Automatisierte Produktion von Lautsprechern und Kopfhörern

Technische Einschränkungen: Wie man sie beim Dosieren und Kleben überwindet.

Laut Statistik wird der Anteil der Connected Cars in den USA im Jahr 2035 bei rund 97 % liegen; die Zahl könnte in Europa ähnlich sein. Bereits in den letzten Jahren war ein Anstieg des Automatisierungsgrades über die gesamte Wertschöpfungskette in der Automobilfertigung zu beobachten. Angefangen beim OEM über die System- und Komponentenlieferanten bis hin zum Werkzeug- und Formenbauer. Wo immer es möglich war und ist, werden manuelle Tätigkeiten teilweise oder vollständig automatisiert. Hersteller hochwertiger Einbaulautsprecher haben das Potenzial der Automatisierung für sich erkannt und ziehen nach. Nicht ohne viele Herausforderungen.

Wenn Hersteller von Audiosystemen als Partner der Automobilindustrie erster Ansprechpartner bleiben wollen, muss neben einer verbesserten Performance in der Montage auch die Qualität gewährleistet sein. Eine Hürde: Lautsprecherkomponenten sind meist miteinander verklebt. Für eine zuverlässige Skalierung von der manuellen bis hin zur halb- oder vollautomatischen Lautsprecherfertigung eignet sich daher nur eine Technologie, die bei hohen Taktraten ein präzises Dosieren von Klebstoffen gewährleisten kann.

In der Regel werden die einzelnen Hauptkomponenten eines Lautsprechers, also Spule, Permanentmagnet und Membran, und die Zwischenkomponenten immer in der gleichen Reihenfolge montiert. Es beginnt mit dem Dichtungsring, der den Lautsprecher umschließt, gefolgt von der Verbindung der Spule und der Verbindung der Membran mit der Staubkappe und der Spule und von der Membran mit dem Gehäuse und dem Chassis. Als nächstes werden der Korb und der Rahmen verbunden, der Kegel mit der Spule und dann die Spule und die Spinne. Nach dem Anbringen der sogenannten oberen Platte am Chassis werden der Magnet und die Platte verbunden. Je nach Herstellungsland werden diese Schritte manuell oder nur teilweise automatisiert durchgeführt.

Einzelkomponenten und Kleber: Die richtigen Vibes finden

Wichtiger Parameter: Der Klebstoff. Es muss perfekt zu den verwendeten Materialien passen. Kohlenstoffstahl, Sinterferrit, Neodym, Gummi oder Schäume werden beispielsweise mit Epoxidharz (1- oder 2-komponentig) oder Acryl miteinander verbunden. Diese Verklebung sorgt dafür, dass die elektrischen Schwingungen präzise in mechanische Schwingungen umgewandelt werden. Dann wiederum wird eine Fläche rhythmisch in Schwingung versetzt, die wiederum den Klang abstrahlt.

Somit führt jede fehlerhafte form- und stoffschlüssige Verbindung im System „Lautsprecher“ zu hörbaren Qualitätseinbußen. Besonders im Fokus: Die Membranaufhängung, auch Surround genannt. Er hält die Membran flexibel und verbindet sie luftdicht mit dem Lautsprecherkorb. Interessant ist in diesem Zusammenhang, dass sich kleine Lautsprecher prinzipiell kaum von Kopfhörern unterscheiden. Nur das Zwerchfell sitzt direkt am Ohr. Prinzipiell kann eine Kopfhörermembran den gesamten hörbaren Frequenzbereich von 20 Hz bis 20 kHz wiedergeben. Während Frequenzen unter 150 Hz beim natürlichen Hören vom ganzen Körper und nicht nur von den Ohren wahrgenommen werden, ist dies bei Kopfhörern nicht der Fall. Da die physikalischen Prinzipien von Lautsprechern und Kopfhörern nahezu gleich sind, lässt sich die Produktion theoretisch für beide Produkte automatisieren, wenn auch bei hohen Taktraten sowohl im Kleinen als auch im Großen eine präzise Dosierung gewährleistet werden kann.

Niedrige Gesamtbetriebskosten durch wartungsfreien Betrieb

Eine Technologie, die diese Präzision und hohe Taktzahl mit Bravour meistert und darüber hinaus seit drei Jahren nachweislich wartungsfrei im Werk eines Lautsprecherherstellers läuft, ist preeflow. Allein die Tatsache, dass das Dosiersystem keine Anlagenstillstände erfordert, ist ein Indikator für die hohe Leistungsfähigkeit in der Produktion und wirkt sich gleichzeitig äußerst positiv auf die Total Cost of Ownership aus. Unternehmen, die solche Dosier- und Verbindungsaufgaben automatisieren möchten, können ihre eigenen Pläne machen, da preeflow an nahezu jede Lautsprecherform und -größe angepasst werden kann. Egal welche Konturen gewünscht und gefordert sind und mit welchen Geschwindigkeiten dosiert wird: Lautsprecherhersteller bleiben flexibel in der Portfolioentwicklung. Kritische Bereiche wie Kurven meistert die langsamer laufende Dosierraupe spielend, die Materialanhäufungen ebenso zuverlässig vermeidet wie unschöne Überlappungen der Raupenenden. Unter Kostengesichtspunkten ist preeflow eine effiziente Technologie, die ein Abtropfen oder Fadenziehen des Materials zuverlässig vermeidet, was sowohl aus Kosten- als auch aus Nachhaltigkeitssicht einen Mehrwert darstellt.