Novel sandwich material development for loudspeaker diaphragm applications

Abstract

[EN] The loudspeaker, a ubiquitous device integral to modern life consists of various components crucial to the success of its acoustic performance. Dating back to the early 20th century, the refinement of electrodynamic loudspeaker components has evolved significantly, driven by advancements in materials and signal amplification. The loudspeaker is made up of a conglomerate of parts whose collaborative goal is to transform an electric signal to sound. Among these components, the diaphragm plays a pivotal role in translating the voice coil’s movement into sound. This paper delves into the development of a novel aluminum-carbon-composite diaphragm material for high-fidelity (hi-fi) speaker applications. The research involved meticulous experimentation, encompassing material characterization, mechanical property testing, and the exploration of various fiber orientations. Additionally, parameter variation trials of an in-house thermal pressure mold were performed for elementary deformation of basic layups of the material. The study also explores the intricate trade-offs in diaphragm design, balancing parameters like stiffness, density, and damping. Through comparison between theoretical insights with empirical findings, this research contributes to the ongoing pursuit of high-performance loudspeaker diaphragms, working toward bridging the gap between acoustic theory and real-world applications.

[ES] 4a Manufacturing GmbH, bajo la supervisión de Patrick Hergan y Domenico Foglia (Foliumtec)

El altavoz, un dispositivo omnipresente en la vida moderna, consta de varios componentes cruciales para el éxito de su rendimiento acústico. Desde principios del siglo XX, el perfeccionamiento de los componentes de los altavoces electrodinámicos ha evolucionado considerablemente, impulsado por los avances en los materiales y la amplificación de la señal. El altavoz está formado por un conglomerado de piezas cuyo objetivo es transformar una señal eléctrica en sonido. Entre estos componentes, el diafragma desempeña un papel fundamental a la hora de traducir el movimiento de la bobina móvil en sonido. Este artículo profundiza en el desarrollo de un nuevo material de diafragma compuesto de aluminio y carbono para altavoces de alta fidelidad. La investigación implicó una experimentación meticulosa, que abarcó la caracterización del material, pruebas de propiedades mecánicas y la exploración de diversas orientaciones de las fibras. Además, se realizaron ensayos de variación de parámetros de un molde de presión térmica propio para la deformación elemental de capas básicas del material. El estudio también explora las complejas compensaciones en el diseño de diafragmas, equilibrando parámetros como la rigidez, la densidad y la amortiguación. Mediante la comparación de los conocimientos teóricos con los resultados empíricos, esta investigación contribuye a la búsqueda de diafragmas de altavoz de alto rendimiento, con el fin de salvar la distancia entre la teoría acústica y las aplicaciones en el mundo real.