Sau gần một thập kỷ chạy theo những chiêu trò tiếp thị và theo đuổi sự khác biệt nhỏ bé trong âm thanh, cuối cùng tôi đã lùi lại để nhìn nhận nỗi ám ảnh của mình với các thiết bị âm thanh. Trong số những nhận thức mới mẻ đó, điều sâu sắc nhất là lượng chất thải tôi đang tạo ra bằng cách mua tai nghe mới vài tháng một lần. Tôi muốn nói trước rằng tôi không phải là người dùng bất cẩn hay hoang phí, nhưng tai nghe thường phải thay thế vì các bộ phận cấu trúc bị hỏng trong khi driver vẫn hoạt động tốt. Các sản phẩm thường được thiết kế để thay thế hơn là để sửa chữa.
Tôi đã trải qua cảnh đệm đầu bị gãy, earpad bong tróc, và các mối nối cáp bị sờn hoặc đứt hẳn. Đến lúc này, tôi nghiêm túc cân nhắc việc in 3D vỏ tai nghe để ít nhất có thể tái sử dụng các driver cũ hoặc tự in các bộ phận thay thế cho những linh kiện dường như là “vật tư tiêu hao” khi chúng hỏng. Một nhà thiết kế tài năng đã tạo ra một chiếc tai nghe có thể in được với các tệp thiết kế mã nguồn mở. Ý tưởng này có vẻ đầy hứa hẹn, và tôi đã viết một bài dài trên Android Police giải thích một cách đắc thắng tại sao cặp tai nghe tự chế này có thể là cặp cuối cùng tôi cần.
Tuy nhiên, trong một năm kể từ khi tôi viết bài báo đó, tôi đã gặp phải mọi hiểm nguy khi sử dụng một sản phẩm in 3D hàng ngày. Đúng vậy, các bộ phận đã hỏng, và may mắn thay, tôi có thể dễ dàng in các bộ phận thay thế cho chiếc tai nghe “Franken” của mình. Đúng như dự đoán, các driver loa – linh hồn của sản phẩm này – vẫn chưa “bỏ cuộc”, nhưng tôi đã học được rất nhiều điều về việc in các sản phẩm như thế này, và những điều tôi ước mình đã biết trước khi bắt tay vào dự án này. Bài viết này sẽ chia sẻ chi tiết những kinh nghiệm làm tai nghe in 3D thực tế, giúp bạn có cái nhìn toàn diện hơn về quá trình này.
1. Nhựa PLA không chịu được sự mỏi vật liệu
Sai lệch so với khuyến nghị và hậu quả
Tai nghe in 3D không phải là một khái niệm mới, và bạn sẽ tìm thấy các bộ kit như bộ tôi đã lắp ráp với nhiều mức giá và biến thể khác nhau. Những nhà tiên phong đáng chú ý khác trong lĩnh vực thiết bị ngoại vi mã nguồn mở, như Ploopy, cũng liệt kê các bộ kit tai nghe DIY của riêng họ, thậm chí còn có cả driver planar magnetic cao cấp. Nhà thiết kế của dự án Variable Openmod khuyến nghị in phần đệm đầu bằng nhựa ABS. Tuy nhiên, tôi đã quyết định bỏ qua khuyến nghị đó và dùng nhựa PLA. Nó dễ in, tương đối rẻ và có đủ màu sắc. Đối với nhiều bộ phận khác của bản dựng, PLA hoàn toàn phù hợp.
Tuy nhiên, tôi nhanh chóng nhận ra những hạn chế của nó khi dùng làm vật liệu cho đệm đầu. Bộ phận này phải chịu lực uốn cong liên tục mỗi khi tôi đeo tai nghe vào, tháo ra hoặc điều chỉnh, gây ra ứng suất. PLA, mặc dù cứng, không phải là vua về khả năng chống mỏi. Sau nhiều tuần sử dụng hàng ngày, tôi bắt đầu nhận thấy các vết nứt siêu nhỏ, và cuối cùng, một tiếng “tách” đáng sợ.
Tai nghe over-ear tốt nhất
Vết nứt sâu trên vành tai nghe nhựa đen chạy dọc
Đây không phải là điều bạn thường lo lắng với tai nghe thông thường, vốn thường sử dụng các loại nhựa đàn hồi hơn như ABS, nylon hoặc thép lò xo trong cấu trúc đệm đầu của chúng. Những vật liệu này được lựa chọn đặc biệt vì khả năng chịu đựng hàng nghìn chu kỳ đảo ngược ứng suất từ lực uốn. Phần đệm đầu PLA đầu tiên của tôi, mặc dù cảm thấy chắc chắn, nhưng dần dần bị mỏi vật liệu. Đây là một hiện tượng mà ứng suất lặp đi lặp lại, ngay cả khi dưới giới hạn bền kéo của vật liệu, cũng dẫn đến hư hỏng. Trong trường hợp của tôi, nó như một lời nhắc nhở rõ ràng rằng các tính chất cơ học của loại filament bạn chọn là tối quan trọng đối với các bản in chức năng sẽ được sử dụng thường xuyên.
Giải pháp, tôi nhận ra, nằm ở việc tuân thủ khuyến nghị của nhà thiết kế về một vật liệu có khả năng chống mỏi tốt hơn như PETG hoặc ABS (mặc dù vật liệu sau đi kèm với những thách thức in riêng của nó) hoặc bằng cách “tối ưu hóa quá mức” một cách chiến lược cho bộ phận PLA. Điều này có thể có nghĩa là thiết kế đệm đầu dày hơn, kết hợp các góc bo tròn để giảm tập trung ứng suất tại các góc, hoặc in với tỷ lệ infill cao hơn và nhiều lớp vỏ hơn để tăng cường độ bền. Một số thiết kế khéo léo kết hợp các yếu tố linh hoạt không in, nhưng nếu bạn đang hướng tới một giải pháp chủ yếu là in ấn, thì việc lựa chọn vật liệu và thiết kế để đảm bảo độ bền là những bài học tôi đã học được một cách khó khăn.
2. Cài đặt in 3D tạo ra sự khác biệt lớn
Tinh chỉnh lực kẹp trong phần mềm slicer
Những cục và sợi nhựa thừa trên lưới tản nhiệt màu bạc của tai nghe in 3D
Ngoài vật liệu, hướng in và các cài đặt in cho mỗi bộ phận không thể tùy tiện. Tôi đã mắc sai lầm khi in đệm đầu chỉ để giảm thiểu cấu trúc hỗ trợ, nhưng điều đó dẫn đến các đường lớp chạy vuông góc với trục uốn cong. Bạn sẽ nhận thấy rằng những thay đổi đơn giản đối với hướng in, đặc biệt đối với đệm đầu, có tác động sâu sắc đến công thái học và lực kẹp của sản phẩm cuối cùng. Nếu quá chặt, tai nghe sẽ trở thành một thiết bị tra tấn thời trung cổ; nếu quá lỏng, chúng sẽ tuột ra chỉ với một cái gật đầu nhẹ. Tôi không đánh giá cao hết mức độ mà tỷ lệ infill, độ dày vỏ và thậm chí hướng in có thể thay đổi độ linh hoạt và độ đàn hồi của bộ phận cuối cùng, và điều đó đã khiến tôi phải in lại vài lần.
Tai nghe thương mại trải qua quá trình R&D sâu rộng để đạt được sự cân bằng hoàn hảo giữa độ vừa vặn an toàn và sự thoải mái khi đeo lâu dài. Các nhà sản xuất sử dụng mô hình CAD và khoa học vật liệu để đạt được lực kẹp vừa phải cho kích thước đầu trung bình. Với tai nghe in 3D, bạn đang trở thành bộ phận R&D một người đó. Chẳng hạn, hướng dẫn lắp ráp Variable Openmod mã nguồn mở có thể gợi ý các cài đặt cơ bản, nhưng sự khác biệt trong hiệu chuẩn máy in, các thương hiệu filament cụ thể và thậm chí nhiệt độ môi trường có thể dẫn đến các kết quả khác nhau. Đó là một mức độ tinh chỉnh thủ công rất khác so với việc chỉ cần chọn một cặp tai nghe Sony trên kệ.
Việc thử nghiệm đã trở thành chìa khóa. Tôi đã học cách in các phần thử nghiệm của đệm đầu, thử các mẫu infill khác nhau (ví dụ: grid so với gyroid có thể mang lại các đặc tính linh hoạt khác nhau) và tỷ lệ phần trăm. Hướng lớp cũng đóng một vai trò quan trọng; in đệm đầu phẳng trên bàn in so với in nghiêng sẽ ảnh hưởng đến độ bám dính của lớp và do đó là độ bền và độ linh hoạt của nó dọc theo các trục khác nhau. Đây là một quá trình phức tạp hơn là chỉ đơn giản nhấn nút “In”. Nó đòi hỏi sự quen thuộc sâu sắc hơn với cách các cài đặt slicer của bạn chuyển thành các đặc tính cơ học thực tế mong muốn cho một thứ bạn sẽ đeo vài giờ mỗi ngày.
3. Mọi biến số đều ảnh hưởng đến chất âm
Ngay cả trên mẫu tai nghe open-back
Tai nghe in 3D kiểu open-back và dây cáp đặt cạnh cuốn sổ trên thảm đỏ
Cái “hố thỏ” còn sâu hơn nữa khi bạn bắt đầu xem xét các đặc tính âm học. Nhà thiết kế của dự án mã nguồn mở đã trao cho bạn lựa chọn giữa earcup open-back và closed-back. Tôi đã chọn loại open-back vì tôi biết việc in 3D sẽ không tạo ra các vòng đệm kín khí có thể giúp điều chỉnh âm thanh. Hơn nữa, PLA và các vật liệu khác lạ có thể làm biến đổi màu âm theo những cách mà có thể không thể chẩn đoán chính xác. Vẻ đẹp của tai nghe open-back là âm trường rộng rãi, tự nhiên và tác động hạn chế của các vật liệu bạn chọn để chế tạo.
Tuy nhiên, vẫn còn một loạt các biến số thú vị bạn có thể kiểm soát. Vật liệu của earcup, độ dày thành của chúng, mật độ in, thiết kế lưới tản nhiệt bên ngoài earcup, và thậm chí loại và độ vừa vặn của earpad — tất cả những yếu tố này đều trở thành đòn bẩy bạn có thể kéo để định hình âm thanh.
Trong thế giới tai nghe thương mại, các yếu tố này được thiết kế tỉ mỉ và thường tạo thành chất âm đặc trưng của một thương hiệu. Hãy nghĩ về sự khác biệt trong âm thanh của các mẫu open-back cao cấp từ Sennheiser, Beyerdynamic hoặc Grado, mặc dù chúng có chung nguyên tắc thiết kế cơ bản. Khi bạn tự in tai nghe của mình, bạn đang bước vào vị trí của những kỹ sư âm học đó. Tôi cũng vậy, nhưng không có quyền truy cập vào tất cả các thiết bị thử nghiệm của họ để giúp định lượng và xác định nguồn gốc của các sai lệch không mong muốn trong chất âm. Mặc dù vậy, lựa chọn driver của tôi rõ ràng là yếu tố chính, nhưng vỏ tai nghe tôi in cho chúng cũng không hề “trơ” về mặt âm học.
Tôi đã dành hàng giờ để in các thiết kế earcup và mẫu lưới tản nhiệt khác nhau. Một lưới tản nhiệt mở hơn có thể tăng cường cảm giác thoáng đãng nhưng có thể ảnh hưởng đến phản hồi âm trầm. Thành earcup dày hơn có thể giảm cộng hưởng không mong muốn. Ngay cả cách driver được gắn trong vỏ in cũng có thể có những tác động tinh tế nhưng đáng chú ý đến âm thanh. Mức độ tùy chỉnh này là một con dao hai lưỡi: nó vô cùng mạnh mẽ đối với những người thích mày mò và tinh chỉnh, nhưng nó cũng có thể là con đường dẫn đến tình trạng “liệt lựa chọn” nếu bạn không có phương pháp.
4. Tháo lắp để điều chỉnh và sửa chữa thường xuyên hơn bạn nghĩ
Từ khóa: hàng ngày, cho đến khi bạn hài lòng
Một vết rách nhỏ trên miếng đệm tai nghe màu hồng
Như tôi đã đề cập trước đó, khả năng sửa chữa là một trong những điểm hấp dẫn lớn nhất của các thiết bị điện tử DIY, giống như chiếc tai nghe in 3D dạng module mà tôi đã chế tạo. Khác với các thiết kế dùng một lần được dán kín, một cặp tai nghe in 3D có thể tháo rời và lắp ráp lại một cách dễ dàng. Điều tôi không lường trước được là tần suất tôi phải tận dụng tính năng này để điều chỉnh và sửa chữa liên tục.
Việc tháo rời chắc chắn tốt hơn so với việc vứt bỏ hoặc bảo hành tai nghe thông thường khi một sợi dây bị sờn hoặc một bộ phận nhựa bị hỏng. Tuy nhiên, tôi nhận ra rằng ngoài việc điều chỉnh đệm đầu, bất kỳ sự tinh chỉnh nào bên trong vỏ driver đều yêu cầu phải tháo earpad trước. Nếu bạn không cẩn thận, chúng có thể dễ dàng bị rách hoặc mất độ đàn hồi vì chúng không được thiết kế để tháo ra lắp vào thường xuyên. Với cặp tai nghe in 3D của tôi, nếu một mối hàn trên đầu nối driver bị lỏng, hoặc nếu tôi quyết định một sợi dây quá dài và bị vướng, điều đó có nghĩa là phải tháo rời. Tôi bắt đầu lo lắng về tuổi thọ của earpad trong trường hợp này, và quyết định gom các sửa chữa và ý tưởng điều chỉnh tiềm năng lại trước khi tôi tháo rời tai nghe.
Mối hàn bạc sáng bóng có thể nhìn thấy qua lưới tản nhiệt bạc
Bản chất module hóa dựa trên ốc vít và chốt kim loại, trong trường hợp này, là một điều may mắn. Hướng dẫn lắp ráp Variable Openmod mô tả chi tiết cách các bộ phận khớp vào nhau, đơn giản hóa việc tiếp cận. Tuy nhiên, tôi đã học được rằng sự nhẹ nhàng là rất quan trọng. Nó ít giống như sở hữu một sản phẩm hoàn thiện mà giống như một công trình đang trong quá trình phát triển liên tục.
5. Tính di động chỉ là một giấc mơ
Sự mỏng manh cố hữu tái xuất
Bộ tai nghe in 3D trên nền đỏ
Nếu bạn đang hình dung việc vứt cặp tai nghe in 3D tùy chỉnh của mình vào ba lô như một cặp Beats hay Bose QC series, bạn có thể cần phải tiết chế những kỳ vọng đó. Mặc dù một số thiết kế in được có thể tích hợp cơ chế gập, nhưng nhiều dự án mã nguồn mở như của tôi giữ mọi thứ đơn giản với một khung cứng. Điều tối đa bạn nhận được là các earcup có thể xoay tự do, vì chúng ưu tiên khả năng in ấn và tính module hơn là tính di động và độ chắc chắn tuyệt đối. Kết quả thường là một cặp tai nghe rõ ràng là chỉ dùng ở nhà, nhưng nếu bạn muốn phiêu lưu, tôi khuyên bạn nên dùng một hộp cứng phù hợp với đệm mút cắt theo kích thước.
Hầu hết các tai nghe thông thường thân thiện với việc di chuyển đều có bản lề chắc chắn và vật liệu được thiết kế để chịu được va đập. Các tác phẩm in 3D của tôi được lắp ráp từ nhiều bộ phận nhỏ hơn nên cảm thấy mỏng manh hơn nhiều. Suy nghĩ về việc chúng bị nghiền nát trong túi hoặc vô tình bị ngồi lên là một nguồn lo lắng liên tục. Ngay cả khi chúng không vỡ, các đường lớp và các bộ phận nối không tạo cảm giác tin cậy như nhựa đúc nguyên khối.
Đây không phải là một lời chỉ trích đối với các thiết kế in được, mà thường là một sự đánh đổi. Các bản lề gập làm tăng độ phức tạp cơ học cho quá trình thiết kế và in ấn. Vì vậy, trong khi tôi có một trải nghiệm nghe độc đáo, được tùy chỉnh tại bàn làm việc của mình, việc mang chúng đi bất cứ đâu thường có nghĩa là phải đóng gói cẩn thận chúng trong một hộp cứng chuyên dụng, điều này không phải lúc nào cũng thực tế. Chúng trở thành tai nghe “đặc biệt” của tôi cho các buổi nghe nhạc chuyên biệt, trong khi một số tai nghe true-wireless tốt vẫn là bạn đồng hành hàng ngày của tôi khi đi du lịch.
6. Xử lý cẩn thận là rất quan trọng
Đảm bảo tuổi thọ của tính module mà bạn yêu thích
Ốc vít kết nối móc treo earcup và đệm đầu, cho phép xoay
Điều này liên quan chặt chẽ đến điểm trước nhưng mở rộng đến chính hành động sử dụng và điều chỉnh tai nghe. Tính module hóa thật tuyệt vời – khả năng thay thế đệm đầu, earpad, driver hoặc thậm chí chỉ vỏ ngoài là giấc mơ của người thích mày mò. Tuy nhiên, các điểm kết nối với các mảnh nhựa nhỏ thường là mắt xích yếu nhất, đặc biệt với các vật liệu thường được sử dụng trong in 3D ở cấp độ người có sở thích.
Bạn và tôi có xu hướng xử lý tai nghe sản xuất hàng loạt với một mức độ tin cậy vô thức vào độ bền cấu trúc của chúng. Bạn có thể casually vứt chúng lên bàn hoặc nhanh chóng điều chỉnh đệm đầu bằng một tay. Với cặp tai nghe in 3D của tôi, tôi đã phát triển một cách tiếp cận thận trọng hơn nhiều, gần như “phẫu thuật”. Điều chỉnh đệm đầu trở thành một công việc cần hai tay để tránh gây căng thẳng cho các mối nối riêng lẻ. Việc thay earpad đòi hỏi phải cạy cẩn thận hơn là kéo mạnh. Mặc dù không phải là một điểm trừ, nhưng nó giống như xử lý thiết bị khoa học tinh vi hơn là một công cụ dã chiến chắc chắn, và nó có thể không phù hợp với tất cả mọi người.
Đệm đầu TPU và cơ chế siết chặt
Học cách tôn trọng giới hạn vật liệu và tính chất của các bộ phận in từng lớp đã trở thành điều tối quan trọng. Không phải chúng mỏng manh đến mức không thể sử dụng, mà là chúng không có cùng dung sai đối với việc xử lý thô như một sản phẩm được ép phun từ một polymer chịu va đập cao. Điều này đặc biệt đúng đối với các bộ phận nhỏ hơn. Nhìn chung, sự kiên nhẫn và cảm thông cơ học là những đức tính đáng quý khi sống chung với các bản in 3D chức năng.
7. Các dự án mã nguồn mở có thể không hoàn hảo
Chấp nhận thay đổi để phù hợp với nhu cầu
Ba đầu của một sợi cáp âm thanh trên thảm đỏ
Dự án mã nguồn mở Variable Openmod là một tài nguyên phi thường, cung cấp một điểm khởi đầu đáng kinh ngạc cho các dự án phức tạp như tai nghe. Nó cung cấp các kế hoạch được tài liệu hóa tốt có thể đưa bạn đi rất xa một cách đáng ngạc nhiên. Tuy nhiên, điều quan trọng là phải tiếp cận với tư duy rằng đây thường là các dự án “sống” hoặc các khuôn khổ, không phải lúc nào cũng là các giải pháp “chìa khóa trao tay” được tối ưu hóa hoàn hảo cho mọi người dùng, mọi máy in và mọi linh kiện có sẵn. Bạn sẽ cần phải chấp nhận quá trình này thay vì chỉ là một người lắp ráp thụ động.
Tôi đã gặp phải những trường hợp mà các bộ phận không khớp dễ dàng như mong đợi, có lẽ do hiện tượng “stringing” (chảy nhựa thừa) và các cục nhựa thừa trong filament của tôi. Những người có sở thích như chúng ta vốn đã quen thuộc với việc một lựa chọn thiết kế phù hợp với người này có thể không lý tưởng cho thiết lập của mình. Đây là lúc văn hóa “remix” của in 3D thực sự tỏa sáng, nhưng nó cũng có nghĩa là bạn có thể cần phải khởi động một số phần mềm CAD và đầu tư thời gian để đạt được kết quả mong muốn.
Không giống như việc mua một sản phẩm thương mại mà các lỗi là trách nhiệm của nhà sản xuất, ở đây bạn thường là nhà sản xuất, bộ phận kiểm soát chất lượng và bộ phận R&D gộp lại thành một. Điều này có thể có nghĩa là tinh chỉnh một mô hình trong Tinkercad hoặc Fusion 360 để phóng to một lỗ, thêm một kẹp cáp hoặc gia cố một điểm yếu. Đây là một phần vô cùng bổ ích của quá trình nếu bạn thích giải quyết vấn đề, nhưng nó có thể là một rào cản nếu bạn mong đợi một trải nghiệm lắp ráp hoàn hảo, giống như LEGO, ngay từ bàn in. Nó thực sự khiến bạn đánh giá cao mức độ tinh chỉnh đã được đầu tư vào ngay cả một cặp tai nghe thương mại giá rẻ.
Tai nghe in 3D không dành cho những người yếu tim
Tai nghe in 3D open-back tựa vào tảng đá với chỉ một củ tai nhìn thấy rõ trên nền mờ
Cuối cùng, việc dấn thân vào thế giới tai nghe in 3D là một nỗ lực tuyệt vời nếu bạn cảm thấy thất vọng bởi tính chất tiêu hao và không thể sửa chữa của các thiết bị âm thanh sản xuất hàng loạt. Khả năng in các bộ phận thay thế, tinh chỉnh thiết kế và hiểu chính xác cách tai nghe của bạn hoạt động mang lại sự hài lòng vô cùng. Tuy nhiên, nó không phải là một giải pháp thần kỳ loại bỏ tất cả các vấn đề với thiết bị thị trường đại chúng. Thay vào đó, đi theo con đường này mang lại cho bạn nhiều quyền kiểm soát hơn đối với tình hình. Thay vì một cặp tai nghe bị hỏng trở thành rác thải điện tử, một bộ phận in bị lỗi trở thành cơ hội để lặp lại, cải thiện và học hỏi, thường là với chi phí vài đô la filament và một chút thời gian của bạn. Tôi vẫn tin rằng in 3D tai nghe ít lãng phí hơn về lâu dài, vì tất cả các cải tiến lặp lại của bạn trở thành phụ tùng thay thế, nhưng đây không phải là một quá trình mà tôi mong đợi một người mới bắt đầu sẽ thích thú. Nếu bạn có kinh nghiệm với in 3D hoặc đam mê âm thanh và DIY, đây sẽ là một hành trình thú vị. Hãy chia sẻ ý kiến của bạn về việc chế tạo tai nghe in 3D và những bài học bạn đã rút ra!
