Sau gần một thập kỷ chạy theo những chiêu trò tiếp thị và cố gắng phân biệt những khác biệt nhỏ nhất 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, mối quan tâm sâu sắc nhất là lượng rác thải mà tôi tạo ra khi liên tục mua tai nghe mới cứ sau vài tháng. Tôi muốn nói trước rằng tôi không phải là người dùng quá “phá” hay hoang phí, nhưng tai nghe của tôi thường xuyên phải thay thế vì các bộ phận cấu trúc bị hỏng trong khi củ loa (driver) vẫn còn hoạt động tốt. Các sản phẩm này thường được thiết kế để thay thế hơn là sửa chữa.
Tôi đã trải qua tình trạng gãy vòng đầu, bong tróc đệm tai, và khớp nối cáp bị sờn hoặc đứt hẳn. Đến thời điểm đó, tôi đã nghiêm túc xem xét việc in 3D vỏ tai nghe để ít nhất có thể tái sử dụng các củ loa cũ hoặc in các bộ phận thay thế cho những linh kiện dường như “dùng một lần” này khi chúng hỏng. Một nhà thiết kế tài năng đã tạo ra một mẫu 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, tự hào giải thích tại sao chiếc tai nghe mà tôi tự xây dựng 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 rủi ro khi sử dụng một sản phẩm in 3D hàng ngày. Đúng vậy, các bộ phận đã bị hỏng, và may mắn thay, tôi có thể dễ dàng in các bộ phận thay thế cho chiếc tai nghe Frankenstein của mình. Đúng như dự đoán, các củ 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.
Những nhận xét phê bình dưới đây, nếu có, chỉ liên quan đến các sản phẩm in được sử dụng trong cuộc sống hàng ngày và không nhằm vào cá nhân hoặc các cá nhân đã thiết kế tai nghe Variable Openmod được sử dụng làm ví dụ trong bài viết này, hay bất kỳ dự án mã nguồn mở nào khác. Bài viết này là chia sẻ kinh nghiệm chân thực, giúp độc giả hiểu rõ hơn về thách thức và cơ hội khi tham gia vào thế giới in 3D đồ công nghệ.
1. Nhựa PLA không bền bỉ với sự mỏi
Sai lệch 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 mà tôi đã lắp ráp với nhiều mức giá và một vài biến thể nhỏ. Các nhà vô địch 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 củ loa planar magnetic cao cấp. Nhà thiết kế của dự án Variable Openmod khuyến nghị in vòng đầu bằng sợi nhựa ABS. Tuy nhiên, tôi đã quyết định bỏ qua khuyến nghị đó và dùng sợi 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 vòng đầu tai nghe. Bộ phận này phải chịu uốn cong liên tục mỗi khi tôi đeo tai nghe, tháo ra hoặc điều chỉnh, tạo ra ứng suất. PLA, mặc dù cứng nhắc, không phải là “vua” về khả năng chống mỏi. Sau nhiều tuần sử dụng hàng ngày, tôi bắt đầu nhận thấy các vết nứt nhỏ, và cuối cùng, một tiếng “tách” đáng sợ.
Vết nứt sâu trên vòng đầu tai nghe in 3D bằng nhựa PLA màu đen
Điều này 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 vòng đầu của chúng. Các vật liệu này được chọn đặc biệt vì khả năng chịu đựng hàng ngàn chu kỳ đảo chiều ứng suất từ việc uốn cong. Chiếc vòng đầu PLA đầu tiên của tôi, mặc dù cảm thấy chắc chắn, nhưng dần dần bị suy yếu do sự mỏi vật liệu – một hiện tượng mà ứng suất lặp đi lặp lại, ngay cả khi dưới giới hạn bền kéo của vật liệu, cũng dẫn đến hỏng hóc. Trong trường hợp của tôi, đó là một lời nhắc nhở rõ ràng rằng các đặc tính cơ học của sợi filament bạn chọn là tối quan trọng đối với các bản in chức năng sẽ chịu tương tác vật lý thường xuyên.
Giải pháp mà tôi tìm thấy là tuân thủ khuyến nghị của nhà thiết kế về một vật liệu chống mỏi tốt hơn như PETG hoặc ABS (mặc dù loại sau đi kèm với những thách thức in ấn riêng) hoặc bằng cách thiết kế “quá mức” phần PLA một cách chiến lược. Điều này có thể có nghĩa là một thiết kế vòng đầu dày hơn, kết hợp các góc bo tròn (fillet) để giảm tập trung ứng suất tại các góc, hoặc in với phần trăm infill cao hơn và nhiều lớp vỏ (perimeters) hơn để tăng cường độ bền. Một số thiết kế khéo léo kết hợp các yếu tố linh hoạt không in được, nhưng nếu bạn đang hướng tới một giải pháp chủ yếu là in 3D, thì việc lựa chọn vật liệu và thiết kế cho độ bền là những bài học mà tôi đã học được một cách khó khăn.
2. Cài đặt in ấn tạo nên sự khác biệt lớn
Điều chỉnh lực kẹp tai nghe trong phần mềm slicer
Ngoài vật liệu, hướng in và cài đặt in cho mỗi thành phần không thể tùy tiện. Tôi đã mắc lỗi khi in vòng đầu chỉ để giảm thiểu cấu trúc hỗ trợ, nhưng điều đó dẫn đến các lớp in chạy vuông góc với trục uốn. Bạn sẽ nhận thấy rằng những thay đổi đơn giản đối với hướng in, đặc biệt là đối với vòng 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 “công cụ tra tấn thời trung cổ”; nếu quá lỏng, chúng sẽ trượt ra chỉ với một cái gật đầu nhẹ. Tôi không đánh giá cao việc phần trăm infill, độ dày thành và thậm chí hướng in có thể thay đổi độ linh hoạt và độ đàn hồi của bộ phận cuối cùng như thế nào, và điều đó đã tiêu tốn của tôi vài lần lặp lại.
Các mảng thừa và sợi in trên lưới tản nhiệt màu bạc của cúp tai nghe in 3D dạng mở
Tai nghe thương mại trải qua quá trình R&D rộng rãi để đạt được sự cân bằng hoàn hảo giữa độ vừa vặn an toàn và sự thoải mái khi đeo trong thời gian 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 đề xuất các cài đặt cơ bản, nhưng sự khác biệt trong hiệu chuẩn máy in, các thương hiệu sợi in cụ thể và thậm chí nhiệt độ môi trường có thể dẫn đến các kết quả khác nhau. Đó là một cấp độ tinh chỉnh thủ công rất khác so với việc chỉ chọn một cặp tai nghe Sony ngoài kệ.
Thử nghiệm trở thành chìa khóa. Tôi đã học cách in các phần thử nghiệm của vòng đầu, thử các kiểu infill khác nhau (ví dụ: grid so với gyroid, có thể cung cấp các đặc tính uốn khác nhau) và phần trăm infill. Hướng lớp in cũng đóng một vai trò quan trọng; in vòng đầu phẳng trên bàn in so với in nghiêng sẽ ảnh hưởng đến độ bám dính lớp và do đó là độ bền và tính linh hoạt dọc theo các trục khác nhau. Đây là một quá trình phức tạp hơn là chỉ đơn giản nhấn nút “Print”. Nó đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc hơn về cách cài đặt phần mềm slicer của bạn chuyển thành các đặc tính cơ học thực tế mong muốn cho một thứ mà bạn sẽ đeo vài giờ mỗi ngày.
3. Mọi biến số được tinh chỉnh đều ảnh hưởng đến chất âm
Ngay cả với mẫu tai nghe dạng mở
“Hang thỏ” thậm chí còn sâu hơn khi bạn bắt đầu xem xét các đặc tính âm thanh. Nhà thiết kế của dự án mã nguồn mở sẵn lòng cho phép bạn lựa chọn giữa cúp tai nghe dạng mở (open-back) và dạng đóng (closed-back). Tôi đã chọn loại mở vì tôi biết in 3D sẽ không tạo ra các mối nối kín khí có thể giúp điều chỉnh âm thanh. Hơn nữa, PLA và các vật liệu không quen thuộc khác có thể làm biến đổi màu sắc âm thanh theo những cách mà có thể không thể chẩn đoán chính xác. Vẻ đẹp của tai nghe dạng mở là âm trường rộng, tự nhiên và tác động hạn chế của các vật liệu bạn chọn để xây dựng.
Tuy nhiên, vẫn còn một loạt các biến số thú vị mà bạn có thể kiểm soát. Vật liệu của cúp tai nghe, độ dày thành của chúng, mật độ in, thiết kế lưới bên ngoài cúp tai nghe, và thậm chí cả loại và độ vừa vặn của đệm tai – tất cả những điều này đều trở thành những yếu tố mà bạn có thể điều chỉnh để định hình âm thanh.
Tai nghe in 3D dạng mở và dây cáp đặt cạnh một cuốn sổ trên thảm đỏ
Trong thế giới tai nghe thương mại, các yếu tố này được thiết kế tỉ mỉ và thường tạo nên “chất âm đặc trưng” của một thương hiệu. Hãy nghĩ về sự khác biệt về âm thanh của các mẫu open-back cao cấp từ Sennheiser, Beyerdynamic, hoặc Grado, mặc dù chúng chia sẻ cùng một nguyên lý thiết kế cơ bản. Khi bạn tự in tai nghe của mình, bạn đang bước vào vai trò của những kỹ sư âm thanh đó. Tôi cũng vậy, nhưng không có quyền truy cập vào tất cả các thiết bị kiểm tra giúp định lượng và xác định các nguồn gây sai lệch âm thanh không mong muốn. Mặc dù vậy, việc lựa chọn củ loa của tôi rõ ràng là yếu tố chính, nhưng phần vỏ mà tôi in cho chúng thì không hề “trơ” về mặt âm học.
Tôi đã dành hàng giờ để in các thiết kế cúp tai nghe và kiểu lưới khác nhau. Một lưới mở hơn có thể tăng cường cảm giác thoáng đãng nhưng có thể ảnh hưởng đến đáp ứng âm trầm. Thành cúp tai nghe dày hơn có thể giảm cộng hưởng không mong muốn. Ngay cả cách củ loa được gắn bên trong vỏ in cũng có thể có những ảnh hưởng tinh tế nhưng đáng chú ý đến âm thanh. Mức độ tùy chỉnh này là một con dao hai lưỡi: nó trao quyền đáng kinh ngạc cho những ai thích mày mò và tinh chỉnh, nhưng nó cũng có thể 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 tưởng
Từ khóa: mỗi ngày, cho đến khi bạn hài lòng
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, như chiếc tai nghe mô-đun in 3D mà tôi đã chế tạo. Không giống như các thiết kế dùng một lần được dán kín, một cặp tai nghe in 3D có thể tháo rời và lắp ráp lại dễ dàng. Điều mà tôi không ngờ tới là tần suất tôi tận dụng tính năng này để điều chỉnh và sửa chữa lặp đi lặp lại.
Việc tháo rời chắc chắn tốt hơn việc vứt bỏ hoặc gửi bảo hành tai nghe thông thường khi dây bị sờn hoặc một bộ phận nhựa bị hỏng. Tuy nhiên, tôi nhận ra rằng ngoài việc điều chỉnh vòng đầu, bất kỳ sự mày mò nào bên trong vỏ củ loa đều yêu cầu tháo đệm tai trước tiên. 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 và lắp vào thường xuyên. Với chiếc tai nghe in của tôi, nếu một mối hàn trên đầu củ loa 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 đệm tai trong trường hợp này, và quyết định để các sửa chữa và ý tưởng sửa đổi tiềm năng tích tụ lại trước khi tôi tháo tai nghe ra.
Một vết rách nhỏ trên đệm tai nghe màu đỏ tươi
Mối hàn bạc sáng bóng lộ ra qua lưới tản nhiệt bạc
Bản chất mô-đun dựa vào ốc vít và các bộ phận kẹp kim loại, trong trường hợp này, là một điều may mắn. Hướng dẫn lắp ráp Variable Openmod chi tiết cách các thành phần khớp vào nhau, đơn giản hóa việc tiếp cận. Tuy nhiên, tôi đã học được rằng sự nhẹ nhàng có tác dụng rất lớn. Nó giống như việc sở hữu một sản phẩm đang trong quá trình hoàn thiện hơn là một sản phẩm đã hoàn chỉnh.
5. Khả năng di động chỉ là một giấc mơ
Sự mong manh vốn có lại tấn công
Nếu bạn đang hình dung việc quăng chiếc 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 khung cứng nhắc. Điều tối đa bạn nhận được là cúp tai nghe có thể xoay tự do, vì chúng ưu tiên khả năng in và mô-đun hóa hơn là khả năng di động và độ bền tuyệt đối. Kết quả thường là một cặp tai nghe chỉ phù hợp để sử dụng tại nhà, nhưng nếu bạn cảm thấy mạo hiểm, tôi khuyên bạn nên dùng một chiếc hộp cứng chuyên dụng có lớp lót mút xốp được cắt theo kích thước.
Bộ tai nghe in 3D đặt trên nền đỏ
Hầu hết các tai nghe thông thường thân thiện với du lịch đều có bản lề và vật liệu chắc chắn được thiết kế để chịu được va đập. Các sản phẩm in 3D của tôi được lắp ráp từ nhiều bộ phận nhỏ hơn cảm thấy vốn dĩ dễ vỡ hơn. Ý nghĩ 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 in và các bộ phận được nối không mang lại sự tự tin như nhựa đúc nguyên khối.
Đây không phải là một lời chỉ trích về bản thân các thiết kế in được, mà đó thường là một sự đánh đổi. Các bản lề gập làm tăng độ phức tạp cơ học cho quá trình thiết kế và in. Vì vậy, mặc dù tôi có một trải nghiệm nghe độc đáo, được tùy chỉnh tại bàn làm việc của mình, nhưng việc mang chúng đi bất cứ đâu thường đồng nghĩa với việc đóng gói cẩn thận chúng trong một hộp cứng chuyên dụng, điều này không phải lúc nào cũng thực tế. Chúng đã trở thành chiếc tai nghe đặc biệt của tôi cho những buổi nghe nhạc chuyên dụng, trong khi một vài chiếc tai nghe không dây thực sự tốt vẫn là bạn đồng hành hàng ngày của tôi khi di chuyển.
6. Xử lý cẩn thận kéo dài tuổi thọ mô-đun bạn yêu thích
Các bộ phận nhỏ và chốt giữ làm tăng mối lo về độ chắc chắn
Điều này liên quan chặt chẽ đến điểm trước nhưng mở rộng đến hành động sử dụng và điều chỉnh tai nghe. Khả năng mô-đun là tuyệt vời – có thể thay đổi vòng đầu, đệm tai, củ loa, hoặc thậm chí chỉ là lưới vỏ ngoài là ước mơ của những người thích mày mò. Tuy nhiên, những điểm kết nối với các mảnh nhựa nhỏ thường là những liên kết 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 tưởng vô thức vào tính toàn vẹn cấu trúc của chúng. Bạn có thể vô tư ném chúng lên bàn hoặc nhanh chóng điều chỉnh vòng đầu bằng một tay. Với cặp tai nghe in 3D của tôi, tôi đã phát triển một cách tiếp cận tỉ mỉ hơn nhiều, gần như “phẫu thuật”. Việc điều chỉnh vòng đầu trở thành một công việc hai tay để tránh gây áp lực lên các khớp nối riêng lẻ. Thay đệm tai yêu cầu cạy nhẹ nhàng hơn là một cú kéo nhanh. Mặc dù không phải là một điểm trừ, nhưng nó giống như xử lý thiết bị khoa học tinh vi so với một công cụ thực địa chắc chắn, và nó có thể không phù hợp với tất cả mọi người.
Ốc vít kết nối móc tai nghe và vòng đầu cho phép xoay
Vòng đầu TPU và cơ chế siết chặt
Học cách tôn trọng giới hạn vật liệu và bản chất của các bộ phận in theo lớp trở nên quan trọng. Không phải chúng quá mong manh đến mức không thể sử dụng, nhưng chúng không có cùng dung sai cho việc xử lý thô như một thứ được đúc phun từ polyme 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 cần có khi sử dụng các sản phẩm in 3D chức năng.
7. Các dự án mã nguồn mở có thể không hoàn hảo
Chấp nhận sửa đổi để phù hợp với nhu cầu của bạn
Dự án Variable Openmod mã nguồn mở 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. Tuy nhiên, điều quan trọng là phải tiếp cận với tư duy rằng đây thường là các dự án “sống” hoặc các framework, không phải lúc nào cũng là các giải pháp hoàn chỉnh được tối ưu hóa hoàn hảo cho mọi người dùng, mọi máy in và mọi thành phần có sẵn. Bạn sẽ cần phải chấp nhận quá trình này thay vì chỉ là một người lắp ráp thụ động.
Tôi đã gặp các tình huống mà các bộ phận không khớp dễ dàng như mong đợi, có lẽ do các sợi thừa và các cục nhựa vương vãi 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 tôi. Đây là lúc văn hóa “remix” của in 3D thực sự tỏa sáng, nhưng điều đó 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.
Ba đầu cáp âm thanh trên thảm đỏ
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. 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 tăng cường một điểm yếu. Đây là một phần thưởng vô cùng lớn của quá trình nếu bạn thích giải quyết vấn đề, nhưng nó có thể là một trở ngại nếu bạn mong đợi một trải nghiệm lắp ráp không tì vết, giống như LEGO ngay từ khi in ra. Nó thực sự khiến bạn trân trọng mức độ tinh chỉnh được đầu tư vào ngay cả một cặp tai nghe thương mại giá rẻ.
Tai nghe in 3D không dành cho người yếu tim
Tai nghe in 3D dạng mở đặt trên một tảng đá với chỉ một cúp tai nghe hiển thị 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 với bản 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 là vô cùng thỏa mãn. Tuy nhiên, đây không phải là một giải pháp “phép màu” 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 trong tình huống. Thay vì một chiếc 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 với chi phí vài đô la vật liệu filament và một ít thời gian của bạn. Tôi vẫn tin rằng việc in 3D tai nghe ít lãng phí hơn về lâu dài, vì tất cả những cải tiến lặp đi lặp lại của bạn đều trở thành phụ tùng thay thế, nhưng đây không phải là một quá trình mà tôi mong đợi một người mới có thể thích thú.
Bạn có kinh nghiệm hay ý kiến gì về việc tự làm hoặc in 3D thiết bị công nghệ? Hãy chia sẻ trong phần bình luận bên dưới nhé!