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1. Wie würde ich messen?
Dein Versuch mit Breitbänder, Dämmmaterial und Mikrofon misst zunächst die Schalldurchlässigkeit, nicht die Absorption. Eine Spanplatte würde dabei hervorragend abschneiden, obwohl sie kaum Schall absorbiert.
Für einen echten Materialvergleich wäre ein Zweimikrofon-Impedanzrohr nach ISO 10534-2 die saubere Lösung.
Für Deinen Anwendungsfall würde ich aber eher direkt im Gehäuse messen:
- Breitbänder in ein definiertes Testgehäuse einbauen.
- Zunächst ohne, dann mit verschiedenen Materialien messen.
- Elektrische Impedanz und Schalldruck vor der Membran mit ARTA erfassen, bei Bedarf zusätzlich den Schalldruck im Gehäuse.
- Besonders die Resonanzen und ihr Abklingverhalten ab 350–400 Hz vergleichen.
- Materialmenge, Schichtdicke, Kompression und Position dokumentieren. Zum Schluss die Ausgangsmessung wiederholen.
Damit siehst Du nicht nur, was ein Material durchlässt, sondern auch, was es im Lautsprecher tatsächlich bewirkt.
2. Drei Ansätze, die ich interessant fände
A. Geschichteter Absorber mit Luftabstand zur Rückwand
Deine vorhandenen 60 mm Polyestervlies wären ein guter Ausgangspunkt. Ich würde nicht nur verschiedene Materialien vergleichen, sondern auch deren Anordnung: direkt auf der Rückwand, mit Luftabstand und eventuell mit unterschiedlicher Kompression.
Der Gedanke dahinter: Strömungswiderstand, Schichtdicke und Schallschnelle bestimmen gemeinsam die Absorption. Die relevante Grundlagenarbeit dazu ist Bradbury, *The Use of Fibrous Materials in Loudspeaker Enclosures*, JAES 1976.
Das wäre mein erster Versuch. Kostet praktisch nichts zusätzlich und lässt sich leicht messen.
B. Gezielte Kantenabsorber statt flächiger Auskleidung
Das würde ich als zweite Variante mit derselben Materialmenge ausprobieren: längs der Gehäusekanten angeordnete, beispielsweise dreieckige Absorber statt einer gleichmäßig belegten Rückwand.
Damit lässt sich untersuchen, ob die Bedämpfung der Gehäusemoden durch geschickte Materialpositionierung verbessert werden kann. Man spart möglicherweise Material, ohne entsprechend viel Wirkung zu verlieren. Ob das bei Deiner Box funktioniert, muss allerdings die Messung zeigen.
C. Verjüngter Absorptionskanal nach B&W beziehungsweise Laurence Dickie
Das finde ich konstruktiv am spannendsten. Statt den rückwärtigen Schall einfach auf eine bedämpfte Rückwand treffen zu lassen, führt man einen Teil davon in einen sich verjüngenden, mit Absorptionsmaterial versehenen Kanal.
B&W beschreibt solche Lösungen unter anderem im Patent US 7,201,252 B2. Laurence Dickie hat mit US 8,205,712 B2 einen verwandten Ansatz speziell für Bassreflexgehäuse entwickelt, bei dem die Bassreflexwirkung möglichst wenig beeinträchtigt werden soll.
Mit Holz oder 3D-Druck könnte man einen gefalteten Kanal als austauschbaren Einsatz bauen. Die Geometrie und Ankopplung müssten allerdings zum Chassis und Gehäuse passen. Das ist also eher ein kleines Entwicklungsprojekt als eine sofort fertige Lösung.
Mein Vorschlag: Fang mit Deinem vorhandenen Vlies an, aber miss zuerst die Wirkung im Gehäuse. Vergleiche dann unterschiedliche Anordnungen bei gleicher Materialmenge. Wenn dabei noch ausgeprägte Störungen bleiben, wäre ein gezielter Absorptionskanal eine interessante nächste Entwicklungsstufe.
Den IHA, den Du ohnehin für die Längsresonanzen vorsiehst, würde ich dabei zunächst außen vor lassen, damit Du die Wirkungen sauber auseinanderhalten kannst.
Gerade die Frage, ob man mit weniger, aber geschickt angeordnetem Material bessere Ergebnisse erzielt, fände ich spannend.
Quellen (erstaunlicherweise ohne YouTube und Reddit):
Wissenschaftliche Originalarbeiten
Diese Arbeiten bilden die physikalische Grundlage für die Materialauswahl, Positionierung und Messung.
1. Bradbury, L. J. S. (1976): The Use of Fibrous Materials in Loudspeaker Enclosures. Journal of the Audio Engineering Society, 24(3), 162–170.
AES – Originalveröffentlichung Relevanz: Besonders wichtig für Olaf. Beschreibt experimentell und theoretisch die Wirkung von Fasermaterial auf Schallausbreitung und Dämpfung in Lautsprechergehäusen.
2. Delany, M. E.; Bazley, E. N. (1970): Acoustical properties of fibrous absorbent materials. Applied Acoustics, 3(2), 105–116.
Originalarbeit, DOI 10.1016/0003-682X(70)90031-9 Relevanz: Grundlegendes empirisches Modell für die akustische Impedanz und Ausbreitungskonstante poröser Fasermaterialien.
3. Miki, Y. (1990): Acoustical properties of porous materials – Modifications of Delany-Bazley models. Journal of the Acoustical Society of Japan (E), 11(1), 19–24.
Originalarbeit, Open Access Relevanz: Weiterentwicklung des Delany-Bazley-Modells, unter anderem für die Berechnung geschichteter Absorber.
4. Karjalainen, M. et al. (2001): Comparison of Numerical Simulation Models and Measured Low-Frequency Behavior of Loudspeaker Enclosures. Journal of the Audio Engineering Society, 49(12), 1148–1166.
AES – Originalveröffentlichung Relevanz: Messungen und Simulationen des akustischen Verhaltens unterschiedlicher Lautsprechergehäuse unterhalb von 1 kHz.
5. Backman, J. (1996): Effect of Panel Damping on Loudspeaker Enclosure Vibration. AES Convention 101, Paper 4395.
AES – Originalveröffentlichung Relevanz: Experimenteller Vergleich von neun Gehäusen mit unterschiedlichen Wandmaterialien und viskoelastischer Dämpfung.
6. Yang, M.; Chen, S.; Fu, C.; Sheng, P. (2017): Optimal sound-absorbing structures. Materials Horizons, 4, 673–680.
Originalarbeit, DOI 10.1039/C7MH00129K Relevanz: Breitbandige Metamaterialabsorber und physikalische Grenzen ihrer minimalen Bautiefe. Der veröffentlichte Versuchsaufbau ist 10,86 cm dick und absorbiert breitbandig ab ungefähr 400 Hz.
Normen und Messverfahren
ISO 10534-2:2023 Absorptionsgrad und Oberflächenimpedanz mit Zweimikrofon-Impedanzrohr
ISO 9053-1:2026 Bestimmung des statischen Strömungswiderstands poröser Materialien
ASTM E2611-24 Viermikrofonverfahren zur Bestimmung von Schalldurchgang und weiteren akustischen Materialeigenschaften
Patente
Die Patentnummern und veröffentlichten Dokumente sind recherchiert. Die direkten Dokumentenlinks führen zu Google Patents, wo der Originaltext und die Zeichnungen reproduziert werden. Eine individuelle amtliche Dokumenten- und Rechtsstandsprüfung bei USPTO beziehungsweise WIPO war nicht vollständig möglich. Die Links sind deshalb Dokumentennachweise, keine abgeschlossene behördliche Verifikation.
US 1,901,388 A (1933) - Irving Wolff, RCA - Abgestimmte interne Resonatorkammern gegen Gehäuseresonanzen
US 2,293,181 A (1942) - Frederick E. Terman - Verjüngte Absorptionshörner mit absorbierendem Abschluss
US 6,324,292 B1 (2001) - Mitsuhashi/Hamada, Pioneer - Resonanzrohre zur Unterdrückung stehender Wellen im Lautsprechergehäuse
US 7,201,252 B2 (2007) - Stuart Michael Nevill, B&W - Mehrere verjüngte, platzsparend angeordnete Absorptionskanäle
US 7,270,215 B2 (2007) - Enrique M. Stiles - Viskoelastisch bedämpfte Gehäuseverstrebungen
US 8,205,712 B2 (2012) - Laurence George Dickie - Bassreflexgehäuse mit zusätzlichem verjüngtem Absorptionskanal
WO 2018/047153 A1 (2018) - Ming Yang et al., Acoustic Metamaterials Group - Breitbandabsorber mit mehreren abgestimmten Resonanzkammern
US 11,647,326 B2 (2023) - Oclee-Brown/Degraeve, GP Acoustics - Impedanzangepasste Ankopplung von Metamaterialabsorbern an Lautsprecher
Für Deinen Anwendungsfall würde ich insbesondere US 2,293,181 A, US 7,201,252 B2 und US 8,205,712 B2 hervorheben. Alle drei behandeln die Führung und Absorption rückwärtiger Schallenergie; das Dickie-Patent berücksichtigt dabei ausdrücklich die Anforderungen eines Bassreflexgehäuses.
Originaluntersuchungen und Herstellerdokumentation
1. HiFi-Selbstbau (2008): Schallabsorption im Lautsprechergehäuse, MindStorm Mk2
Vollständiger Versuchsbericht Material, Füllmenge und Positionierung im realen Lautsprechergehäuse werden messtechnisch verglichen. Einschließlich eines Versuchs mit internem Helmholtzabsorber.
2. HiFi-Selbstbau (2015): Trio+ Absorption
Vollständiger Versuchsbericht Untersuchung unterschiedlicher Bedämpfungsvarianten in einer geschlossenen Mitteltonkammer mit Visaton AL130M.
3. KEF R&D: LS50 Meta / LS50 Wireless II Technical White Paper
Originaldokument als PDF Technische Entwicklung der Metamaterialabsorption, Gehäuseverstrebungen, CLD und Bassreflexkanäle mit Messungen und Modellrechnungen.
4. Cellofoam: Datenblatt Cello 470/471
Originaldatenblatt mit Absorptionskurven, PDF Technische Kennwerte und Absorptionsmessungen für das von JFA empfohlene Material.
5. BASF: Basotect G+
Technische Dokumentation mit Absorptionskurven Herstellerseitig dokumentierte Schallabsorption unterschiedlicher Materialdicken, unter anderem im Impedanzrohr, Kunststoffe & Gummi
Die beiden HiFi-Selbstbau-Artikel sind originäre DIY-Messberichte, aber keine peer-reviewten wissenschaftlichen Veröffentlichungen. Die Angaben von KEF, BASF und Cellofoam sind technische Primärquellen der jeweiligen Hersteller.
Fachbücher und Berechnungswerkzeuge
1. Allard, J. F.; Atalla, N. (2009): Propagation of Sound in Porous Media: Modelling Sound Absorbing Materials, 2. Auflage, Wiley.
Fachbuch beim Verlag Vertiefende Grundlage für die Modellierung poröser Absorber und mehrschichtiger Systeme.
2. Yang, M.; Sheng, P. (2017): Sound Absorption Structures: From Porous Media to Acoustic Metamaterials. Annual Review of Materials Research, 47, 83–114.
Fachreview Systematische Darstellung der Absorberphysik. Als Übersichtsarbeit keine unabhängige experimentelle Bestätigung der zuvor genannten Yang-Originalarbeit.
3. Acoustic Modelling: Multi-layer Absorber Calculator
Online-Rechner Simulation geschichteter poröser Absorber, Luftspalte und resonanter Strukturen.
4. Gesellschaft für Akustikforschung Dresden: Strömungswiderstand und Porosität
Technische Beschreibung der Messverfahren Beschreibung normbasierter Materialcharakterisierung und weiterführender Absorbermodellierung.
Der Online-Rechner ist ein Werkzeug auf Basis veröffentlichter Modelle, kein unabhängiger Messnachweis.
