Gewebte Lautsprecher

Ein E-Textiles Soundprojekt

gewebte_Lautsprecher auf einem Rundwebrahmen

Gewebte Lautsprecher spielen Sound über Textilien ab

2020 habe ich begonnen, Lautsprecher mit Hilfe der ältesten menschlichen Kulturtechnik – dem Weben – herzustellen. Die Idee hinter dem Projekt ist, ein bekanntes und weit verbreitetes technisches Gerät – den Lautsprecher – in einer neuen, textilen Form zu erschaffen und ihn vom reinen Abspielgerät in ein Kunstobjekt zu verwandeln. Mein Prozess ist dabei sowohl künstlerisch wie auch technisch.

In einer ersten Projektphase des Lautsprecherprojektes habe ich mich mit textilen Herstellungsverfahren und Materialien beschäftigt. Mich hat vor allem interessiert, wie man über Textilien und ihre verschiedenen Verarbeitungsweisen zu neuen visuellen Realisierungen des Soundabspielgerätes kommen kann. Mittlerweile gilt mein besonderes Interesse der Frage, wie das Weben mit verschiedenen technischen Komponenten so ausbalanciert werden kann, dass die textilen Lautsprecher ein ausgewogenes Klangbild aufweisen.

Gewebte Lautsprecher und ihre Funktionsweise

Die gewebten Lautsprecher funktionieren wie herkömmliche Lautsprecher und können Musik, Töne, Geräusche und natürlich auch die Audiospur von Filmen und Videos wiedergeben. In einem aufwendigen Prozess werden dazu per Hand mit dünnen Fäden feine Gewebe erstellt. Kupferlackdraht wird an verschiedenen Stellen in die handgewebten Textilien eingearbeitet. Analog zur Funktionsweise herkömmlicher Lautsprecher fungiert der verwebte Kupferlackdraht im textilen Lautsprecher als Schwingspule. Anders als bei den industriell gefertigten Produkten aber, ist die Spule bei den gewebten Lautsprechern fest mit der Membran verbunden, beziehungsweise in diese eingewebt.

Ausblick: Tief-, Mittel- und Hochtöner

Nächste Schritte in der Weiterentwicklung der gewebten Lautsprecher

Auch 2021 geht die Arbeit an den gewebten Lautsprechern weiter. In diesem Jahr wird es vor allem darum gehen, in einem künstlerisch-technischen Prozess die Klangqualität der Lautsprecher zu verbessern. Dazu möchte ich die textilen Lautsprecher ähnlich den unterschiedlichen Chassis in einer kommerziellen HiFi-Anlage zu spezialisierten Hoch-, Mittel- und Tieftönern weiterentwickeln.

Mit der Aufteilung in Hoch-, Mittel- und Tieftöner kommen industrielle Hersteller den Ansprüchen nach, die verschiedene Tonhöhen oder Frequenzen an die Wiedergabegeräte stellen. Meine gewebten Lautsprecher haben aktuell eine Präferenz für die Wiedergabe der unteren Mitten, etwa im Bereich von 250-600 Hz. Andere Frequenzbereiche werden leiser oder zum Teil gar nicht wiedergegeben (ganz tiefe Bässe und die oberen Höhen). 

Die Herausforderung ist nun, auf dieses zunächst eher technisch erscheinende Problem, eine künstlerische Antwort zu finden, die aber auch den technischen Erfordernissen Rechnung trägt.

Gewebter Lautsprecher der Künstlerin Yvonne Dicketmüller

Textilkunst und Technik

Klang hörbar machen: Audioverstärker

Während ich mich in meinem künstlerisch-technischen Prozess vor allem mit der visuellen und auf technischer Seite mit der mechanischen Gestaltung der gewebten Membranen beschäftige, tragen auf der Rückseite der gewebten Flächen weitere Komponenten zur Klangwiedergabe bei. Eine dieser Komponenten ist ein Audioverstärker. Der Audioverstärker nimmt ein Audiosignal z.B. von einem Ipod oder einem Handy entgegen und verstärkt es. Erst das verstärkte Signal kann schließlich über einen Lautsprecher hörbar gemacht werden. 

Rückseite eines gewebten Lautsprechers mit Magnet und Verstärker

Magnetantrieb

Jeder herkömmlich hergestellte Lautsprecher verfügt über einen Permanentmagneten im Inneren. Und auch meine gewebten Lautsprecher kommen ohne einen Magneten nicht aus, denn erst der Permanentmagnet sorgt im Wechselspiel mit dem Elektromagneten, also der Stromdurchflossenen, gewebten Spule aus Kupferlackdraht, für den Antrieb des Lautsprechers. Ohne diesen magnetischen Antrieb bliebe der Lautsprecher stumm, da die gewebte Membran nicht ausgelenkt und daher nicht in Schwingung versetzt werden würde. Diese Schwingungen aber sind die Grundvoraussetzung für die Entstehung von Schall.

Magnetrecherche

Um herauszufinden, welcher Magnet sich für meine gewebten Lautsprecher gut eignet, habe ich mit verschiedenen Magneten experimentiert. Die Bilder zeigen einen kleinen Ausschnitt aus meiner Magnetrecherche.

Ferrit- oder Neodymmagnete

Industriell produzierte Lautsprecher werden mit kostengünstigen Ferritmagneten hergestellt. Neodymmagnete sind deutlich teurer. Sie sind aber auch um einiges stärker als Ferritmagnete. Um herkömmliche Lautsprecher mit leichten Papiermembranen anzutreiben, reicht die Kraft der Ferritmagnete aber locker aus. Da meine gewebten Membranen deutlich schwere sind als gängige Papiermembranen, hatte ich zunächst darüber nachgedacht, meine Lautsprecher mit Neodymmagneten anzutreiben.

Davon bin ich dann aber recht schnell wieder abgerückt. Denn zum einen sind Neodymmagnete teurer und zum anderen können sie bei zunehmender Größer und magnetischer Kraft auch schnell gefährlich werden, wenn man sie nicht mit äußerstes Vorsicht behandelt. Außerdem – und das habe ich dann erst durch viel Ausprobieren und das „Lautsprecher-Handbuch“ von Bernd Stark gelernt – darf das Magnetfeld des Permanentmagneten auch nicht zu groß sein, wenn der Lautsprecher Klänge möglichst verzerrungsfrei wiedergeben soll. 

Scheiben- oder Ringmagnete

Nachdem ich mich entschieden hatte, mein Projekt mit Ferritmagneten zu bestreiten, war die nächste Frage, die es zu klären galt, welche Form der Magnet haben sollte. Da meine Lautsprecher rund sind, war ich ziemlich schnell bei Scheiben- und Ringmagneten.

Als nächstes hat mich der Verlauf der Magnetfeldlinie bei Scheiben- und Ringmagneten interessiert.  Dem Verlauf der Magnetfeldlinien bin ich dann zunächst ganz analog mit Metallpulver auf die Spur gekommen.

Es hat sich gezeigt, dass für meine Zwecke vor allem Ringmagnete interessant sind. Ihr Feld ist am äußeren Rand am stärksten. Aber auch das Loch in der Mitte hat entlang des Randes ein starkes Feld. Auf der Ringoberfläche hingegen ist das Feld schwach. Das Gleiche gilt für die Oberfläche von Scheibenmagneten. Ihr Magnetfeld ist vor allem am Rand der Scheibe stark. 

Mit der Freeware FEMM lassen sich Magnetfelder verschiedenförmiger Magnete auch genau berechnen.

Nahaufnahme eines gewebten Lautsprechers

Gewebte Lautsprecher - Wie kommt man darauf?

Die ursprüngliche Inspiration zu den gewebten Lautsprechern geht auf einen E-Textiles-Workshop bei Mika Satomi und Hanna Perner-Wilson von kobakant zurück, an dem ich 2019 teilgenommen habe. Im Workshop haben wir damals kleine Lautsprecher gestickt und ich war sofort begeistert und absolut fasziniert davon, wie sich Musik über Textilien abspielen lässt. Weil die meisten textilen Verfahren als manuelle Techniken aber ziemlich zeitintensiv sind, hat es danach fast ein und ein halbes Jahr gedauert, bis ich schließlich tatsächlich begonnen habe, mich mit den Möglichkeiten textiler Lautsprecher zu befassen.

Ein textiler Lautsprecher aus Kupferbeschichtetem Stoff

Lautsprecher aus leitendem Stoff

Mein erster Ansatz waren kleine Lautsprecher, für die ich Spiralen aus leitendem Stoff ausgeschnitten habe. Die Spiralform entspricht der Spule eines herkömmlichen Lautsprechers. Bevor ich die Spirale ausgeschnitten habe, habe ich auf die Rückseite des leitenden Stoffes eine Klebefolie gebügelt.  Auf diese Weise lässt sich die Spirale später problemlos auf einen Trägerstoff oder auch auf Papier aufbügeln. Papier hat hierbei den Vorteil, dass es sehr leicht ist und in sich eine relativ hohe Steifigkeit aufweist. Beides kommt der Klangübertragung sehr entgegen. Möchte man aber aber später den Lautsprecher aufnähen, bietet sich eher ein leichter, gewebter Trägerstoff an.

Um mit diesen einfachen Lautsprecher Musik abzuspielen, braucht man nun noch einen Verstärker, eine Stromversorgung für den Verstärker, einen Magneten und ein Miniklinkenkabel. Das Kabel führt dem Verstärker das Audiosignal zu. Der Magnet muss für die optimale Wirkung möglichst mittig unter der Spule liegen.

Die Spiralfömigen Lautsprecher aus leitendem Stoff weisen wenige Windungen auf und haben einen  hohen Widerstandwert. Beides führt dazu, dass das Audiosignal zwar abgespielt wird, aber nur sehr leise zu hören ist. Abhilfe könnte durch leitfähigeren Stoff und mehr Spiralwindungen geschaffen werden oder durch eine höhere Stromzufuhr (sofern der Verstärker das aushält). Wichtig zu wissen: die Spiralwindungen des Lautsprechers müssen über dem Magneten liegen. Ragen sie weit über den Magneten hinaus, liegen die Spiralwindungen außerhalb des Magnetfelds und werden nicht verstärkt.

Das Foto zeigt einen mit einem Plotter zugeschnittenen und auf Papier aufgebügelten textilen Lautsprecher.

Gestickte Lautsprecher

Nach meinen Experimenten zu Lautsprechern aus Spiralen aus leitendem Stoff, bin ich wieder dazu übergegangen Lautsprecher zu sticken. Der Grund war vor allem, dass ich gerne den Widerstand meiner textilen Spule verringern wollte und, dass ich mehr Spulenwindungen auf engeren Raum packen wollte. Beides war mit dem leitenden Stoff und der ausgeschnittenen Spirale nicht möglich.

Gestickte Lautsprecher aus leitendem Garn

Für die gestickten Lautsprecher kann man leitendes Garn verwenden. So habe ich es auch im E-Textiles Workshop bei kobakant gelernt. Leitendes Garn hat allerdings den „Nachteil“, dass es nicht isoliert ist. Wenn man aus diesem Garn eine Lautsprecherspule sticken möchte, muss man also darauf achten, dass sich die Windungen nirgendwo berühren, sonst kommt es leicht zu einem Kurzschluss.

Gestickte Lautsprecher aus Kupferlackdraht

Als Alternative zu leitendem Garn kann man für gestickte Lautsprecher auch einfachen Kupferlackdraht verwenden. Kupferlackdraht ist auch genau der Draht, der in industriell produzierten Lautsprechern zur Herstellung der Schwingspule verwendet wird. Der größte Vorteil des Kupferlackdrahtes für mein Projekt ist, dass der Draht isoliert ist. Das bedeutet: Selbst wenn sich Windungen der gestickten Spule berühren sollten, kann es hier nicht zu einem Kurzschluss kommen. Dadurch ist es auch möglich, mehrere Spulenwindungen übereinander zu sticken. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Draht sehr leitfähig ist. Man kann daher, abhängig von der Dicke des verwendeten Drahtes, viele Windungen sticken, bevor man einen Widerstandswert erreicht, mit dem gängige Audioverstärker arbeiten können. Dieser Widerstandswert liegt zumeist bei 4Ω oder 8Ω.

Das Projekt wurde gefördert durch:

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