Dämmung und Dämpfung

Lautsprecherbau und -tuning

Dämmung und Dämpfung

Beitragvon Raal » 12.08.2013, 16:33

1. Allgemein
Grundsätzlich unterscheidet man zwischen Körperschalldämpfung, Luftschalldämmung und Luftschalldämpfung.
Natürlich ist jede Art der Dämmung/Dämpfung immer eine Mischung aus diesen 3 Eigenschaften.
Auf dem Markt findet sich eine Reihe an Materialien und Hersteller die hierfür Produkte anbieten.

2. Körperschalldämpfung:
Wird auch Entdröhnung genannt. Das ist wenn schwingende Flächen aus Blech oder anderen Materialien Luftschall abstrahlen. Die Schwingungsenergie wird dabei durch spezielle viskoelastische Eigenschaften des Dämpfungsmaterials in Wärme umgewandelt. Kenngröße für die Absorption von Körperschall ist der Verlustfaktor d, der die Fähigkeit des betreffenden Materials beschreibt, bei dynamischer Beanspruchung (Biegeschwingung) Energie zu absorbieren. Der Verlustfaktor ist frequenz- und stark temperaturabhängig.

3. Luftschalldämmung:
Wird auch Schallisolation genannt. Das ist die Verhinderung oder Verringerung des Schalldurchtritts durch eine Trennfläche. Die Schallwellen werden dabei vorwiegend reflektiert, so dass der Schallpegel im Senderaum ansteigt. Um diesem Effekt entgegenzuwirken, werden oft Kombinationsmaterialien aus Schalldämmung und -absorption eingesetzt. Erreicht wird eine Schalldämmung durch Erhöhung des Flächengewichts von z.B. Blechen durch biegeweiche Dämmmatten. Die Luftschalldämmung ist frequenzabhängig, je tiefer die Frequenz, desto höher muss das Flächengewicht sein. Die Wirksamkeit der Luftschalldämmung wird beschrieben durch das Schalldämmmaß R, dem Unterschied des Schallpegels in dB vor und hinter der Trennfläche.

4. Luftschalldämpfung:
Wird auch oft Schallabsorption genannt. Wird angewendet um den Luftschall im Gehäuse zu reduzieren. Luftschalldämpfung wird dadurch erreicht, dass ein Teil der Bewegungsenergie der Luftmoleküle in Wärme überführt wird. Dies geschieht durch Reibung an Grenzflächen von faserigen oder offenporig geschäumten Materialien, in die Schallwellen eindringen können. Die Absorption ist stark frequenzabhängig. Allgemein gilt, je tiefer die zu dämpfenden Frequenzen, desto dicker muss das Absorptionsmaterial sein. Dicke alleine reicht hierfür aber nicht. Ein wichtiges Kriterium ist der längenbezogene Strömungswiderstand. Ab einer gewissen Dichte wird der Schall vom Material reflektiert und es findet keine Schallabsorption mehr statt, sondern nur noch eine Schalldämmung. Schichtaufbauten mit Materialien die einen unterschiedlichen längenbezogene Strömungswiderstand aufweisen sind dabei besonders wirkungsvoll. Ein Maß für die Wirksamkeit schallabsorbierender Materialien ist der Absorptionsgrad α, dem Verhältnis von absorbiertem Schallanteil zur auftreffenden Schallintensität.

5. Welche Materialien sind für den Lautsprecherbau geeignet?
5.1 Körperschalldämpfung
Schwerfolie eignet sich hervorragend für die Körperschalldämpfung (Entdröhnung). Bietet zusätzlich auch eine sehr gute Luftschalldämmung aufgrund des hohen Flächengewichts. Bitumen zwar auch, hat jedoch im Vergleich zu Schwerfolie einen deutlich niedrigeren Verlustfaktor. Schwerfolie gibt es inzwischen aus unterschiedlichen Materialien. Daher muss hier genau geschaut werden aus welchem Material diese Schwerfolie besteht. Auch unterscheiden sich hier die Eigenschaften teilweise deutlich. Die gängigsten Schwerfolien bestehen aus Bitumen oder Kunststoff (EVA oder EPDM). Schwerfolien aus Kunststoff sind geruchsneutral und haben meist den höheren Verlustfaktor.

5.2 Luftschalldämmung
Verbundschaumstoff eignet sich hervorragend für die Luftschalldämmung. Bietet zusätzlich auch eine gute Körperschalldämpfung und Luftschalldämpfung. Allgemein gilt je höher das Raumgewicht, desto mehr zusätzliche Körperschalldämpfung bietet das Material, je leichter das Material, desto mehr zusätzliche Luftschalldämpfung bietet das Material.
Bei Verbundschaumstoff wird immer das Raumgewicht angegeben. Verbundschaumstoff gibt es mit einem Raumgewicht von 60kg bis 380kg.

5.3 Luftschalldämpfung
Polyestervlies eignet sich hervorragend für die Luftschalldämpfung und ist zudem gesundheitliche Unbedenklich. Polyestervlies gibt es wie Verbundschaumstoff/Schwerschaum mit unterschiedlichem Raumgewicht. Jedoch ist hier auch der längenbezogene Strömungswiderstand ein wichtiges Kriterium. Natürlich eigent sich auch offenzelliger Schaumstoff sehr gut.

CARUSO-ISO-BOND Polyesterflies: 15 kg/m³ - 3 kPa*s/m²
CARUSO-ISO-BOND Polyesterflies: 20 kg/m³ - 5 kPa*s/m²
CARUSO-ISO-BOND Polyesterflies: 40 kg/m³ - 11 kPa*s/m²
CARUSO-ISO-BOND Polyesterflies: 60 kg/m³ - 17 kPa*s/m²

Basotect Melaminharzschaumstoff: 9 kg/m³ - 8-20 kPa*s/m² (sehr hohe Toleranzen)
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Beitragvon Hans-Martin » 12.08.2013, 16:41

Toller Beitrag, Andreas.
Liest sich aber am Ende so, wie wenn noch ein zweiter Teil folgt, ich bleibe positiv gespannt...
Grüße Hans-Martin
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Beitragvon Raal » 13.08.2013, 09:08

Hallo Hans-Martin,

ich konnte inzwischen sehr viel Erfahrung mit meinem Lautsprecher sammeln. Das Thema Dämmung und Dämpfung wird meiner Meinung nach komplett unterschätzt. Ähnlich wie die Raumakustik. Der MANGER-Schallwandler ist sehr anspruchsvoll was die Dämmung und noch deutlicher was die Dämpfung betrifft, da er einen sehr großen Frequenzbereich abdeckt. Gerade die richtige Kombination unterschiedlicher Materialien und gleiche Materialien mit unterschiedlicher Dichte, führen zu einem deutlich besseren Ergebnis wie nur ein Material und das möglichst dick. Gerade im Gehäuse wo man eigentlich möglichst wenig Materialstärke einsetzen will. Inzwischen gibt es eben auch sehr dünne Materialien die sehr effektiv sind, aber leider auch ihren Preis haben. Hier wäre z.B. die Schwerfolie auf EVA Basis zu nennen. Ein Produkt das Körperschalldämpfung und Luftschalldämmung gleichermaßen beherrscht.

Viele Grüße
Andreas
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Beitragvon Bernd Peter » 13.08.2013, 09:51

Hallo Andreas,

Das Thema Dämmung und Dämpfung wird meiner Meinung nach komplett unterschätzt.


da wurden in früheren Jahren Tage und Nächte der Abstimmung geopfert, bis der knapp vor dem Wahnsinn stehende Selbstbauer aufgab und sich einen fertigen Markenlautsprecher gekauft hat.

Ein glückliches Händchen wünscht

Bernd Peter
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Beitragvon cay-uwe » 13.08.2013, 11:02

Über dieses Thema kann man sehr lange diskutieren und auch philosophieren.

Wie immer wird es eine Sache zwischen objektiv messbaren, subjektiven Eindrücken und Zielsetzungen sein.

Wenn es um Körperschalldämmung geht, erinnere ich gerne an die Zeit in der englische Hersteller sogar auf sehr dünne Boxenwände gegangen sind und argumentierten, dass Boxenbau Musikinstrumentenbau ähnlich sein würde und daher diese mit in die Abstimmung gegangen ist. Dann gab es diejenigen, die versucht haben jegliche Resonanz des Gehäuses möglichst stark zu unterdrücken, weil argumentiert wurde, dass das Gehäuse keine Klangverfälschungen verursachen sollte.

Persönlich bin ich der Meinung, dass das Gehäuse wenig Eigenklang erzeugen sollte. Bei den üblichen MDF Aufbauten machen sich meiner Erfahrung nach Resonanzen im Bereich von ca. 400Hz recht stark bemerkbar. Diese bin ich in der Vergangenheit mit Bitumenfolie angegangen und es hat auch gut die Resonanzen bedämpft.

Die Schwerfolie, die Andreas mir letztes Jahr zur Verfügung gestellt hat, war sogar noch um einiges besser. Sie dämpfte die Resonanzen um ca. 6 - 10dB. Das habe ich mit der Bitumenfolie nicht erreicht.

Auch bei der Luftschalldämmung wurde viel experimentiert und auch hier scheiden sich die Geister, von sehr stark, bis spärlich ist alles vorhanden.

Die Luftschalldämmung ist in erster Linie wichtig um zum einen stehende Wellen im Gehäuse anzugehen, aber auch Reflexionen darin zu vermeiden. Letzteres ist aus meiner Sicht wichtig ins spezielle wenn man leichte Chassismembranen benutzt, die darauf empfindlich reagieren können.

Auch hier werden die eingesetzten Materialien unterschiedliche Auswirkungen haben, wobei aus meiner Sicht in diesen Fall viel eher die subjektiven Eindrücke darüber entscheiden was "gut" oder "schlecht" ist.
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Beitragvon Zwodoppelvier » 13.08.2013, 12:11

Hallo miteinander,

nur ganz kurz zwei Einwürfe:

@ Cay-Uwe: das Konzept mit den dünnen Wänden bei einigen englischen Boxen war meiner Erinnerung nach eher das Ergebnis von Untersuchungen, bei denen sich gezeigt hatte, daß die Kombination dünneren Holzmaterials (Sperrholz o. Multiplex) mit einer passenden Schicht Damping-Pads (bitumengetränkte Weichfaserplatten) ein rascheres Abklingen von Vibrationen ermöglicht - Stichwort Q-Faktor. Herr Klinger schrieb auch damals in einem seiner Bücher, daß bei Verwendung dickeren Holzmaterials schlechtere Ergebnisse herauskommen, wenn nicht zugleich die Stärke der Damping-Pads angepasst wird.

@ Andreas: die Luftschalldämpfung ist wohl gerade beim MSW ein ganz wichtiger Aspekt, da die Biegewellenplatte sehr schalldurchlässig zu sein scheint. Messungen würden mich in diesem Zusammenhang einmal interessieren, gerne auch die konventioneller Konuschassis im Vergleich. Solange man hier keine verlässlichen Werte zur Hand hat, ist es sicher angeraten, das maximal mögliche zu tun, um Reflexion auf die MSW-Rückseite zu verhindern.
Wie schon einmal bemerkt, wäre bei den ursprünglich geplanten Probeaufbauten einer meiner Ansätze gewesen, die Schallreflektion von den Innenwänden durch entsprechende Strukturierung möglichst diffus zu machen...

Viele Grüße
Eberhard
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Beitragvon Raal » 13.08.2013, 12:55

Hallo Eberhard,

Messungen werde ich noch nicht veröffentlichen, da sich ein anderer Entwickler dem Projekt nun angenommen hat und anhand diesem Projekt verschiedene Materialien testet. Ist sehr interessant. Du liegst aber mit deinen Vermutungen sehr richtig. Eine Absorbation von 100% wäre das Ideal. Auch stehen gerade Überlegungen an doch das Manger Gehäuse neu zu bauen.

Viele Grüsse
Andreas
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Beitragvon Raal » 13.08.2013, 13:01

Hallo Cay-Uwe,

stehende Welle bekämpft man aber eher mit Luftschalldämpfung. Luftschalldämmung ist ja, wieviel Luftschall aus dem Gehäuse nach aussen gelangt.

Viele Grüße
Andreas
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Beitragvon cay-uwe » 13.08.2013, 13:48

Raal hat geschrieben:Hallo Cay-Uwe,

stehende Welle bekämpft man aber eher mit Luftschalldämpfung. Luftschalldämmung ist ja, wieviel Luftschall aus dem Gehäuse nach aussen gelangt.

Viele Grüße
Andreas


Ist halt wie immer, vor lauter Dämpfung und Dämmung wird man ganz durcheinander ...

Persönlich habe ich bei meinen Test mit der Stella festgestellt, dass das PSE sich viel stärker auf den Klang ausgewirkt hat als die Dämpfung / Dämmung, die ich aber zugegebener Maßen auch noch für die finale Abstimmung etwas geändert habe. Bei dem PSE lag eindeutig der Vorteil darin, dass die Kolbenbewegung der MSW Membran reduziert wird und somit die mechanischen Auslenkungen geringer ausfallen und der Klirr in der betroffenen Region gesenkt wird. Damit aber der PSE wie vorgesehen funktioniert, muss man mit der Dämpfung etwas spärlicher umgehen.

Messungen dazu hatte ich Dir ja zukommen lassen, die insbesondere die für mich wichtige Phasenlage gut dokumentieren.
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Beitragvon Raal » 13.08.2013, 15:24

Hallo Cay-Uwe,

eine Reduzierung der Kolbenbewegung beim Manger Schallwandler kann aber auch durch eine effektive Schallabsorption erreicht werden. Jedoch ist dies nicht ganz einfach, da du ja sehr tief und flach trennst. Möglich ist es aber, sonst wäre inzwischen bei mir der TBR nicht zu :cheers:
Als besonders kritisch sehe ich beim Manger Schallwandler den Bereich 100 Hz bis 2kHz.

Viele Grüße
Andreas
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Beitragvon Raal » 13.08.2013, 16:23

Hier mal wie das ganze ausschauen kann.

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Viele Grüße
Andreas
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Beitragvon cay-uwe » 13.08.2013, 17:56

Raal hat geschrieben:Hallo Cay-Uwe,

eine Reduzierung der Kolbenbewegung beim Manger Schallwandler kann aber auch durch eine effektive Schallabsorption erreicht werden. Jedoch ist dies nicht ganz einfach, da du ja sehr tief und flach trennst. Möglich ist es aber, sonst wäre inzwischen bei mir der TBR nicht zu :cheers:
Als besonders kritisch sehe ich beim Manger Schallwandler den Bereich 100 Hz bis 2kHz.

Viele Grüße
Andreas


Andreas,

und hier wären wir bei den eigentlichen Thema, wie es betrachtet werden sollte, nämlich ganzheitlich und nicht nur auf ein Parameter bezogen.

Nichts desto trotz, bei Kolben artiger Bewegung eines dynamischen Lautsprechers, und das ist der Manger unterhalb von ca. 150 Hz auf jeden Fall, führt ein größeres geschlossenes Volumen dazu, dass das Chassis früher, sprich geringerer Leistungzufuhr, an seine Maximalauslenkung kommt.
Ein scheinbar größeres Volumen erreicht man auch, wenn man das Gehäuse starker innen dämpft, womit ich rein theoretisch, Deine Aussage erst mal in Frage stellen muss, aber ich lasse mich gerne belehren.

Dass das PSE, oder TBR wie ich es erst genannt habe, genau das gemacht hat, was ich mir vorgestellt habe, zeigen unter anderen die wesentlich geringere Verzerrungen die ich im Bereich unterhalb von 200 Hz gemessen habe. Aber wie Du richtig gesagt hast, war das bei meine Konstruktion notwendig um flache Filter einsetzen zu können und somit mein gestecktes Ziel der "zeitrichtigkeit" zu erreichen.
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Beitragvon phase_accurate » 14.08.2013, 09:19

Interessant finde ich in dem Zusammenhang eine Aussage von Martin Colloms, dass Dampffungsmaterial, welches zu nahe an den Treibern angebracht wird durch seine Eigenbewegung zu negativen Effekten führen kann und zwar weil diese Eigenbewegung nichtlinear ist, d.h., durch die Unterschiede zwischen Haft- und Gleitreibung eine Art Hysteres aufweist.

Bezüglich des MSW empfiehlt Manger, dass kein Dämpfungsmaterial näher als 6 cm angebracht werden soll.

Da Schallwellen überall reflektiert werden, wo sich die Ausbreitungsbedingungen abrubt ändern (also auch an Dämpfungsmaterial !), empfiehlt es sich, das Dämpfungsmaterial hiner Treibern mit dünnen Membranen mit einer Dichte einzubringen, die stetig mit dem Anstand vom Treiber zunimmt.

Gruss

Charles
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Beitragvon Raal » 14.08.2013, 10:15

Hallo Charles,

aktuell versuchen wir einen Schichtaufbau mit Polyestervlies, welches eine unterschiedliche Dichte aufweist.

Aktuell schaut es im Mangergehäuse wie folgt aus.
30mm MDF
Schwerfolie 2,9mm
CARUSO-ISO-BOND®-WLG 035 20mm 40 kg/m³ - 11 kPa*s/m²
CARUSO-ISO-BOND®-WLG 040 20mm 20 kg/m³ - 5 kPa*s/m²
CARUSO-ISO-BOND®-WLG 045 20mm 15 kg/m³ - 3 kPa*s/m²
TWARON Angel Hair (mittel bis locker)

Viele Grüße
Andreas
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Beitragvon phase_accurate » 14.08.2013, 10:38

Hallo Andreas

Ich kann mir gut vorstellen, dass so ein gestuftes Dichteprofil recht gut an ein kontinuierliches herankommt mit dem Vorteil der besseren Machbarkeit.

Wie ist der Abstand zwischen MSW und dem Anfang des Dampfungsmaterials ? Hälst Du Dich an die Vorgabe von Manger ?

Gruss

Charles
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