Aerofoil (Bowers & Wilkins)

Was ist an einer Aerofoil-Bassmembran anders als an einer gewöhnlichen — und was unterscheidet die Ausführungen in den einzelnen Serien?

Aerofoil ist der Name einer Membranform, nicht eines Werkstoffs. Die Bassmembranen von Bowers & Wilkins sind seit 2015 im Sandwich aufgebaut — zwei dünne Häute über einem Schaumkern — und über ihren Radius unterschiedlich dick: in der Mitte kräftiger, zum Rand hin dünner. Im Schnitt sieht das aus wie eine Tragfläche, daher der Name.

Eine Bassmembran soll zwei Dinge zugleich sein: leicht, damit sie schnell folgt, und steif, damit sie sich nicht verbiegt. Beides geht schlecht zusammen. Hier ist die Membran deshalb nicht überall gleich dick, sondern genau dort kräftiger, wo sie sich sonst zuerst verformen würde — und dünn, wo die Steifigkeit nichts bringt. Für Dich soll der Bass dadurch klarer wirken und die Töne besser auseinanderhalten.

Steifigkeit und Masse ziehen in verschiedene Richtungen

Eine Bassmembran wird bis zu einer bestimmten Frequenz als starre Scheibe bewegt: Alle Punkte gehen gleichzeitig vor und zurück, und was der Antrieb vorgibt, kommt als Schall heraus. Oberhalb dieser Frequenz beginnt die Membran in sich zu schwingen. Der Rand hinkt der Mitte hinterher, es laufen Biegewellen über die Fläche — also Wellen, bei denen sich das Material quer zu seiner Ausdehnung durchbiegt —, und das Ergebnis heißt Membranaufbruch: eine Reihe scharfer Überhöhungen und Einbrüche, die im Frequenzgang zweistellige Dezibelwerte annehmen können.

Der übliche Weg, diesen Punkt nach oben zu schieben, ist eine steifere Membran. Steifigkeit kostet aber Material, Material kostet Masse, und Masse senkt den Wirkungsgrad und bremst die Membran im oberen Teil ihres Bereichs. Wer nur dicker baut, gewinnt an der einen Stelle, was er an der anderen verliert.

Der Ausweg liegt darin, dass die Belastung über die Membranfläche gar nicht gleich verteilt ist. Angetrieben wird in der Mitte, an der Schwingspule; dort ist die Biegebeanspruchung am größten, und dort setzen die ersten Verformungsmuster an. Zum Rand hin nimmt die Beanspruchung ab. Eine überall gleich dicke Membran bezahlt deshalb Steifigkeit an Stellen mit, an denen sie wenig ausrichtet.

Was die Form leistet

Bowers & Wilkins gibt an, das Dickenprofil mit Rechnermodellen entwickelt zu haben, mit dem erklärten Ziel, Steifigkeit dort bereitzustellen, wo sie am nötigsten ist. Der Aufbau ist ein Sandwich: Für die oberste Serie nennt der Hersteller eine Karbonfaserhaut über einem Schaumkern mit veränderlichem Profil. Der Kern gibt der Membran ihre Dicke — und damit die Steifigkeit, die mit der dritten Potenz der Dicke wächst —, die dünnen Häute nehmen die Zug- und Druckkräfte an der Oberfläche auf. Genau darin liegt der Gewinn eines Sandwichaufbaus: Er kauft Steifigkeit über Bauhöhe statt über Masse.

Die Wirkung zeigt sich an einer einzigen Größe: an der Frequenz, ab der die Membran aufbricht. Sie rückt nach oben. Unterhalb davon bewegt sich die Membran als Ganzes, und je höher diese Frequenz liegt, desto größer ist der Bereich, in dem das gilt. Eine bessere Basswiedergabe folgt daraus noch nicht: Wie ein Chassis im Tiefton arbeitet, entscheiden Motorsystem, Gehäuse und Aufstellung mit.

Was sich zwischen den Serien unterscheidet

Die Bauform steckt in mehreren Serien, die Ausführung ist aber nicht überall dieselbe. Benannt wird sie nur für die oberste: Karbonfaserhaut, Schaumkern mit veränderlichem Profil. Für die 700er-Serie beschreibt der Hersteller zwar die veränderliche Dicke, nennt aber die Werkstoffe nicht.

Für die Beratung ist das die praktisch wichtigste Auskunft dieser Seite: Der Name Aerofoil auf dem Datenblatt sagt etwas über die Geometrie und nichts über den Werkstoff. Zwei Modelle können dieselbe Bauform und verschiedene Häute haben, und die Häute entscheiden über Masse und Dämpfung mit.

Grenzen

Der Aufbruch verschwindet nicht, er zieht um. Eine steifere Membran verschiebt die erste Verformungsresonanz nach oben — idealerweise weit über die Trennfrequenz, damit die Frequenzweiche sie nicht mehr anregt. Was oberhalb passiert, bleibt trotzdem im Chassis.

Die Form ersetzt weder Antrieb noch Gehäuse. Wie linear ein Basschassis arbeitet, entscheidet zum großen Teil das Motorsystem, und wie sauber der Tiefton im Raum ankommt, entscheidet die Aufstellung. Eine Membranform kann keine dieser Fragen beantworten.

Ohne Zahlen keine Abwägung. Ob eine Aerofoil-Membran einer sehr guten Papier- oder Aluminiummembran überlegen ist, lässt sich am veröffentlichten Material nicht entscheiden. Beschrieben ist ein plausibler Konstruktionsweg, nicht ein gemessener Vorsprung.

Abgrenzung

Gegen den Werkstoff. Aerofoil beschreibt die Geometrie der Membran, nicht den Stoff, aus dem sie besteht. Häute und Kern sind Werkstoffe und werden getrennt geführt; sie können sich ändern, ohne dass die Bauform eine andere wird.

Gegen den Mittelton. Der Mitteltöner desselben Lautsprechers arbeitet mit einem anderen Membranwerkstoff und einer anderen Aufhängung (FST). Aerofoil betrifft ausschließlich die Basschassis.

Gegen die Bassreflexabstimmung. Wie tief ein Lautsprecher hinunterreicht, entscheiden Gehäusevolumen und Abstimmung (Bassreflex), nicht die Membranform. Aerofoil zielt auf das obere Ende des Bassbereichs, dort wo der Aufbruch lauert — nicht auf das untere.

Verknüpfte Inhalte

Was beim Membranaufbruch physikalisch passiert und wie er sich zur Trennfrequenz verhält, steht unter Membranaufbruch; wie die Frequenzweiche darüber entscheidet, ob der Aufbruchbereich überhaupt angeregt wird, dort ebenfalls. Die Aufhängung des Mitteltöners im selben Lautsprecher erklärt FST, die Gehäuseverstrebung dahinter Matrix.

Quellen

Die Beschreibung der Bauform — veränderliche Dicke, Entwicklung mit Rechnermodellen, Namensherkunft — stammt aus der Produktdokumentation von Bowers & Wilkins, ebenso die Angabe zu Karbonfaserhaut und Schaumkern, die dort allein für die oberste Serie steht. Die Einführung mit der Serie 800 D3 im Jahr 2015 ist einem herstellereigenen Rückblick entnommen. Zur Wirkung veröffentlicht Bowers & Wilkins keine Messwerte; die Einordnung des Sandwichaufbaus in dieser Seite folgt aus der allgemeinen Mechanik und ist keine Aussage des Herstellers.