳体内外表面进行处理。

发声单元安装、封盖及表面镀膜工序：

将平衡电枢式发声单元与耳机分频器焊接、安装声学阻尼，安装线材插座，安装隔音密封海绵，依次将发声单元与壳内对接口对接，卡入卡槽，如图8所示。使用光固化树脂快速成型设备3D打印出壳体后盖，与3D打印制造出的壳体利用光固化树脂实现无缝对接封盖，如图9所示。使用医用光固化光亮漆对壳体表面进行镀膜处理。最终得到本发明完整的3D打印定制式耳机，如图10所示。

在本发明的制造过程中，上述顺序是可以改变的。

本发明具有以下优点：

传统定制耳机壳体制作方法中，人力、时间成本高，壳体质量严重依赖于制作人经验，手工误差大，且材料浪费严重。本发明通过3D打印制作定制耳机壳体，精确打印出与人体耳道贴合良好的定制耳机壳体，有效控制制作时间与材料使用。传统定制耳机壳体制造方法中，壳体厚度以及壳体内部空间不可控，机械特性与声学特性难以得到优化，无法标准化生产，本发明通过3D建模，壳体厚度可以精确控制，壳体机械性能得以控制；确定导音管弯曲程度、孔径，构建出规则内部空间结构、单元对接接口以及单元卡槽位置，不仅声学特性能够最大程度得到优化，且壳体内部结构、单元对接接口以及单元卡槽位置得到标准化设计，定制耳机良品率大大提高，制作周期大大降低。传统定制耳机制作方法中，导音管需二次成型，导音管材料受限于软质材料，使得声学特性受限，本发明通过3D建模，提前确定导音管弯曲程度、孔径，通过3D打印，一次成型硬质导音管，更利于声学特性的优化。

以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种基于3D打印技术的定制式耳机，其特征在于，该耳机包括：耳机壳体、硬质导音管、单元卡槽、发声单元、出声口连接装置、分频电路、封盖、线材插座；所述耳机壳体、单元卡槽、硬质导音管、封盖由3D打印机打印构成；所述分频电路与发声单元及线材插座相连接；所述发声单元安置于所述单元卡槽内；所述发声单元通过所述出声口连接装置与所述硬质导音管联通；所述封盖将耳机壳体封闭构成定制式耳机。

2.根据权利要求1的基于3D打印技术的定制式耳机，其特征在于，所述3D打印机打印构成的耳机壳体的壳厚为0.2-0.9mm。

3.根据权利要求1-2的基于3D打印技术的定制式耳机的制造方法，其特征在于，包括步骤：

步骤一：用医用硅胶对人耳进行全耳道倒模，采用医用膏状倒模硅胶填充人耳耳道以及耳甲腔，取得全耳道模型；

步骤二：使用精度为0.01mm以上的高精度三维扫描仪，对耳道模型进行扫描，在计算机中生成三维模型，转换成可编辑曲面网格文件；

步骤三：应用三维建模软件Rhino3D，根据耳道特征模拟切割模型，去除耳甲腔及耳道部分，并且利用三维建模软件Rhino3Dsmooth工具进行表面平滑处理；

步骤四：使用三维建模软件Rhino3D对模型进行抽壳，壳厚设置为0.2mm至0.9mm，通过Rhino3D软件测量计算出耳道弯曲角度、最小孔径、耳甲腔容积；

步骤五：根据上述测量计算结果，确定导音管弯曲程度、孔径，在Rhino3D软件中构建导音管特征，所述导音管喇叭出口为多个，形状为平行管状、号角状或倒号角状，确定发声单元安装位置，构建单元对接接口以及单元卡槽位置，所述接口为方形、矩形或椭圆形，所述单元卡槽距接口距离为单元长度的1.01至1.2倍；

步骤六：将上述步骤五处理模型结果导入光固化树脂快速成型设备，3D打印制造出耳机壳体；

步骤七：使用打磨抛光设备对上述3D打印制造出的耳机壳体内外表面进行处理；

步骤八：将平衡电枢式发声单元与耳机分频器焊接、安装声学阻尼，安装线材插座，安装隔音密封海绵，依次将发声单元与壳内对接口对接，并卡入步骤五所述卡槽；

步骤九：使用光固化树脂快速成型设备3D打印出壳体后盖，与上述壳体利用光固化树脂实现无缝对接封盖；

步骤十：使用医用光固化光亮漆对上述壳体表面进行镀膜处理。