[FAQ] Subwoofer Gehäuseberechnung und -bau sowie Dämmung

Dieses Thema im Forum "Car Hifi" wurde erstellt von grille, 06.08.2009.

  1. grille

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    1.0 Gehäusebau Berechnung
    1.1 Gehäusebau Materiallisten
    1.2 Gehäusebau Erläuterungen zum Material

    2.0 Beispiele für Subwoofer
    2.1 günstiges Modell um 100 Euro
    2.2 viel Bass um 500 Euro
    2.3 Nachbarschaftsstreit für 950 Euro :D

    3.0 Folgen des Subwoofereinbaus
    3.1 Dämmmaterialen
    3.2 Bestimmung der Störquellen
    3.3 Art der Aufbringung auf Teile




    1.0 - Gehäusebau Berechnung
    Zuerst braucht man die TSP (Thiele Small Parameter) des Subwoofers, der verbaut werden soll, bevor man sich Bretter für ein Gehäuse zuschneiden lassen kann.

    Zur Gehäuseberechnung eignet sich WinISD von LinearTeam sehr gut. Dort erstellst Du einen "neuen Subwoofer" und gibst alle Werte wie Qts, Fs, Vas, mms, usw... in die dafür vorgesehenen Felder ein. Nach dem Speichern kannst Du den Subwoofer aufrufen und vom geschlossenen Gehäuse bis zum Bandpass alle Arten simulieren.

    Alternativ kannst Du Dich auch an die Leute im Forum wenden, wenn Du Fragen hast, oder etwas zu kompliziert erscheint!


    1.1 - Gehäusebau Materiallisten
    Preislich kostet ein selbstgebautes Gehäuse zwischen 15 und 150 Euro. Es kann aber auch je nach Anspruch teurer sein.

    Als Material eignet sich:
    • MDF (Mitteldichte Faserplatte)
    • Birkenmultiplex (schichtverleimtes Holz)
    • GFK (Glasfaserverstärkter Kunststoff)
    • und Steinzeugrohr :D
    weiteres Material, das gebraucht wird:
    • Holzschrauben (5x50 o.ä.)
    • Holzleim (z.B. Ponal)
    • Filz oder Leder zum Beziehen
    • Sprühkleber
    • Spachtel, Grundierung, Lack
    • Lautsprecherterminal
    • Gewindeschrauben und Einschlagmuttern
    • evtl. Reflexrohre oder Aeroports
    • Polyesterwatte, Schafwolle, o.ä. (für geschlossene Gehäuse)
    • Noppenschaumstoff (für bassreflex Gehäuse)
    benötigte Werkzeuge:
    • Stichsäge
    • Holzsägeblatt
    • Bohrmaschine
    • Bohrer
    • Kegelsenker
    • Zollstock oder Maßband
    • Zirkel
    • Bleistift oder Kugelschreiber
    • Schraubendreher / Bits
    • Schleifklotz und Schleifpapier *
    • Schraubzwingen *
    * nicht zwingend erfoderlich


    1.2 - Gehäusebau Erläuterungen zum Material

    • MDF bekommt man schon recht günstig, Birkenmultiplex ist viel teurer, ist aber auch stabiler und leichter. Die Preise liegen bei MDF um die 15 Euro/m², bei Multiplex ca. 50 Euro/m². Als Plattenstärke sollte man 18 bis 22mm wählen. Die Frontplatte sollte möglichst von der Dicke dem Woofer angepasst werden. Also wenn der Woofer 15kg wiegt, dann eine 40mm Multiplexplatte für die Front nehmen, oder zwei dünne Platten miteinander verleimen.

      Tipp: Im Baumarkt gehst Du an den Zuschnitt der Holzabteilung und sagst: "Ich hätte gerne '..6..' Platten aus '..........' zugeschnitten. Materialstärke '...'mm." Dann gibst Du dem Onkel deine Notizen mit den Maßen der Platten und er sägt Dir das auf den mm genau zurecht. Setze die Platten direkt am Zuschnitt zusammen, damit Du siehst, ob richtig gesägt wurde.

      Preistipp: Da die Preise im Baumarkt recht hoch sind und die Auswahl ziemlich dürftig ist, wird bei großen Gehäusen der Gang zum Tischler / Schreiner empfohlen. Große Kleinformat Multiplexplatten mit über 20mm Stärke kosten ca. 100 Euro im Einkauf. Der Tischler kann so eine Platte in der gewünschten Stärke bestellen und nach der nächsten Lieferung die Seiten für das Gehäuse zuschneiden. Aus so einer Platte bekommt man schon ein sehr großes Gehäuse gesägt.

      Hier gibt es bald eine Excel Datei, die Dir beim Ausrechnen der Plattenmaße hilft.
    • Als Schrauben haben sich normale Spax Holzschrauben (5x50) bewehrt. Mit 40 - 80 Schrauben pro Gehäuse kommt man meistens gut hin, wenn man alle 8 - 12 cm eine Schraube setzt.

      Tipp: In manchen Baumärkten kann man sich Schrauben selber abwiegen. 40 Holzschrauben 5x50 kosten ca. 2,20 Euro. Ein Preisvergleich lohnt sich.
      MDF mit dem Kerndurchmesser der Schraube gut vorbohren und Schrauben nicht zu fest ziehen, sonst reißt das MDF auf! Birkenmultiplex ist wesentlich robuster.
    • Als Holzleim sollte man Ponal Express von Henkel benutzen. Der Leim wird auf allen zusammenzufügenden Flächen dick auftragen und mit einem Pinsel oder Stück Papier gleichmäßig verteilt. An den Seiten herauslaufender Leim kann mit den Fingern abgestrichen werden und zum Abdichten des Gehäuses von innen verwendet werden. (ca. 6 Euro)
    • Mit Sprühkleber (ca. 10 Euro) kann man sehr gut arbeiten und sollte unbedingt Zeitung unterlegen, wenn man sprüht. Man bekommt ihn sehr schwer weg. Jede Seite des Gehäuses einzeln besprühen und den Filz nach und nach mit Druck um das Gehäuse falten. Hier hilft Abkleben der Ränder für ein zügigeres Arbeiten. (Filz o. Leder ca. 10-80 Euro)
    • Das Terminal ist aus Kunststoff, muss fest sitzen und dicht sein. (5-20 Euro)
    • In der Regel passen M6 Schrauben für die Befestigung des Woofers. Kleine 8" Woofer brauchen M5 Schrauben. Beim Bohren muss exakt gearbeitet werden. 7er Bohrer und 8er Bohrer für die Einschlagmuttern.
      Preistipp: SB Baumärkte - man wiegt die Schrauben selber ab und bezahlt nur 50 Cent für 8 M6x50mm Schrauben (0,50-5 Euro)
      Wenn's ganz billig sein muss, schraubt man den Woofer mit Holzschrauben ins Gehäuse.
    • Bassreflexrohre oder abgerundete Aeroports (5-20 Euro)
      Wichtig ist, hinter Bassreflexrohren genügend Platz zu lassen, damit die Luft ohne Hindernisse strömen kann. Ein gestückeltes Bassreflexrohr kann man mit Heißkleber zusammenfügen.

      [​IMG]
    • Die Bedämpfung kann nach Bedarf durchgeführt werden. (0-30 Euro)

    Es ist sinnvoll zusätzliche Verstrebungen in das Gehäuse zu setzen, damit es schwingungsfrei wird. Noppenschaumstoff sollte im Bassreflexgehäuse mindestens an der Wand gegenüber des Woofers befestigt sein. Das Volumen vom Noppenschaumstoff muss bei der Berechnung vom Volumen abgezogen werden!
     
  2. AdMan

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  3. grille

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    2.0 - Beispiele verschiedener Subwooferkonzepte
    Folgende Beispiele sollen Möglichkeiten zum Vergleich und einen groben Anhaltspunkt zur Auswahl eines Subwoofers bieten. Im Beispiel wird deshalb beschrieben, was man mit einem festgelegten Budget und der jeweiligen Konfiguration erreichen kann.

    Welches Budget man für den Subwoofer ungefähr einplanen sollte ist hier zu finden.

    Für detailliertere Fragen, erstelle bitte einen thread in "Car Hifi" unseres Forums.


    Es ist auch möglich eine Anlage ohne einen Subwoofer zu betreiben. Allerdings sollte man sich darüber im Klaren sein, dass der Tiefbassanteil bei normalen 16cm Lautsprechern - verbaut in den originalen Aufnahmen eines Toyotas - im Gegensatz zu einem Gehäusesubwoofer im Kofferraum sehr mikrig ausfällt. Die meisten Frontsysteme sind nicht dazu geeignet um Frequenzen unter 80Hz wiederzugeben. Wenn das trotzdem gefordert wird, verzerrt i.d.R. der Klang bei höheren Lautstärken. Von einem "Musikgenuss" kann dann nicht mehr die Rede sein. Große Subwoofer hingegegen haben schwere bewegte Massen (mms) und spielen im passenden Gehäuse sauber und druckvoll bis zu 20 Herz runter. Das sind ganze zwei Oktaven!

    Die Intensität eines Subwoofers kann man grob anhand der Membranfläche und des Hubs klassifizieren.
    Fläche der Membran * Hub (r²*Pi*Xmax) = verdrängtes Luftvolumen



    sehr kleiner Subwoofer unter dem Sitz

    Es tauchen immer wieder Wünsche nach winzigen Subwoofern auf. Viele Fahrer können in ihren Autos keinen Platz für 10 Liter Gehäusevolumen finden und haben nur unter den Sitzen freien Platz. Von Pioneer gibt es einen passenden Subwoofer, der sehr klein ist. Es handelt sich um einen aktiven Subwoofer, für den kein Verstärker benötigt wird.

    Der nächst bessere, größere und teurere TS-WX206A Subwoofer erreicht nach eigener Erfahrung nicht annäherungsweise den Pegel und Klang des passiven Subwoofers unter 2.1. Der kleinere TS-WX22A passt aber dafür unter so manchen Sitz, ist relativ günstig und hat den Verstärker schon integriert. Für Fahrer, die nur etwas mehr Bass brauchen und keinen Platz haben, ist das genau das Richtige.



    Im Folgenden werden ausschließlich Beispiele für passive Subwoofer genannt, die noch eine externe Endstufe benötigen.



    2.1 - kleiner 20cm Subwoofer um 100 Euro (Stand: 08/2009 von grille)

    [​IMG]
    REX8 im 18 Liter Gehäuse​

    Ziele: Das 10cm / 13cm / 16cm Frontsystem soll entlastet und wenn auch gewünscht mit einem heftigen Bassfundament gestützt werden. Körperschall ist nicht notwendig. Es wird Wert auf Klang und ein kleines Gehäuse gelegt. Es ist eine Endstufe mit 300W RMS vorhanden.
    • Re Audio REX8 4+4Ohm (80 Euro)
    • Gehäuseart: geschlossen
    • Gehäusegröße: 10 - 18 Liter
    • Material: 18mm MDF (8 Euro), Schrauben (2 Euro)
    • Extras: Terminal (5 Euro), Polyesterwatte (5 Euro)
    Alternative: Bassreflexgehäuse um 22 Liter + Bassreflexrohr (+ 20 Euro)



    2.2 - schwerer 30cm Subwoofer um 600 Euro

    [​IMG]
    RFR3112 im 66 Liter Gehäuse​

    Ziele: Das Auto soll wackeln. Der Bass soll brachial, laut und tief sein. Körperschall ist gewünscht. Die Gehäusegröße ist egal. Es ist eine starke Endstufe mit weit über 500W vorhanden.
    • Rockford Fosgate RFR3112 (350 Euro)
    • Gehäuseart: bassreflex
    • Gehäusegröße: 66 Liter
    • Material: 21mm Multiplex, doppelte Frontplatte (150 Euro), Schrauben (10 Euro), Ponal (5 Euro)
    • Extras: 2 Aeroports (40 Euro), Emphaser Terminal (20 Euro), Filzbezug (20 Euro), Tyrofam Noppenschaumstoff (10 Euro)
    Alternative: günstigeres, kleineres, geschlossenes Gehäuse mit 22 Litern (- 100 Euro)



    2.4 - Nachbarschaftsstreit für 1000 Euro (Stand: 08/2009 von EnT(18 )husiast)

    Ziele: Es muss so richtig drücken im Gesicht und eine gelegentliche Teilnahme am DB Cup sollte möglich sein, Platz spielt kaum eine Rolle. Sollte aber auch noch gut klingen und nicht "nur" drücken können.
    Digitaler Amp mit ca 1,5-2kw oder Analoger Amp mit min. 1,2kW
    (Bsp. DA: Hifonix Brutus BXi4000D ; AA: KOVE K2 2000)
    Die Digitale ist für denjenigen der weniger auf die Klangqualität als auf die Lautstärke achtet die bessere Wahl, da man hier mehr Leistung fürs Geld bekommt.
    Die Analoge klingt besser und gerade die K2 2000 läuft bei mir an 1,2Ohm Brücke (macht 0,6Ohm je Kanal) und dass seit einiger Zeit problemlos. Schiebt dann ca 1,6 - 8kW laut dem Entwickler der Endstufen. Garantie gibt es für so einen Betrieb nicht!

    • Digital Designs DD3515 (700 Euro)
    • Gehäuse: Bassreflex mit Wechselport (Ein längeres Port zum Musikhören, ein kurzes zum Drücken)
    • Gehäusegröße: 120 Liter
    • Material: 30mm Multiplex (Hinweis siehe oben), doppelte Frontplatte (ca. 100-150 Euro), Spax und M6 Schrauben mit Einschlagmuttern (15 Euro), Leim (5 Euro)
    • Wechselport - zum Drücken: Oberfläche ca 280cm², Länge lediglich ca 10cm @ 60Hz - zum Musikhören: Oberfläche ebenfalls ca. 280cm², Länge 40cm @ 38Hz
    • Extras: Emphaser Terminal (20 Euro), Tyrofam, Filzbezug (20 Euro)
    Alternative: Wer mehr auf Lautstärke baut, braucht keinen Schaumstoff im Gehäuse, sondern lackiert es von innen aus (+ ca. 0,2-0,5dB)



    2.5 zwei 15" Woofer für 1000 Euro +
    ...folgt
     
  4. grille

    grille Lebende Foren Legende

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    3.0 - Folgen des Subwoofereinbaus
    Nach dem Einbau des Subwoofers wird viel vibrieren. Je nach Modell sehr viel. Wo man bei einem kleinen Subwoofer nur ein Klappern des Nummernschildes auf der Heckklappe wahrnimmt, rasselt bei einem großen Subwoofer das Türgestänge, das Dach und der Innenspiegel verdreht sich.

    Hier wird eine Nachbearbeitung mit Dämmmaterial nötig, die weitere Kosten mit sich zieht. Wo bei einem 20cm Subwoofer - mit einer Unterstützung im Bassbereich - noch Dämmung für 20 Euro reicht, ist man bei einem 15" Woofer - mit entsprechend starkem Antrieb - schnell bei 200 Euro Dämmmaterialkosten.

    Das Zeil besteht darin, die Resonanzfrequenzen von vibrirenden Fahrzeugteilen entweder herabzusetzen oder zu erhöhen. Das Teil wird schwerer gemacht oder versteift, bis es nicht mehr zum Schwingen angeregt werden kann. Tote Teile - die dann gar nicht mehr schwingen - sind wünschenswert und hierbei der Optimalfall.



    3.1 - Dämmmaterialen
    • Dämmmatten auf Bitumenbasis
      Hierbei handelt es sich um die billigste Methode um etwas zu dämmen. Die Matten gibt es i.d.R. in den Maßen 20 x 50cm. Sie werden oft im Paket von 10 Stück zum Preis von 18 Euro/m² angeboten. Die Matten sind ca. 2-4mm dick und werden dort aufgebracht, wo etwas vibriert. Durch das Mehr-Gewicht wird die Schwingung herabgesetzt.
    • Butyl
      Butyl ist eine gummiartige Masse, die auf einer sehr dünnen Trägerfolie aufgebracht ist. Es ist generell beliebter als die "billigen Dämmmatten", ist aber nicht sonderlich besser. Gehandelt wird es in allen Formaten, auch auf der Rolle. Der Preis bewegt sich zwischen 20 - 50 Euro/m². Das Material wird dort aufgebracht, wo etwas schwingt und soll den Schall absorbieren.
    • Alubutyl
      Das ist die "premium" Variante des Butyls. Die Butylschicht ist hier meistens 1,5 - 2mm dick und auf einer 0,1 - 0,3mm starken Aluminiumfolie aufgebracht. Es gibt z.T. auch Sorten, bei denen zwei(!) 0,3mm starke Aluminiumfolien als Trägerfolie dienen. Das Alubutyl ist dabei so steif, dass ein problemloses Verschließen größerer Löcher in Türen und Seitenteilen möglich wird. Die Preise liegen zwischen 45 - 100 Euro/m².
    • Verbundstoffe
      Sandwichplatten mit mehreren Materialien wie Aluminium, Butyl und Bitumen. Es gibt viele unterschiedliche Ausführungen, die für viele unterschiedliche Zwecke geeignet sind. Preislich liegen diese Materialen bei 50 - 100 Euro/m².
    • Paste
      Dämmpasten gibt es in verschiedenen Ausführungen und Gebinden in Größen von 1 - 20kg. Je nach Anwendungsgebiet bekommt man stark oder gummiweich aushärtende Pasten, die verschiedene Dämm- und Absorptionsgrade aufweisen. Die Preise bewegen sich im Bereich von 10 - 15 Euro/kg. Die Pasten können von Hand und mit Spachtel verarbeitet und z.T. sogar aufgesprüht werden.
    • GFK
      Glasfaserverstärker Kunststoff. Eine sehr gute Möglichkeit ein Fahrzeugteil zu verstärken, wobei man die getränkte Faser (Gewebe) auf dem Teil aufbringt und trocknen lässt. Die im Kunstoff eingeschlossenen Fasern bekommen eine hohe Festigkeit. Die Preise gehen ab 20 Euro für ein kleines Set los. Der Handel führt die verschiedensten Gewebe aus Glas-, Kohle- oder Aramidfaser, sowie passende Laminierharze und Härter.
      Zur Anschaffung einer Gasmaske mit A2 Filtern wird dringend geraten!
    • Metallprofile
      Die einfachste Möglichkeit zur Versteifung besteht darin, verwindungssteife Metallprofile an vibrierende Fahrzeugteile zu kleben.

    3.2 - Bestimmung der Störquellen

    Wenn man die Möglichkeit hat einen Laptop oder PC am Auto anzuschließen, kann man direkt WinISD von LinearTeam nutzen, welches man auch zur Gehäusesimulation verwendet hat. Man muss nur das Tonsignal des Laptops mit einem Klinke / Cinch Kabel in den Verstärker einspeisen.
    (Achung! Lautstärke anpassen! Subwoofer kann Schaden nehmen!)

    Angeschlossen ruft man das Menü zur Tonerzeugung auf und spielt Sinustöne auf verschiedenen Frequenzen zwischen 20 und 100 Herz ab. Verschiedene Bauteile fangen dann an - je nach Frequenz - zu vibrieren. Hierbei kann man gemütlich um das Auto gehen um an alle möglichen Stellen sein Ohr zu halten um genauer hinzuhören. Hierbei bietet es sich an, eine Liste zu führen, auf der man vermerkt, welche Teile bei welcher Frequenz Geräusche erzeugen, damit man später genau weiß, wo man zu dämmen hat.


    Steht WinISD nicht zur Verfügung, muss man sich darauf beschränken, Sinustöne zu erzeugen, diese auf Datenträger zu kopieren und im Autoradio abzuspielen. Das funktioniert auch sehr gut, obwohl es mehr Zeit in Anspruch nimmt.


    Eine weitere Möglichkeit besteht darin, vorhandene Musik abzuspielen. Allerdings werden Schwingungen womöglich nur kurz, an einer bestimmten Stelle des Liedes auftreten, wobei zur genauen Lokalisation der Resonanz immer wieder zurückgespult werden muss.



    3.3 - Dämmmaterial und die Aufbringung auf Teile

    Gerade beim Umgang mit Alubutyl sind stabile Handschuhe unerlässlich. An den scharfkantigen Alufolien kann man sich sonst schon mal verletzen. Ein stabiler Nahtroller eignet sich hervorragend um die Matten auf Fahrzeugteilen anzudrücken. Benutzt man hingegen die Hände, kann das nach mehreren Matten zu einer schmerzhaften Arbeit werden, zudem die Matten dann nicht wirklich festgedrückt sind. Ein einfacher Hammer eignet sich auch schon zum andrücken. Man zerkratzt zwar leicht die Oberfläche des Alubutyl, kann aber durch den massiven Metallkopf großen Druck ausüben. Bei Dämmmatten auf Bitumenbasis - der billigsten Variante - wird ein Heißluftfön benötigt, mit dem man die Matten zunächst heiß föhnt um sie dann ins Fahrzeug zu kleben. Muttis Backofen - eingestellt auf 70° - eignet sich nur bedingt, da die Matten schnell mal irgendwo festkleben und nicht angenehm riechen.
     
  5. grille

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    4.0 - Erklärende Anleitungen und Beschreibungen
    - Platzhalter -

    4.1 - Bedienung und Auswertung von WinISD

    4.2 - Qtc = Güte von geschlossenen Gehäusen
    Qtc = 1,0 = kleines Gehäuse = laut, kickig, klingt drückend und dünn, Klang nicht so gut
    Qtc = 0,7 = mittelgroßes Geh. = Mittelding
    Qtc = 0,5 = großes Gehäuse = etwas leiser, sehr impulsfreudig, saubere (tiefe) Kicks, spielt deutlich tiefer, bester Klang



    4.3 - Gehäusekonstruktionen
     
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