BEAT – Basslautsprecher mit dielektrischem ElastomerAktor-AnTrieb

In dem EFRE gefördertem Projekt wird die Verwendung von dielektrischen Elastomeren als Antrieb für Basslautsprecher untersucht.  Es werden sowohl das dynamische Verhalten von DE Membranen, deren Ansteuerung und auch die dafür nötige Elektronik erforscht.

In dem Projekt arbeiten die Stamer Musikanlagen GmbH, St. Wendel, und das Zentrum für Mechatronik und Automatisierungstechnik (ZeMA) gGmbH, Saarbrücken, zusammen.

Problemstellung:

Basslautsprechersysteme, speziell für den Eventbeschallungsbereich, sind gegenwärtig durch hohes Gewicht und, für den Betrieb erforderliche, hohe elektrische Ströme gekennzeichnet. Im Rahmen des hier beantragten Forschungsprojekt zwischen der Stamer Musikanlagen GmbH, St. Wendel, und dem Zentrum für Mechatronik und Automatisierungstechnik gGmbH (HK Audio), Saarbrücken, soll eine revolutionäre, neue Antriebstechnologie für Basslautsprechersysteme entwickelt werden, die beide Nachteile behebt und einen attraktiven neuen Absatzmarkt für Audiosysteme aus dem Saarland schafft. Speziell beschäftigt sich der Antrag mit der Entwicklung eines neuartigen Membranantriebs auf Basis dielektrischer Elastomeraktoren (DEAs).

 

Zielsetzung:

  • Deutliche Gewichtsreduktion (ca. 10 kg / 25 %) durch Wegfall schwerer Magnetantriebe und daraus zusätzlich resultierender Kostenvorteil (geringere mechanische Anforderungen)
  • Verzicht auf immer knapper werdende, hauptsächlich in Fernost abgebaute Seltene-Erden-Ressourcen in der Lautsprecherherstellung
  • Ausnutzung möglicher Kostenvorteile am Antrieb (günstige polymerbasierte Rohstoffe)
  • Steigerung der Energieeffizienz (ca. 50 – 70 %) und damit einhergehende Zulassungs-erleichterungen

Als Projektziel soll ein erster Prototyp hergestellt werden. Dieser wird aus einem vollfunktionsfähigen, leichteren Basslautsprecher bestehen, der im Vergleich mit herkömmlichen Basslautsprechern (z. B. L SUB 1800 A von HK Audio) messtechnisch validiert und zur Bewertung des Technologie-potenzials herangezogen werden soll.

 

Vorgehen:

Im Wesentlichen müssen in diesem Projekt drei Bestandteile aktiver Lautsprecher genau untersucht und weiterentwickelt werden: die schallerzeugende Membran, ihr Antrieb und die Verstärkerelektronik. Die schallerzeugende Membran muss bezüglich ihrer mechanischen Eigenschaften an die Bedürfnisse von DEAs, unter Berücksichtigung ihrer akustischen Eigenschaften, angepasst werden. Die DEAs selbst müssen bezüglich ihres dynamischen Verhaltens für den angestrebten Frequenzbereich optimiert und ihr nichtlineares Verhalten genauestens charakterisiert werden. Diese Informationen fließen anschließend auch in die Entwicklung der Verstärker ein. Zusätzlich müssen die Verstärker, anstelle der üblicherweise hohen Ströme, hohe Spannungen erzeugen. Dies macht die Entwicklung einer neuartigen Verstärkertechnologie von Nöten. Daher ist während des gesamten Projekts eine enge Kooperation zwischen beiden Forschungsstellen mit ihrem jeweiligen Know-how (ZeMA: DEA Entwicklung, Integration und Hochspannungserzeugung; Stamer: Akustik von Membranen und Verstärkerelektronik) nötig.

 

Verwertungskonzept:

Der Einsatz signifikant leichterer Woofer mit einem deutlich höheren Systemwirkungsgrad wird der Stamer Musikanlagen GmbH eine relevant höhere Marktstellung im Bereich der aktiven Basslautsprecherboxen ermöglichen. Da davon auszugehen ist, dass viele Kunden auch die entsprechenden Mittel-Hochton-Einheiten vom selben Hersteller kaufen wollen, wird sich auch ein spürbarer Effekt auf andere Produktgruppen einstellen.

Zudem ist auch eine Vermarktung der Woofer an andere Hersteller denkbar, was ein neues Geschäftsfeld mit enormem Marktpotential darstellt, welches vom Volumen her im Nachfolgenden kurz dargestellt wird.

Von Seiten des ZeMAs werden die Forschungsergebnisse genutzt, um weiterführende Forschungsprojekte zu beantragen und durchzuführen. Darüber hinaus werden die entstehenden Erkenntnisse und Laboraufbauten für die Lehre (inkl. Abschlussarbeiten) verwendet.

Laufzeit: 01.03.2019-28.02.2021

Gefördert von: EU EFRE

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