© Hobby HiFi 2/2002
DIE TRICKS DER PROFIS

Titel
wing low!
WEGWEISER
Spikes, Dämpfer,Masse HH 6/2001
Gehäusematerialien und Wandstärken.. HH 1/2002
Beschichtungen und Verstrebungen . HH 2/2002

Dämmen und Versteifen -Wege zum ruhigen Lautsprechergehäuse


Viele Wege führen zum Ziel jedes Lautsprecher-Hobbyisten, möglichst sta­bile, schallundurchlässige Gehäuse zu fertigen; ungezählte Geheimtipps konkurrieren um die Gunst des Selbstbauers. HOBBY HiFi testete in seinem Labor unterschiedlichste Materialproben auf ihre akustische Eignung für den Boxenbau und präsentiert hier die teilweise verblüffenden Resultate.

Für den zweiten Teil dieser Testreihe bestückte HOBBY HiFi fünf MDF-Platten mit unter-schiedlichen Versteifungen, acht Platten erhielten
schalldämmende eschichtungen vom Filz bis zur Stahlschrotmatte.

Der Versuchsaufbau, eine sehr stabile Box mit innen liegendem 17-cm-Tieftöner, deren Oberseite aus-tauschbar ist, wurde mit diesen 13 Materialproben bestückt. Zwei Messungen führte die Redaktion an jeder Probe durch: Die gesamte Schalldurchleitung, aufgenommen durch ein im Abstand von exakt 20 cm positioniertes Messmikrofon, analysierte das MLSSAMesssy­stem, und die Vibrationen in der Probenmitte, die ein dort befestig­ter Beschleunigungsaufnehmer er-fasste, verarbeitete DAASpro.

Schalldämmung und Schalldämpfung

Die Ähnlichkeit dieser Wörter hat schon zu mancher Verwirrung geführt. Der Unterschied: Dämpfung bedeutet Absorption von Schallen­ergie (und Umwandlung in Wär­me), Dämmung dagegen meint die Verminderung der Schalldurchläs­sigkeit - der Schall wird dabei nicht zwingend absorbiert, er wird nur daran gehindert, durch eine Wand - zum Beispiel die eines Lautspre­chergehäuses - hindurch zu drin-gen. Diese Untersuchung befasst sich ausschließlich mit Schalldäm­mung - die bei einigen der untersuchten Materialien ebenfalls gege­bene Dämpfung bleibt unberück­sichtigt.

Volumenkalkulation

Bei der Konstruktion von Lautspre­chergehäusen mit Innenverstrebun­gen oder schalldämmender Wand­beschichtung ist es wichtig, das Volumen, das diese zusätzlichen Elemente einnehmen, zu kalkulie­ren und das Gehäuse entsprechend
größer zu dimensionieren. Hierbei ist es in der Regel sinnvoll, die Ge­häusebreite unverändert zu lassen, damit sich das Abstrahlverhalten des Lautsprechers nicht ändert, und das zusätzlich erforderliche Volu­men durch einen Zuwachs in der Gehäusetiefe oder -höhe zu reali­sieren.
Eine Ausnahme von dieser Regel gibt es bei den hier erwähnten Ma­terialien: Nadelfilz führt zu keiner nennenswerten Volumenreduzie­rung, da er luftdurchlässig ist - er wirkt im Gegenteil sogar auch als Dämpfungsmaterial. In erster Nä­herung kann der Anwender ihn bei der Volumenberechnung daher au­ßer Acht lassen; Genaues muss ei­ner speziellen Untersuchung unter-schiedlicher Dämpfungsmateriali­en vorbehalten bleiben, die sich derzeit in der Planung befindet.

Wenige große oder viele kleine Streben?

Die Versteifung einer MDF-Platte durch senkrecht aufgeleimte Stege gehört zu den weitestverbreiteten Maßnahmen zur Beruhigung von Lautsprechergehäusen. Die Frage, ob wenige große oder viele kleine Stege sinnvoller sind, ist nicht pau­schal zu beantworten. Der einzel­ne große Steg spielt seine Qualitä­ten imTieftonbereich aus, während er bei höheren Frequenzen sogar teilweise kontraproduktiv agiert. Viele kleine Stege - in der Versuchs­anordnung volumenmäßig mit dem großen Steg identisch - verhalten sich im Tieftonbereich zwar nicht ganz so günstig, zeigen dafür aber auch im Mitteltonbereich gewisse Qualitäten.

Breite niedrige oder schlanke hohe Streben?

Diese Frage klärt die Untersuchung eindeutig zu Gunsten der schlanken Stege - was auch unmittelbar ein-leuchtet: Der Grenzfall eines nied­rigen, breiten Stegs ist schließlich eine größere Materialstärke des Lautsprechergehäuses, und die verhält sich, wie die Resultate aus HH 1/2002 zeigen, nicht so viel besser, wie es dem Mehraufwand an Mate­rial entspricht.

Streben oder Raster?

Durch ein Kreuzraster lässt sich die Steifigkeit von Platten gegenüber den streifenförmigen Streben wei­ter erhöhen. Diese Maßnahme ist allerdings nicht sinnvoll: Der Vor-teil im Grundtonbereich ist gering, der Nachteil im Obertonspektrum dafür um so größer.

Dämmplatte, Bitumen, Filz und Stahlschrot

Interessante Perspektiven eröffnen massereiche Wandbeschichtungen; am bekanntesten dürfte Bitumen-Schwerfolie sein, die es als selbst-klebend beschichtete Platten z.B. von Intertechnik (Bitumex) und im Kfz-Zubehörhandel (Teroson) gibt. Bitumex ist in zwei und vier Milli­metern Stärke verfügbar. Das dün­nere Material kann man für den Lautsprechergehäusebau vergessen: Es führt nur zu einer geringen Ver­besserung, während die Vier-Milli-meter-Beschichtung sehr gut wirkt - um so angenehmer, dass das dic­kere Material kaum teurer ist.
Eine beeindruckend wirksame Schalldämmung ermöglicht eine Stahlschrotmatte (Hawaphon von German Physiks), die aus einzelnen mit Stahlkugeln gefüllten Kammern besteht. Nicht verschwiegen werden darf allerdings, dass sie unsere Test-wand im Bereich um 200 Hertz zu vermehrtem Schalldurchlass ani­mierte. Um dieses Phänomen zu un­terdrücken, bietet sich die Kombi­nation mit Versteifungsstegen gera­dezu an.
Neben den Masse-Beschichtun­gen kommen Materialien für die Schalldämmung in Frage, deren Wirkung auf innerer Dämpfung be-
ruht. Filz und Weichfaserdämmplat­ten sind die bekanntesten Vertreter dieser Gattung. Während Filz auch als Dämpfungsmaterial gerne ein-gesetzt wird, also gleich zwei Auf-gaben erfüllt, dient die Dämmplat­te in erster Linie der Schalldäm­mung - wie der Name schon sagt. Um optimale Schalldämmung zu bieten, muss der Filz vollflächig verklebt werden, während die Dämpfung auch funktioniert, wenn er lose im Lautsprechergehäuse liegt. Als Ergebnis bleibt festzuhal­ten, dass die Dämmplatte im Grund-tonbereich recht gut arbeitet, im Obertonbereich allerdings Schwä­chen zeigt. Der Filz dämmt sowohl tiefe als auch hohe Frequenzen gut, bleibt in den Mitten allerdings etwas blass.
 
Verklebung die BeschichtungFür die Verklebung unterschiedlichster Beschichtungen  eignet sich Dispersionsklebstoff;
in Baumärkten wird er  speziell für die Verklebung von Fliesen auf problematischen
Untergründen verkauft (z.B. „Drauf und sitzt” von Lugato).  Er behält nach der Aushärtung
eine gewisse Elastizität,  weshalb sogar harte und flexible Materialien dauerhaft  
aufeinander haften. Für den Auftrag auf größere Flächen  ist ein Zahnspachtel
sehr zu empfehlen.


Dämm-Index
Die MLSSA-Software, die bei der Ermittlung der Schall durchleitung durch die Gehäusematerialproben hilfreich zur Seite stand, bietet eine Funktion, die es erlaubt, einen Index der Schalldämmung zu erstellen; das Programm errechnet den durchschnittlichen Schalldruckpegel in einem vorgegebenen Frequenz­bereich. So ergeben sich Werte, die es erlauben, die einzelnen Werkstoffe miteinan­der zu vergleichen. Als Maßstab diente uns dabei das meist verwendete Gehäusema­terial, die im vorangegangenen Teil dieses Artikels ausgemessene unbeschichtete 19er MDF-Platte. Die Pegeldifferenzen zu diesem Vergleichsnormal wurden in Prozentwerte umgerechnet. Eine gegenüber dem Vergleichsnormal um 6 dB höhere Schalldämmung entspricht einem Schalldämm-Index von 200 Prozent. Diese Berechnung erfolgte für den Bereich von 100 bis 1.000 Hertz (grüne Säulen), 1.000 bis 10.000 Hertz (blau) und den gesamten Frequenzbereich (rot).


dammindex
1 19 mm MDF/Stahlschrotmatte + 8 mm Filz
2 19 mm MDF/4 mm Bitumen + 8 mm Filz
3
19 mm MDF/Stahlschrotmatte

 
4 20 mm Schiefer
 
5 19 mm MDF/1 0 mm Steinzeugfliesen
 
6 19 mm MDF/Steg 190120 mm
 
7 20 mm Betonspanplatte
 
8 19 mm MDF/Stege 12x65 mm
 
9 19 mm MDF/Stegmatrix 19x40 mm
10 19 mm MDF/4 mm Bitumen
11 19 mm MDF/Stege 19x40 mm
12 19 mm MDF/8 mm Filz
13 19 mm MDF/12 mm Weichfaserplatte
14 19 mm MDF/Kreisplatte 19x200 mm
15 28 mm MDF
16
19 mm MDF/2 mm Bitumen

17 19 mm MDF
18 16 mm MDF 
19 19 mm Spanplatte
20 18 mm Birkenmultiplex
21 19 mm Tischlerplatte

 


Das Diagramm zeigt die Wirksamkeit der Schalldämmung, getrennt für den Bereich von 100 bis 1.000 Hertz (grüne Säulen), 1.000 bis 10.000 Hertz (blau) und den gesamten Frequenzbereich Irot). Die Balkenhöhe ist in Prozent be-zogen auf 19 mm MDF (=100%) skaliert. Mit Abstand das beste Ergebnis liefert die Kombination aus Stahlschrotmatte und Filz, die im Vergleich zum einfachen MDF etwa vier-mal besser dämmt. Auffällig ist dabei, dass sie ihre bestenTrümpfe im höherfrequenten Bereich ausspielt, während die mit einem hohen Steg versteifte MDF-Platte diese im Grundtonbereirh sogar noch knapp überflügelt. Auch die anderen getesteten Aufbauten mit Stegen zur Versteifung tun sich im unteren Frequenzbereich hervor, während mas­sereiche Werkstoffe, als bestes Beispiel die Schiefe platte, im Obertonbereirh punkten.
.
Materialmix
Verblüffende Ergebnisse lassen sich durch die Kombination von Masse­beschichtungen und Filz erzielen; das Resultat ist deutlich besser als die Summe der Einzelwirkungen. So steigert Filz die Wirkung der Stahlschrotmatte im Obertonbe­reich ganz enorm, und die bitumen-beschichtete MDF-Platte profitiert von der zusätzlichen Filzlage im ge-samten Spektrum.
Resteverwertung
Während die bisher beschriebenen Maßnahmen teils nicht unerhebli­che Investitionen erfordern, sind zwei Methoden praktisch gratis zu haben: MDF-Reste, etwa Gehäuse-ausschnitte der Lautsprecherchas­sis, mittig auf die Gehäusewände geklebt, verbessern die Schalldäm­mung bei niedrigen Frequenzen recht effektiv. Allerdings sollte die-se Methode nur bei Subwoofern zur Anwendung kommen, denn im Obertonbereich führt sie in Teilbe­reichen sogar zu einem negativen Effekt. Uneingeschränkt zu emp­fehlen ist dagegen die Auskleidung von Lautsprechergehäusen mit Flie­sen. Schwere Steingut-Bodenflie­sen eignen sich besser als relativ dünne und leichte Wandfliesen. In so manchem Hobbykeller existieren Restpakete mit Fliesen, die auf die-se Weise einer sinnvollen Aufgabe zugeführt werden können. In Bau 
märkten gibt es aber auch häufig Sonderangebote, die sich für diesen Zweck immer eignen - auf Schön­heit kommt es hier ja nicht an.

Fazit

Zwei Methoden kommen für die Verbesserung der Schalldämmung von Lautsprechergehäusen in Frage: Versteifungselemente und Wandbeschichtungen. Versteifun­gen - optimal: schmale, hohe Stege - arbeiten nur im Tieftonbereich zufriedenstellend, hier allerdings ganz hervorragend. Wandbeschich­tungen wirken sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Frequenzen, wobei die Kombination einer Mas­se-Beschichtung mit Filz größtes Aufsehen erregt: Sowohl die Bitu­men-Schwerfolie als auch die Stahl-schrotmatte profitiert von einer zu­sätzlichen Lage Filz. Letztere lei­stet sich allerdings einen Ausrut­scher im Grundtonbereich und soll­te daher auf jeden Fall in Kombina­tion mit Gehäuseverstrebungen zum Einsatz kommen. Ein Geheimtipp, da sehr preiswert, ist schließlich die Auskleidung von Lautsprecherge­häusen mit Keramikfliesen - im gesamten Frequenzbereich gleichmä­ßig wirksam und dabei verblüffend preiswert. Ideal ist die Kombinati­on von Versteifung und Wandbe­schichtung - eine handwerkliche Herausforderung, die sich wirklich lohnt.

Das Testfeld




Material

Filz 8 mm

Gewicht

1,2 kg/qm

ca.-Preis (Euro)

20

Verarbeitung

Dispersionsklebstoff

Weichfaserplatte 12 mm

4,0 kg/qm

5

Holzleim

Bitumen 2 mm

4,5 kg/qm

40

selbstklebend

Bitumen 4 mm

8,0 kg/qm

48

selbstklebend

Tischlerplatte 19 mm

10 kg/qm

25

Holzleim

Stahlschrotmatte 5 mm

12 kg/qm

95

Dispersionsklebstoff

Birkenmultiplex 18 mm

12,4 kg/qm

40

Holzleim

MDF 16 mm

12,8 kg/qm

15

Holzleim

Spanplatte 19 mm

13,4 kg/qm

10

Holzleim

MDF 19 mm

13,8kg/qm

17

Holzleim

MDF 28 mm

22 kg/qm

25

Holzleim

Keramikfliesen

24 kg/qm

ab 5

Dispersionsklebstoff

Betonspanplatte 20 mm

28 kg/qm

30

Holzleim

Schiefer 20 mm

60 kg/qm

ab 100

Dispersionsklebstoff


Ergebnisse der Schalltransmissions- und Vibrationsmessung
Das linke Diagramm zeigt jeweils das Ergebnis der Schalltransmissionsmessung, wobei zum Vergleich das Ergebnis von unbeschichtetem MDF (19 mm) gepunktet unterlegt ist. Zu Gunsten einer Das linke Diagramm zeigt jeweils das Ergebnis der Schalltransmissionsmessung, wobei zum Ver-übersichtlichen Darstellung sind die Messwerte über halbe Oktaven aufintegriert. Rechts daneben die Vibrationsmessung, die die Schwingung der Testplatten jeweils genau in Plattenmitte darstellt.
Steg 19x120

 
Steg 19x120 mm Ein einzelner relativ hoher Steg erhöht die Schalldämmung im Tieftonbereich enorm, während er im Mitteltonbereich kaum po­sitiv auffällt und oberhalb von 2,5 kHz die Schalldurchlässigkeit der Gehäusewand sogar verbessert.


erste diagram
3steg

 3 Stege 12x65 mm

Mehrere kleine Stege dämmen im Tieftonbereich ähnlich gut wie der einzelne große Steg, wirken im Gegensatz zu diesem aber
sogar bis weit in den Mitteltonbereich hinein positiv.


zweite
3steg19x40


3 Stege  19x40 mmDie dicken, dafür weniger hohen Stege sind im Tieftonbereich ähnlich wirkungsvoll wie schmale, dafür höhere Stege, wirken im Mitteltonbereich aber ungünstiger.
dritte
stegmatrix

Stegmatrix 19x40 mm

Die Kreuzmatrix führt zu einer besonders hohen Steifigkeit der MDF-Platte, was sich im Tieftonbereich positiv auswirkt, wenn auch keinen Vorteil gegenüber dem Streifenraster bringt, zeigt allerdings im 1000-Hertz-Frequenzband einen deutlichen Aus­rutscher, der zeigt, dass diese Bauform nur für reine Tieftonsy­steme zu empfehlen ist.

vierte
Kreisplatte

Kreisplatte 19x200 mm

Sinnvolle Resteverwertung Teil 1: Der mittig auf die MDF-Platte geleimte Tieftöner-Ausschnitt wirkt im Tieftonbereich segensreich, bringt a61.000 Hertz aufwärts aber keinen Vorteil mehr.
funfte
weichfaserplatte
12 mm Weichfaserplatte

Die Weichfaserplatte verbessert die Schalldämmung sowohl im Tief- und Grundtonbereich als auch bei höheren Frequenzen, erlaubt sich im 1- und 4-kHz-Band aber bedenkliche Ausrutscher: Bei 1 kHz ist die schalldämmende Wirkung kaum zu erkennen, um 4 kHz verschlechtert sie die Schalldämmung sogar.
sechste
2 mm bitumen

 2mm Bitumen
 Eine dünne Bitumen-Schwerfolie verbessert die Schalldämmung im Grundtonbereich deutlich, ist ab1 kHz aber praktisch wirkungslos.
siebte
4 mm bitumen

 4 mm Bitumen
 Die dickere Bitumen-Schwerfolie dämmt merklich besser als die 2-mm-Variante - nicht nur bei niedrigen Frequenzen, sondern sogar bis in den Hochtonbereich hinein.
achte
8 mm filz

8 mm Filz
Eine verblüffend gute Wirkung zeigt fest mit dem MDF verklebter Nadelfilz sowohl im Tiefton- als auch im Hochtonbe­reich; nur in den Mitten zeigt er keine nennenswerte Wirkung.

neunte
bitumen und stahlschrotmatte


4 mm Bitumen + 8 mm Filz
Die Wirkung mehrerer kombinierter Maßnahmen ist deutlich größer als die Summe der Einzelwirkungen: Bitumen und Filz im Team überzeugen auf der ganzen Linie.





Stahlschrotmatte
Die aus dem Maschinenbau stammende Stahlschrotmatte zeigt eine überaus effektive Wirkung - mit einer Ausnahme: Zwischen 200 und 300 Hertz führt sie zu einer Verschlechte­rung. Sie sollte daher auf jeden Fall mit einer Gehäuseverstei­fung kombiniert werden.




Stahlschrotmatte + 8 mm Filz
Wie bei der Bitumen-Filz-Kombi: Die Wirkung von Filz und Stahlschrot ist weit besser als die Summe der Einzeleffekte. Dieses Gespann liegt in dieser Versuchsreihe an der Spitze - wenngleich auch hier die störende Resonanzstelle zwischen 200 und 300 Hertz festzustellen ist.





10 mm Steinzeugfliesen
 Sinnvolle Resteverwertung Teil 2: Vollflächig auf die Gehäusewand geklebte Bodenfliesen verbessern die Schalldämmung sehr breitbandig, vergleichbar mit der Bitumen-Filz-Kombination

zehnte



elfte




zwelfte




dreizehnte

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