HTH Boxenbau

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Allgemeingültige Boxenbauanleitung

Voraussetzungen

Als Mindestvoraussetzung, um sich an ein eigenes Boxenbauprojekt zu wagen, sehe ich Folgendes :

grundlegendes Werkzeug (Säge, Feile, Schraubenzieher, Zwingen, Zollstock, ...)
Lötkolben und Lötzinn
ein Multimeter
die Beherrschung von Grundrechenarten, Ohmschem Gesetz sowie etwas Raumgefühl
etwas handwerkliches Geschick

Wer eines davon nicht besitzt, mag vielleicht jemanden bitten, hier auszuhelfen. Mangelt es an mehreren Punkten, sollten Sie wohl doch besser Fertigboxen kaufen.

Baumaterialien

Neben seltenen exotischen Materialien wie Marmor, Beton oder Plexiglas werden die meisten Boxen immer noch aus Holz gebaut. Die Frage ist immer wieder, welche Holzart ist die Beste ?
Das lässt sich nicht allgemeingültig beantworten, je nachdem auf welche Eigenschaft man die grösste Priorität legt. Für mobile Veranstalter steht Robustheit und leichtes Gewicht im Vordergrund, bei Hifi-Fans eher Optik und akustische Dämpfungseigenschaften.

Hier mal der Versuch einer Übersicht :

Holzart	Dichte	Dämpfung	Robustheit	Preis	Sonstiges
OSB-Grobspanplatte	mittel	gut	OK	sehr billig	Optik auch roh verwendbar
Spanplatte	schwer	sehr gut	wenig kantenstabil, feuchteempfindlich	billig	Kanten sehr lacksaugend
MDF-Platte	schwer	sehr gut	wenig kantenstabil, feuchteempfindlich	teuer	Kanten weniger lacksaugend
Multiplex-Spanplatte	leicht	weniger gut	sehr stabil	teuer	oft schon beschichtet
Echtholz massiv	leicht	schlecht	sehr stabil	teuer	natürliche edle Optik

Diese Holzarten gibt es üblicherweise im Baumarkt in verschiedenen Dicken im millimetergenauen rechtwinkligen Zuschnitt (ohne Gehrungen oder Ausschnitte). Da hier der Verschnitt nicht berechnet wird, lohnt sich die Arbeit des eigenen Sägens nicht. Wegen den Preisen und des Einrechnens der verfügbaren Dicken sollte man dort vorm Erstellen der Zuschnittliste schon mal vorbeischauen.

Holzdicken
Prinzipiell gilt : je länger die mögliche schwingende Fläche, desto dicker und massiver sollte auch die Boxenwand sein. Denn im Gegensatz zu einem Musikinstrument soll eine Lautsprecherbox nicht mitschwingen und möglichst keinen Eigenklang zur Musik beitragen. Um ein Gefühl dafür zu geben, hier ein paar Beispiele :

Mini-Satellit	ca. 13 mm
Regalbox	ca. 16 mm
Standbox	19 bis 22 mm
Subwoofer-Box	19 bis 22 mm

Mit intelligenten Innenverstrebungen kann man dafür evtl. auf eine Dicke weniger zurückgreifen und so bei gleicher Stabilität sogar Gesamtgewicht sparen !

Finish

Die Aussenhaut der fertigen Box bestimmt massgeblich den optischen Eindruck. Dies unterliegt fast nur dem individuellen Geschmack. Daher werden hier wertungsfrei oft verwendete Möglichkeiten aufgezählt :

Rohzustand
Lackieren
mit Klebefolie / -Furnier bekleben
mit Bügelfolie / -Furnier bekleben
Echtholzfurnier
mit Nadelfilz bespannen

Seltener, aber ebenso denkbar sind auch tapezieren oder mit Teppich betackern. Das Finish hat auch Bedeutung für die Holzwahl, z.B. macht es bei Verwendung von Nadelfilz keinen Sinn, den Mehrpreis von MDF gegenüber Spanplatte zu bezahlen.

Zubehör

Oft werde ich von Kunden gefragt : "Und was brauche ich zum Bausatz sonst noch ?". Meine Standardantwort darauf ist "Brauchen tun Sie gar nichts", denn im Prinzip ist alles optional. Dennoch sollten Sie vorher überlegen und gleich mitbestellen, z.B. Reflexrohre, Anschlussklemmen, Terminals, Kabel, Gitter, Griffe, Ecken, Alukanten, Stativeinsätze, Bespannstoff, Überlastschutz, Pegelregler, Gummifüsse, Dämmmaterial, ...
Sehen Sie einfach das Angebot im Zubehörbereich durch !

Aufbau

Eine gute Box kann nicht in einem Tag erbaut werden. Denn die Holzkanten saugen so viel Leim auf, dass die Leimfugen unbedingt ein- oder zweimalig im Tagesabstand nachgeleimt werden müssen. Andernfalls drohen nichthaftende Ritzen mit Stabilitäts- und Schwingungsproblemen und schlimmstenfalls sogar Störgeräuschen von der durchgepressten Luft.
Am besten die Bretter zusätzlich zum Leimen gleich mit Spax verschrauben und schnellbindenden Express-Leim verwenden, dann kann man gleich mit dem nächsten Brett fortsetzen. Alternativ kann auch Kleber eingesetzt werden.
Zum Schluss dann an der fertigen Box die Ausschnitte für Lautsprecher und Anschluss sägen. Ein Profi sägt dies nie, bevor er die Chassis in der Hand hat. Denn es kann ja noch Lieferprobleme geben bzw. sind schon Kunden auf fehlerhafte Herstellermasse hereingefallen !

Anordnung auf der Schallwand

Die Abbildung zeigt ein Beispiel für gute (grün markiert) und schlechte (rot markiert) Platzierung.
Die einzelnen Chassis einer Mehrwegebox sollten am besten vertikal übereinander angeordnet werden. Die entstehenden Abstrahlkeulen bündeln dann auch nur vertikal, wo sich Zuhörer nie weit aus der Mittelachse heraus bewegen. Horizontal herrscht dann (abgesehen von Effekten der Schallwand und Raumreflexionen) noch perfektes Rundstrahlverhalten, wo die Zuhörer sich in beliebigen Winkeln zur Box befinden.
Ebenso sorgen möglichst enge Abstände einzelner Lautsprecherchassis für umso breitere Abstrahlkeulen. Ausserhalb dieser Winkel entstehen Auslöschungen.
Der Abstand Tief- zu Mitteltöner wirkt sich im Frequenzbereich jedoch nur schmalbandig um die entsprechende Trennfrequenz aus, gleiches gilt für Mittel- zu Hochtöner.

Schallwandbreite
Ein bei einem Bauvorschlag angegebenes Volumen können Sie fast beliebig in Breite*Höhe*Tiefe (natürlich Innenmaße !) verteilen. Die Angst, ein Bausatz müsse eine festgelegte Schallwandbreite einhalten, ist unbegründet und beruht auf einer falschen Theorie-Anwendung (es gibt keinen "Baffle-Step" ^*1 !).

Jede Schallwand verursacht zwar Störungen je nach Massen, aber es ist egal, ob Sie bei 500 oder 800 Hz eine Störung in Kauf nehmen müssen. Freuen Sie sich, dass Sie nicht durch solch enge Regeln in Ihren Wunschmassen eingeschränkt werden. Die einzig perfekte Schallwand wäre die unendliche ! Also bauen Sie diese, wenn Sie es perfekt haben wollen !
Einen groben Hinweis darauf, wie diese Störungen aussehen, sehen Sie in meinen Hinweisen zu den Frequenzgang-Messkurven.
Die Weiche korrigiert an den schmalbandigen Störstellen gar nichts, auch nicht bei denen, die behaupten, sie hätten eine auf die Schallwand abgestimmte Weiche !
Es gibt jedoch zwei Massnahmen, die allzu starke Störungen vermeiden, indem diese auf breitere Bereiche verteilt werden (und selbst hier kann man argumentieren, dass das nicht unbedingt besser ist) :

asymmetrische Anordnung mit unterschiedlichen Abständen a,b,c,d zu allen Kanten (siehe Abbildung im Vergleich zu identischem Abstand a)
Anfasen der Kanten, wodurch jede Kante zu einem breiteren Beugungsbereich wird

Gemeinsame Volumen ?

Diese Frage taucht auch immer wieder auf. Wenn man zwei identische Chassis mit je gleich grossem Volumen und dem gleichen Tonsignal in einer Box verdrahtet, dann darf man die Trennwand zwischen deren Volumenkammern weglassen. Stellen Sie sich eine virtuelle Trennlinie dazwischen vor : Links und rechts der Trennlinie wären in jedem Moment identische Druck- und Strömungs-verhältnisse. Ein Herausziehen der Trennwand würde dann nichts ändern !
Bei grossen Boxen kann die Trennwand trotzdem schon aus Stabilitäts- und Schwingungsgründen sinnvoll sein !
Sobald aber unterschiedliche Chassis (z.B. Tiefton + Mittelton) oder verschiedene Signale (z.B. linker und rechter Kanal) eingesetzt werden, muss jedes Chassis auf sein eigenes Volumen arbeiten !

Abstimmungsarten, Volumen und deren Bedämpfung

Wichtig ist, dass der eingesetzte Lautsprecher auch mit seinen Parametern zur geplanten Box passt. Ich erlebe immer wieder Kunden, die handeln nach dem Motto "Ich hab da noch diesen Lautsprecher und will ihn in diesem Bauvorschlag einsetzen". Oder umgekehrt. Das lohnt den Bau bzw. die Kosten kaum.

Geschlossene Box	Am einfachsten aufzubauen. Reagiert am tolerantesten auf Volumenvariation, z.B. bringt eine Verdoppelung oft nur ein paar Hz tiefer. In Richtung kleinere Volumen setzt ab einem bestimmten Punkt jedoch deutliche Verschlechterung ein. Kann oft komplett ungedämpft bleiben, da die Innenresonanzen hier kaum nach aussen gelangen.
Bassreflexbox	Hat zusätzlich ein Bassreflexrohr, das ebenso durch einen Holzkanal mit gleicher Länge und Querschnitt ersetzbar ist. Geht tiefer als bei gleichem Lautsprecher in geschlossener Box, benötigt aber auch deutlich mehr Volumen und passende Lautsprecher mit etwas stärkerem Antrieb. Hier sollten die empfohlenen Volumen auf ca. 10% genau eingehalten werden, ansonsten ist zumindest eine Längenanpassung des Rohres notwendig. Sollte leicht gedämpft werden, das Rohr muss jedoch frei bleiben. Es muss ziehen wie ein Kamin !
Bandpassbox	Besteht aus der Kombination einer geschlossenen und einer Bassreflexkammer. Der Lautsprecher sitzt in der Wand dazwischen und nach aussen strahlt der Schall nur durch die Bassreflexöffnung. Dadurch wird der Frequenzgang nach oben begrenzt, ist also nur im Bassbereich einsetzbar. Lässt sich mit einem breiten Bereich an Lautsprecherantrieben und Volumen vom Tiefbass bis zum Kickbass berechnen, wobei wie immer gilt : je tiefer es gehen soll, desto grösser wird die Kiste. Bedämpfung der beiden Kammern wie oben.
Horn	Leitet den Schall durch sich öffnende Kanäle und kann dadurch den Frequenzgang nach unten erweitern und eine Richtwirkung erreichen. In Kombination mit Druckkammern ist auch ein Schalldruckgewinn erzielbar. Benötigt Lautsprecher mit sehr starkem Antrieb. Hier dürften fast nur Nachbauten nach Zeichnungen und kaum Eigenberechnungen angefertigt werden. Ist wegen Gehrungsschnitten und Verschachtelungen auch komplizierter aufzubauen. Bedämpfung nach Vorgabe.

Bedämpfung

Bitte auf keinen Fall den Fehler machen, das Volumen so weit es geht mit Dämmmaterial vollzustopfen, wie man es in den 70er Jahren propagiert hat ! Es ist auch falsch und theoretisch nicht begründbar, dass man dafür das Volumen um 20% reduzieren darf ^*1.
Auch im Gegensatz zur aufgedruckten Mengenempfehlung auf einem Beutel Sonofil ("passend für 20 l") würde ich diesen für 60 bis 80 l empfehlen.
Sinn der Bedämpfung ist es, die zwischen parallelen Wänden auftretenden stehenden Wellen durch Reibung zu reduzieren. Ein zu viel an Dämmmaterial schluckt jedoch auch den Bass und lässt alle Töne nur gepresst erklingen. Daher bringt man das Dämmmaterial am effektivsten im Schnellemaximum aller denkbaren stehenden Wellen an. Dies ist nie an der Wand, denn dort ist die Schallschnelle immer Null. Deswegen tackert man das Dämmmaterial am besten in Wellenform an ein bis zwei Wände.
Wichtig ist auch, ein evtl. Reflexrohr sowie die Weiche wegen deren Wärmeentwicklung freizulassen.

Endmontage, Inbetriebnahme und Fehlersuche

Nachdem Sie hinreichend lange Kabelstücke an die Weiche gelötet haben, sollten Sie diese am Boden der Box festschrauben, damit nicht die Schwerkraft an den Bauteilen rüttelt und deren Abwärme nach oben entweichen kann.
Dann die Lautsprecherchassis an die durch die entsprechenden Öffnungen gesteckten Kabelenden löten und dabei auf die richtige Polarität achten. Durch falsche Polarität geht hier zwar nichts kaputt, aber es gibt Auslöschungen, klingt schlechter und wird leiser. Die verbundenen Lautsprecherchassis können nun festgeschraubt werden, jedoch nie mit Schlitzschrauben. Auch ich habe als Anfänger mal mit einem abrutschenden Schraubenzieher eine Membran durchstochen.
Wenn alles angeschlossen ist, sollte man die Box zuerst zur Sicherheit nur bei kleiner Lautstärke oder gar mit Vorwiderstand testen. Falls man irgendwo einen Kurzschluss gelötet hat oder sonst ein Fehler vorliegt, geht dann nicht gleich auch noch der Verstäker kaputt. Man darf auch nie eine Weiche an einem Verstärker betreiben, wenn ein oder mehr Weichenzweige ohne angeschlossene Last arbeiten. Dann bilden Weichenbauteile L und C Resonanzen, die stellenweise Impedanzen im Kurzschlussbereich erzeugen ! Also erst alles fertigbauen und erst dann probehören !
Bei einer Mehrwegebox sollte man mit dem Ohr vor jedem einzelnen Chassis lauschen, ob es auch ein sauberes Signal wiedergibt. Ist alles OK, dann viel Spass !
Ist irgendetwas nicht in Ordnung, bereitet es Anfängern Probleme, die Fehlerursache einer bestimmten Komponente zuzuordnen. Vieles findet sich schon, wenn man den Signalpfad nochmals von vorne bis hinten kontrolliert und mit dem Multimeter einiges nachmisst.
Und ansonsten hilft folgendes Dokument bei der Fehlersuche.

*1 : Leider haben sich durch unreflektiertes Nachplappern einige theoretisch falsche Aussagen in der Allgemeinheit verfestigt. Muss ich denn wegen jedem Halbwissen, das irgendjemand irgendwo veröffentlicht hat, einen lückenlosen Gegenbeweis dokumentieren, um zu überzeugen ? Dies kann ich schon rein zeitlich nicht leisten.
Sehen Sie sich andere Dokumentationen meiner Theorieseiten (z.B. zum Thema Clipping) an, dann verstehen Sie, was ich meine.