Die Beschallungstechnik selbst sowie deren Einrichtung sind dabei sehr komplex. Um ein professionelles Beschallungssystem planen und umsetzen zu können, ist es wichtig, gewisse Parameter des Veranstaltungsraums zu kennen. Dazu gehören die Maße des Publikumsbereichs und der Bühne, verwendete Materialien und die Publikumspositionierung.
Das Ziel eines akustischen Beschallungssystems ist es, möglichst den gesamten Raum mit dem gleichen Schalldruckpegel zu versorgen. Dafür darf die Beschallung nicht auf die Wände oder andere Hindernisse zielen. Denn dies kann zu Reflexionen führen, welche wiederum den Klang negativ beeinflussen. Gleichzeitig sollten Bodenflächen für die Künstler und ihre Instrumente möglichst freigehalten werden. Somit zählen auch kurze Kabelwege und eine platzsparende Anordnung der Lautsprecher zur professionellen Planung einer Soundinstallation.
3D-Druck für Lautsprechersysteme
Das Lautsprechersystem, bestehend aus Lautsprechern und Leistungsverstärkern, ist das Herzstück eines Beschallungssystems. Vor allem die Qualität der Lautsprecher entwickelt sich ständig weiter. Das Hannoveraner Unternehmen Kling & Freitag fertigt seit 1991 hochwertige Lautsprecher und stattet damit Theater, Stadien und eben auch Konzerthäuser wie den Großen Konzertsaal der Hamburger Elbphilharmonie aus.
Das Unternehmen beschäftigt sich bereits seit Anfang der 2000er Jahre mit der additiven Fertigung und mithilfe des 3D-Drucks hat es einen Alleskönner unter den Lautsprechern entwickelt. Der PIA M ermöglicht in jeder akustisch anspruchsvollen Umgebung einen identischen Schalldruckpegel. Dafür sorgt das additiv gefertigte Hochtonhorn (Waveguide). Die vier vertikal verstellbaren Horn-Arrays lassen nicht sich nur nach oben und unten kippen. Durch ihr ausgeklügeltes mechanisches Design ermöglichen sie unterschiedliche Öffnungswinkel zwischen den einzelnen Wellenformern. Eine gleichmäßige Pegelverteilung lässt sich so im gesamten Klangraum realisieren, ohne Kompromisse bei der Montageposition oder -höhe einzugehen.
Jeder Veranstaltungsraum hat seine eigene Akustik. Somit gibt es kein Patentrezept für die Aufstellung der Lautsprecher. Üblicherweise bedarf dies Zeit, um durch Probieren die beste Position der Lautsprecher herauszufinden. Die gleichbleibende Klangqualität ist beim mobilen Einsatz in wechselnden Räumlichkeiten oder für unterschiedliche Publikumsgrößen eine besondere Herausforderung.
Durch die ausgeklügelte Mechanik des PIA M können Tontechniker die Akustik immer wieder neu anpassen und so für eine gleichmäßige Pegelverteilung über das jeweilige Publikum sorgen. Daher eignet sich dieser Lautsprecher besonders für temporäre Zwecke wie Messen oder Open-Air-Veranstaltungen.
Flexibilität dank additiver Fertigung
Kling & Freitag nutzt sowohl für die Prototypenentwicklung als auch die Serienfertigung das 3D-Druckverfahren des selektiven Lasersinterns (SLS) mit dem Fuse 1 von Formlabs. SLS findet in einem Pulverbett, zumeist mit einem Nylonpulver, statt. Während des Fertigungsprozesses schmilzt ein Laser Schicht für Schicht einzelne Partikel des Pulvers in der Baukammer und verbindet sie so zu einer dreidimensionalen Struktur. Das umgebende Pulver wirkt dabei stabilisierend, sodass keine zusätzlichen Stützstrukturen notwendig sind. Zur Nachbearbeitung sind lediglich einige kurze Schritte erforderlich.
Der SLS-3D-Druck ist dabei sowohl für Produktentwicklung als auch für die spätere Bauteilfertigung interessant. Die Anwender profitieren dabei besonders von den schnellen Iterationsschritten in der Entwicklungsphase. Für die komplexe Tontechnik ist die Prototypenfertigung ein entscheidender Schritt der Produktentwicklung. Die hauseigenen 3D-Drucker bei Kling & Freitag verwandeln so Ideen in realistische Konzepte und entwickeln diese zu Prototypen in hoher Originaltreue weiter.
In Zusammenarbeit mit externen Dienstleistern müsste Kling & Freitag ungefähr acht Wochen für jeden Iterationsschritt in einem durchschnittlichen Prototyping-Verfahren warten. Mithilfe der additiven Fertigung müssen die Ingenieure nun lediglich die jeweils neuste Variante in einer CAD-Software erstellen und auf den Drucker hochladen. In kurzer Zeit druckt der 3D-Drucker dann das funktionsfähige Teil. Inzwischen ist die additive Fertigung seit 20 Jahren ein fester Bestandteil der Produktion und Entwicklung bei Kling & Freitag.
„Den Waveguide des PIA M Lautsprechers hätten wir ohne den Fuse 1 nicht auf den Markt bringen können“, sagt Design-Ingenieur André Figula. Aufgrund ihrer komplexen Form wäre die Herstellung dieser verstellbaren Horn-Arrays mittels eines Spritzgussverfahrens sehr anspruchsvoll und teuer geworden. Deshalb nutzte Kling & Freitag den SLS-3D-Druck hier nicht nur für das Rapid Prototyping, sondern auch zur Serienproduktion dieser Lautsprecherkomponente.
Vorteile der additiven Fertigung
Für die Produktion und Entwicklung von komplexen Soundsystemen und Lautsprechern bringt die additive Fertigung klare Vorteile mit sich. Mithilfe des 3D-Druck können die Ingenieure einzelne Teile im Rapid Prototyping mit hochspezialisierten Anforderungen schnell, flexibel und kostengünstig entwickeln. Ist der Entwicklungsprozess erfolgreich abgeschlossen, steht auch einer Serienproduktion via 3D-Druck nichts im Wege. Dank der technologischen Möglichkeiten der modernen additiven Fertigung entstehen die Herzstücke des Beschallungssystems so einfach wie nie zuvor. Diese Vorteile nutzt auch Kling & Freitag und arbeitet bereits an weiteren Innovationen, damit ihre Beschallungssystem auch in Zukunft inspirierende Klangereignisse schaffen können.
