Smarte Folien für energieeffiziente Lautsprecher

Lautsprecher könnten künftig leichter, stärker und energieeffizienter werden. Ermöglichen sollen das hauchdünne Silikonfolien, die als künstliche Muskeln gleichzeitig als Antrieb und als Sensor dienen. Forschende stellen die intelligenten Materialien auf der Hannover Messe (17. bis 21. April) vor.

Vor allem die im professionellen Bereich eingesetzten Lautsprecher bringen einiges an Gewicht auf die Waage und sind zudem nicht energieeffizient. In der Beschallungstechnik kommen meist umfangreiche Systeme zum Einsatz, die entsprechend große Räume oder ganze Freiluftfestivals beschallen müssen. Sie bestehen häufig aus Modulen, die mit einzelnen Lautsprecher-Chassis bestückt sind. Gerade im Tieftonbereich kommen bei 15 Zoll oder 18 Zoll Lautsprechern durch die erforderlichen starken Magnete schnell etliche Kilos zustande.

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Darüber hinaus haben diese dynamischen Lautsprecher, die mit einer Spule im Magnetfeld angetrieben werden, aufgrund ihres eher mittelmäßigen Wirkungsgrades einen nicht zu unterschätzenden Leistungshunger. Um etwa ein Rockkonzert in einem Stadion adäquat beschallen zu können, werden leicht Hunderte von kW benötigt.

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Lautsprecher nachhaltig verbessert

Abhilfe schaffen könnte eine Technologie, die Forschende der Universität des Saarlandes in Hannover vorstellen. Sie kommt ohne teure oder schwer verfügbare Materialien aus und benötigt neben einer intelligenten Ansteuerung lediglich Silikonfolie und Ruß. Mithilfe dieser Neuheit will das Team um Stefan Seelecke und Paul Motzki nachhaltigere Lautsprecher ermöglichen. Statt Kupferdrahtspule und Magnet sorgt dann eine dünne Silikonfolie im Lautsprecher für die Bewegung der Membran. Dieses Materialsystem aus dielektrischen Elastomeren kann mit vergleichsweise wenig elektrischer Leistung stufenlose Hubbewegungen ausführen. Somit ist der Antrieb für einen dynamischen Lautsprecher gegeben. Beim Einsatz in dynamischen Lautsprechern wird die Folie gerollt und ersetzt so die konventionelle Schwingspule. „Mit unseren intelligenten Materialsystemen aus dielektrischen Elastomeren lässt sich im Bereich der Akustik vieles neu denken. Mit ihnen könnte die Lautsprechertechnik mit Blick auf mehr Nachhaltigkeit weiter verbessert und weiterentwickelt werden“, sagt Stefan Seelecke vom Lehrstuhl für intelligente Materialsysteme der Universität des Saarlandes und am Saarbrücker Zentrum für Mechatronik und Automatisierungstechnik Zema.

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Viele Anwendungen möglich

Die denkbaren Anwendungsmöglichkeiten sind dem Forscher zufolge vielfältig: Die Folie selbst lässt sich zum Beispiel als flacher Flächenlautsprecher im heimischen Umfeld verwenden. Darüber hinaus lassen sich die Folien in Textilien integrieren, die etwa an Wänden angebracht durch Noise Cancelling Umgebungsgeräusche auf neue Art schlucken können. „Je nach Anwendung können wir die Folie selbst als Antrieb und gleichzeitig zur Schallerzeugung verwenden. Dadurch werden maximal kompakte Lösungen und ganz neue Bauformen möglich, etwa einige Millimeter flache Systeme“, erklärt Sophie Nalbach, Bereichsleiterin für smarte Materialsysteme am Zema. In Hannover suchen die Wissenschaftler nun Partner, mit denen sie ihre Technologie für neue Anwendungen gemeinsam weiter erforschen und weiterentwickeln können.