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Interessanter Bericht zum Materialklang und Dämpfung

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Autor
Beitrag
LovemusicXX
Hat sich gelöscht
#1 erstellt: 19. Sep 2014, 14:48
Also, wenn man diesem Bericht glauben schenken kann, dann sind ja über 80% unserer Lautsprecher, egal von welchem Hersteller, Fehlkonstruktionen und können nicht klingen. - Aber lest selbst und entscheidet:

ps. Wenn das stimmt, dann müsste ja zb. Heco, mit die am besten klingenden Lautsprecher bauen, was ich aber mal bezweifeln möchte.


Innere Dämpfung und Materialklang

Ein Werkstoff hat dann einen hohen inneren Dämpfungswert wenn durch Kraftanregung (z.B. anklopfen) möglichst wenige und wenig ausgeprägte, gleichmäßig verteilte Resonanzen entstehen. Dies ist insbesondere bei Lautsprechermembranen nötig. Eine Membran muß stabil sein, d. h. sie muß den Hub möglichst ohne Verformung umsetzen, darf aber nicht in Partialschwingungen (Eigenklang) aufbrechen, der das Klangbild verschmiert.

Der mechanische Materialklang ist ein Teil des jeden festen Körpers anhaftenden Resonanzspektrums. Er ist unabhängig von den Abmessungen, aber abhängig von der mechanischen Spannung im Material und der Temperatur des Körpers. Gegenstände mit gleichen Abmessungen, aber aus unterschiedlichen Materialien klingen auch unterschiedlich. Jedes Material was mechanisch angeregt wird, gibt Schall wieder ab und prägt ihm eine eigenen materialspezifischen Fingerabdruck (Signatur) auf. Typischer Fall: Der Materialklang von Lautsprechermembranen ist absolut dominant. Der Materialklang wird als angenehm (warmer Klang) empfunden wenn die Temperatur erhöht ist. Glocken klingen nur angenehm wenn keine innere Spannungen vorhanden sind. Der Klang von Holz ändert sich mit dem Trocknungsgrad.
Es gilt die Regel: Wenn Vibrationen und Materialklang schon nicht vermeidbar sind, dann sollen sie wenigstens für unser Gehör nicht störend klingen.

Dies trifft hauptsächlich zu auf natürliche Materialien wie gewachsenes Holz z.B. Fichte. Das Material aus dem seit Jahrhunderten Instrumente wie Violine, Viola und Cello gebaut werden. Auch akustische und elektrische Gitarren, sowie Klavier und Flügel habe ein Gehäuse (Klangkörper) aus Fichtenholz. Gute Instrumentenbauer wissen, dass auch der verwendete Lack entscheidend für den Klang ist (Siehe C37-Lack).

Folgende Materialien und Aufbauten haben günstige Eigenschaften:

Lautsprechermembranen:

Geschäumtes Pappier bzw. Papierguss (Imprägniert und, oder mit Lack beschichtet)
Gewebe für Hochtonkallotten
Spezielle Vliese getränkt mit speziellen Bindemitteln bzw. beschichtet mit speziellen Lacken.
Lautsprechergehäuse:

Sandwich”-Konstruktionen (Verschiedene Materialien wie z.B. MDF (Mitteldichte-Faserplatte) und Multiplex).
Stabverleimtes weiches Massivholz (Kiefer, Fichte, Ahorn, ..) Harmonisches Resonanzverhalten
Beton (nahezu Schalltot)
Gehäuse mit Quarzsand-, und Stahl- oder Bleikugel- Füllung (nahezu Schalltot)
Gerätestellflächen:

Naturstein (Schiefer, Sandstein, Granit, ..)
Stabverleimtes weiches Massivholz (Kiefer, Fichte, Ahorn, ..) Harmonisches Resonanzverhalten
Beton oder Betonsteine (Gartenbausteine)
Porenbeton (z.B. Ytong)
Pappierschichtaufbauten (z.B. Telefonbuch)
Weichfaserplatten
Birken-Sperrholz, (kreuzverleimtes) Birken-Multiplex
Gehäuse mit Quarzsand-, und Stahl- oder Bleikugel- Füllung
Knochenstein, Schamotstein.
Mit speziellem Lack getränkte Filzpads (Wonder-Pads) auf Holzscheiben (Wonder-Stands).
Weitere Materialien für Gehäuse und Stellflächen:
Buchen-Sperrholz, (kreuzverleimtes) Buchen-Multiplex
Corian und Parapan (Kunststein aus natürlichen Materialien und Acrylpolymer)
Sicomin (Sandwichkonstgruktion, Kohlefaser/Kevlar-Verbundwerkstoff)
Taktil (Tausende von Kunststoffröhrchen zu Blöcken verklebt und in Scheiben geschnitten)
Zelfo Ein Kunststoff aus nachwachsenden Rohstoffen. Ein neuer Werkstoff auf Zellulosebasis der aus Holz, Hanf oder Flachs hergestellt werden kann.
CFK (Kohlefaser verstärkter Kunststoff)
RDC-Composit-Werkstoff (resonance deadening component - resonanzarmes Bauelement). Aufbau: Feingranulate mit speziellen Zwei-Komponenten-Harz als Bindemittel.
Leichter Kunststoff namens R.C.I. (Resonance Controlling Interface)
Holzverbundwerkstoff MDF (Mitteldichte-Faserplatte)
Bitumierte Weichfaserplatten.
Glasfaserlaminat
Öl- der Kohlepulver gefüllte Dämpfungselemente
d.t.o mit ungünstige Eigenschaften

Homogene Materialien wie Metalle und Glas besitzen geringe dämpfende Eigenschaften (Hohe Dichte, gute Schalleitung) und damit meist eine ausgeprägte Resonanz. Aus diesem Grund werden Glocken ja auch aus Metallen wie Bronze und Messing hergestellt. Besonders stabil wirkende Materialien wie Alu, Titan, Stahl und Glas brechen bei Anregung in kräftige, schmalbandige Resonanzen auf.

Ungünstige Materialien für Lautsprechermembranen (Sie erzeugen ein unnatürliches Oberwellenspektrum):

Bextren: Ein "natürlicher" Kunststoff aus Zellulose beschichtet mit Lack. Starke Materialresonanz bei 1.5kHz.. In den 60´ bis 70´Jahren von KEF und Audax eingesetzt. Wird heute nicht mehr verwendet.
Polypropylen: Hohe innere Dämpfung, aber unnatürlich weiches und müdes Klangbild.
Hartschaum (KEF B139), Resonanzen im oberen Mitteltonbereich.
Alu, Titan, Berillium (Starke metallisch klingende Resonanzen)
Keramik (Einsatz im Hochtonbereich: Klingt unnatürlich kalt und überzogen)
Kohlefaser (Nicht schlecht aber teuer und ebenfalls Resonanzen am oberen Bereichsende)
Kevlar-Honigwabenmembran (Eton, Focal, Aufwendig und teuer, ebenfalls Resonanzen am oberen Bereichsende)
Die meisten Kunststoffe und Gemische (Kevlar-Faser, Carbon-Geflecht)
Ungünstige Materialien für Lautsprechergehäuse:

Harter Kuststoff
Metall
Nur MDF oder Spanplatte
Spanplatten mit Resopalbeschichtung
Dicke Lackschichten mit Kunstharzlacken
Ungünstige Materialien für Stellflächen:
Spanplatte mit Resopalbeschichtung (Holzimitat, Küchenarbeitsplatten)
Glas
Metalle
Hell klingende Steine (z.B. Marmor)
Gummi (-> Energiespeicher)
Keramik


[Beitrag von LovemusicXX am 19. Sep 2014, 14:55 bearbeitet]
Passat
Moderator
#2 erstellt: 19. Sep 2014, 15:00
Naja.

Der Bericht unterschlägt da viele Tatsachen.
Z.B. die, das ein Lautsprecherentwickler den Einsatzbereich von Chassis so wählt, das die Materialresonanzen der Membran nicht angeregt werden und somit klanglich auch keine Rolle spielen.

Wenn ich mal das Beispiel Bextren nehme:
Die Materialresonanz bei 1,5 kHz ist bei Tieftönern in 3-Wege Lautsprechern völlig irrelevant, da die i.d.R. bei 250-300 Hz getrennt werden und somit die Materialresonanz gar nicht angeregt wird.

Und was Metallkalotten und Keramikkalotten als Hochtöner angeht:
Deren Materialresonanz liegt i.d.R. sehr weit außerhalb des Hörspektrums und stört daher den Klang auch nicht.

Grüße
Roman
LovemusicXX
Hat sich gelöscht
#3 erstellt: 19. Sep 2014, 15:56
Dieser Bericht stammt nicht von mir, habe ihn im Netz gefunden und einfach mal kopiert und wollte eure Meinung dazu hören.

ich selbst sehe den Bericht auch ein wenig skeptisch.

erstens kenne ich keinen Hersteller, außer im Pa Bereich, der seine Gehäuse aus MDF und Multiplex herstellt.

Die meisten verwenden MDF, was laut diesem Bericht, ehr ungeeignet für Gehäuse wäre.

Und zu den guten Membranen, da fällt mir auf die schnelle nur Heco und Rega ein, die laut diesem Bericht, das perfekte Chassis Material verwenden.

Wobei, was ist wirklich dran am guten alten Papp, Papier, Papierwolle Chassis?

Ist es wirklich das beste, mit den besten Eigenschaften?

Wärmer könnte ich mir schon vorstellen, weil es ja bestimmt bremst, aber dann stelle ich mir auch einen weichen Bass irgendwie immer vor, wenn ich an Papier denken muss.


[Beitrag von LovemusicXX am 19. Sep 2014, 16:00 bearbeitet]
LovemusicXX
Hat sich gelöscht
#4 erstellt: 19. Sep 2014, 16:04

Passat (Beitrag #2) schrieb:
Naja.

Der Bericht unterschlägt da viele Tatsachen.
Z.B. die, das ein Lautsprecherentwickler den Einsatzbereich von Chassis so wählt, das die Materialresonanzen der Membran nicht angeregt werden und somit klanglich auch keine Rolle spielen.

Wenn ich mal das Beispiel Bextren nehme:
Die Materialresonanz bei 1,5 kHz ist bei Tieftönern in 3-Wege Lautsprechern völlig irrelevant, da die i.d.R. bei 250-300 Hz getrennt werden und somit die Materialresonanz gar nicht angeregt wird.

Und was Metallkalotten und Keramikkalotten als Hochtöner angeht:
Deren Materialresonanz liegt i.d.R. sehr weit außerhalb des Hörspektrums und stört daher den Klang auch nicht.

Grüße
Roman


Aber was ist bei Chassis, kenne jetzt keine bestimmten, die zb mitten im Präsenzbereich ihre Resonanzen haben, sagen wir bei zb. 2000-4000 Herz oder der mitte 2500-3000 hz?????
Passat
Moderator
#5 erstellt: 19. Sep 2014, 18:26
Chassis setzt man in dem Bereich, in dem sie Materialresonanzen haben, nicht ein.

Grüße
Roman
cr
Moderator
#6 erstellt: 19. Sep 2014, 20:09
Ein 30cm Alu-Chassis hat zB Resonanzen ab 1500 Hz (so in etwa). Also muss man es so einsetzen, dass es eben bei 1500 Hz nur mehr so wenig Leistung abbekommt, dass das untergeht. Entweder durch frühen Einsatzpunkt des Filters oder ein steileres Filter als 12 dB.

Ein Alu-Kalotten-Mitteltöner wieder bricht oft bei 10 kHz auf, muss daher auch schon frühzeitig abgetrennt werden, zB bei 3000-4000 Hz.

Das mit den Polypropylen (müder Klang) ist auch ein Riesenquatsch, denn dann hätte Infinity bei der legendären IRS oder Kappa 9 ja völlig daneben gegriffen. Welche der besten kleinen Breitbänder sind von Tangband und die haben ebenfalls PP-Membran für den Bereich 100 - 20.000 Hz

Der ganze Bericht ist also ein ziemlicher pauschaler Quatsch.
cr
Moderator
#7 erstellt: 19. Sep 2014, 20:23
Ich baue gerade aus 21mm MPX. Meines Wissens ist aber von der inneren Dämpfung zw. MDF und MPX nur ein minimaler Unterschied. Woher soll er auch kommen? Beides sind letztlich verleimte Holzfasern, im MDF zufällig, im MPX schichtweise ausgerichtet
Klyner
Stammgast
#8 erstellt: 20. Sep 2014, 06:19
Folgende Arbeit ist diesbezüglich sehr interessant:

http://www2.ak.tu-be...tterAndreas_MagA.pdf

Um einen Teil aus dem Fazit zu zitieren:



"Die [...] Arbeit untersuchte die im Volksmund weitverbreitete Meinung, dass die subjektiven Klangeindrücke von Hochtonlautsprecher eindeutig im Zusammenhang mit dem Antriebsprinzip, dem verwendeten Membranmaterial und der geometrischen Ausdehnung der Membran stehen. Dafür wurden sechs typischerweise in aktuellen Lautsprechern zum Einsatz kommende Hochtöner ausgewählt, welche sich sowohl im Wandlerprinzip, ihrer Geometrie als auch in dem schallerzeugenden Material der Membran unterschieden [...] Das Ergebnis des Versuches erlaubt den Schluß, dass zwischen den Hochtöner perzeptiv keinerlei Unterschied mehr besteht. Abschließend kann festgehalten werden, dass im Fall von ausgeschlossener Interaktion mit Raum und Schallwand, bei axial in Amplitude und Phase linearisierten Treibern im linearen Betrieb keinerlei Differenz mehr zwischen Lautsprechern mit unterschiedlichen Wandlerprinzip, unterschiedlichen Membranmaterial oder -ausdehnung besteht. Der verbreitete Volksmund kann damit zumindest unter diesen Bedingungen als widerlegt betrachtet werden"


Die Aussage dürfte auch auf Mitteltöner/Tieftöner übertragbar sein.

Wenn der Entwicklich ausreichend inkompetent ist um die Chassis im Bereich der Eigenresonanz zu betreiben, das unterschiedliche Abstrahlverhalten (großes Bändchen vs. kleine Kalotte) mit berücksichtigt wird,... würde das Fazit natürlich anders ausfallen.
Mickey_Mouse
Inventar
#9 erstellt: 20. Sep 2014, 12:15
man darf das wohl auch nicht so pauschal sehen!

Zum Beispiel montiert Audio Physic noch einen zusätzlichen "Gummiring" am äußeren Rand der Alu-Membranen um störende Resonanzen zu reduzieren oder andere Frequenzbereiche zu schieben.

Etwas ähnliches macht T+A bei einigen TMT, die bekommt da so "Bitumen-Streben", die die Membran bedämpfen sollen.

Man kann also nicht pauschal sagen, dass ein LS "gut" oder "schlecht" ist, nur weil dieses oder jenes Material eingesetzt wird. Es kommt eben auch sehr auf das "wie" an!
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