Posibles aplicaciones de impresoras 3D

Borrador de ideas sueltas para posibles proyectos de investigación y desarrollo.

Me interesa pensar en sacar provecho de cierta capacidad instalada en tres áreas temáticas:
1 - Generación de muestras mediante impresión 3D (en plásticos y cerámicos)
2 - Mediciones de comportamiento acústico
3 - Simulación de comportamiento acústico

1 - Instrumentos de viento (cerámicos o plásticos)
Un caso casi obvio sería la producción de instrumentos de viento (no de gran interés, pero que puede resultar poco complicado y servir para tener una línea de trabajo continua dentro del equipo 3D)

• Zoran, A. (2011). The 3d printed flute: Digital fabrication and design of musical instruments. Journal of New Music Research, 40(4), 379-387.

2 - Paneles difusores
Interesante aplicación que parece haber sido explorada en los últimos años un poco más de lo que tenía en conocimiento. De todas formas, es probable que aquí exista terreno virgen para analizar con más detalle.

3 - Paneles absorbentes
Según he leído recientemente las aplicaciones en difusores de impresión 3D han tenido cierto desarrollo, pero no sucede lo mismo con la absorción. Quizás la posibilidad de pensar en determinado tipo de entramados pudiese permitir explorar un poco más esta aplicación.

3D solid prototyping printers are already used to obtain efficient sound diffusers, but remain marginal for creating acoustic absorbers. Recently, sub-wavelength absorbers have been proposed, particularly in the form of membrane-type acoustic metamaterials

•  Leblanc, A., & Lavie, A. (2016). 3D printed membrane-type acoustic metamaterials with structured masses. The Journal of the Acoustical Society of America, 140(4), 3104-3104. (no descargado?)

•  Matlack, K. H., Bauhofer, A., Krödel, S., Palermo, A., & Daraio, C. (2016). Composite 3D-printed metastructures for low-frequency and broadband vibration absorption. Proceedings of the National Academy of Sciences, 113(30), 8386-8390. (descargado)

• Cummer, S. A., Christensen, J., & Alù, A. (2016). Controlling sound with acoustic metamaterials. Nature Reviews Materials, 1, 16001. (descargado)

4 - Lentes y espejos de fresnel
Se trata de la generación de superficies (planas con texturas u orificios) que semejan el comportamiento de una lente o espejo curvo. Una aplicación (modesta, pero no despreciable) es la de utilizarlos en museos de ciencia (tipo sala de los susurros). El uso de lentes acústicos tiene otras aplicaciones (ecógrafos, por ejemplo).
Lentes acústicos con un diseño particular (y uso de impresoras 3D):

• Li, D., Zigoneanu, L., Popa, B. I., & Cummer, S. A. (2012). Design of an acoustic metamaterial lens using genetic algorithms. The Journal of the Acoustical Society of America, 132(4), 2823-2833.

5 - Extraordinary optical transmission
(https://en.wikipedia.org/wiki/Extraordinary_optical_transmission)
Es un área emergente en física experimental, que revisa concepciones históricas sobre la transmisión a través de orificios de tamaño menor a la longitud de onda. La concepción clásica (de más de un siglo) suponía una mala transmisión de ondas en estas condiciones, con un tipo de relación proporcional al cuadrado de la proporción entre el diámetro y la longitud de onda. Trabajos de mediados del siglo XX modificaron dicha concepción, asumiendo que la transmisión era aún menos eficiente, con una proporción de cuarta potencia en lugar de ser al cuadrado. Sin embargo, a partir de 1998 se determinó que la distribución homogénea de patrones de orificios de estas características genera una transmisión muy elevada. Si bien estas experiencias surgen de óptica y ondas electromagnéticas, es posible encontrar analogías en acústica (debo revisar si es esto lo que se corresponde con los paneles microperforados). Existen algunos trabajos en acústica al respecto.
Hay una tesis doctoral (publicada por Springer) sobre el tema, utilizando FDTD:

• Rodrigo, S. G. (2011). Optical properties of nanostructured metallic systems: studied with the finite-difference time-domain method. Springer Science & Business Media. (descargado)

6 - Guías de ondas (drivers o silenciadores) y Adaptación de impedancia acústica
Las guías de ondas utilizadas en diversas aplicaciones acústicas requieren un tipo de caminos de formas geométricas muy específicas. Podría ser una aplicación interesante para explotar en impresoras 3D

Ver siguiente cita (descargada)

• Xie, Y., Konneker, A., Popa, B. I., & Cummer, S. A. (2013). Tapered labyrinthine acoustic metamaterials for broadband impedance matching. Applied Physics Letters, 103(20), 201906.

7 - Acústica de inversión temporal

Ver la siguiente cita:

"Time reversal acoustics (TRA) has gained widespread applications for communication and measurements". 

Luong, T. D., Hies, T., & Ohl, C. D. (2016). A compact time reversal emitter-receiver based on a leaky random cavity. Scientific reports, 6, 36096. (descargado) (En www.nature.com)

8 - Hearing aids (HRTF)

• Harder, S., Paulsen, R. R., Larsen, M., Laugesen, S., Mihocic, M., & Majdak, P. (2016). A framework for geometry acquisition, 3-D printing, simulation, and measurement of head-related transfer functions with a focus on hearing-assistive devices. Computer-Aided Design, 75, 39-46. (descargado)