Nahaufnahme mit Lautsprecher bedrucktes T-Paper

Gedruckte Lautsprecher aus Papier: Klangstark und federleicht

Sound fast aus dem Nichts: Die TU Chemnitz hat mit auf Papier gedruckten Lautsprechern eine innovative Idee umgesetzt, die vielleicht gar nicht mehr so weit entfernt von einer Massenproduktion ist. Wir stellen immer mal wieder spannende Forschungen und innovative Produkte aus dem Audio-Bereich vor, wie Lautsprecher aus Gel oder ein luft- und lichtdurchlässiges, dennoch geräuschabsorbierendes Material. Heute werfen wir einen Blick auf Lautsprecher aus Papier.

Wie funktioniert ein auf Papier gedruckter Lautsprecher?

Der Aufbau und die Funktionsweise des T-Paper bzw. Tone-Paper genannten Klangpapiers scheinen eigentlich ganz simpel. Zwischen Papier (oder auch Folie) werden zwei Schichten eines leitfähigen, organischen Polymers als Elektroden aufgebracht. Diese umschließen wiederum eine zentrale, piezoelektrische Schicht, die das Material aktiv in Schwingung versetzt. Durch die Luftverdrängung des Papiers entsteht dabei laut und deutlich der Ton. Das Trägermaterial kann herkömmliches Papier sein, das sogar beidseitig farbig bedruckbar ist. Die funktionalen Schichten im Papier können laminiert werden, um sie zu schützen.

Was ist Piezoelektrizität?
Der piezoelektrische Effekt beschreibt das Zusammenspiel von mechanischem Druck und elektrischer Spannung in festen Körpern. Piezoelektrische Materialien verformen sich beim Anlegen einer elektrischen Spannung und können so mechanische Schwingungen ausführen. Zu diesem sogenannten inversen Piezoeffekt kommt es im gedruckten Lautsprecher.

Bereits 2015 entwickelten Forscher der Technischen Universität Chemnitz auf diese Weise das sogenannte T-Book: ein Fotobuch mit unsichtbaren Lautsprechern in den Seiten. Sobald eine Seite umgeblättert wird, erklingen aufgenommene Audiodateien. Die Buchseiten sind genauso dünn, flexibel und bedruckbar wie herkömmliches Papier.

T-RING: 360 Grad Sound aus Papier-Lautsprechern

Das T-Book entstand in einer halbautomatischen und aufwendigen Einzelbogenfertigung. In einem neuen Projekt widmeten sich die Forscher der Weiterentwicklung der Idee, hin zu einer Produktion, die günstiger, unkomplizierter und entsprechend massentauglicher ist. Das Ergebnis ist der kreisförmige Lautsprecher aus Papier T-RING. Durch die neue Rollenproduktion können lange Lautsprecherbahnen entstehen, die sich beliebig weiterverarbeiten lassen – im Falle des T-RING zu einem kreisrunden Lautsprecher mit einem Umfang von fast vier Metern, der an einen übergroßen Lampenschirm erinnert. Durch sein geringes Gesamtgewicht von 150 Gramm ist dieser problemlos an der Decke zu befestigen und sorgt dort für 360-Grad-Sound wie von einer 7.1-Anlage.

Der Prototyp des T-RING besteht aus insgesamt 56 gedruckten Lautsprechern, die sich praktisch unsichtbar machen und nur gegen das Licht durchs Papier hindurchschimmern. Alle beeindruckenden Ergebnisse hat das Projektteam der TU Chemnitz im Januar 2021 im Fachmagazin „Advanced Materials“ veröffentlicht.

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Lautsprecher aus Papier für alle?

Der Projektleiter Dr. Georg C. Schmidt blickt optimistisch in die Zukunft des T-Papers: „Die Lautsprecher-Technik ist stabil, das Herstellungsverfahren funktioniert. Vielleicht können Endverbraucher die Systeme in drei bis vier Jahren kaufen.

Dr. Georg C. Schmidt von der TU Chemnitz
Projektleiter Dr. Georg C. Schmidt von der TU Chemnitz prüft an einer Rolle-zu-Rolle-Druckmaschine die vollständig gedruckte Papierlautsprecherbahn.

Einsatzgebiete sehen die Forscher bisher vor allem bei Messeständen oder in Museen sowie bei langen Korridoren in öffentlichen Gebäuden. Denn die Lautsprecher müssen nicht ringförmig angeordnet werden, sondern eine lange Lautsprecherbahn könnte sich auch an der Wand entlang erstrecken. Je nachdem, wie preisgünstig die gedruckten Lautsprecher tatsächlich produziert werden können, könnten sie also vielleicht in nicht allzu ferner Zukunft sogar in Wohnzimmern Einzug halten.

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Zusammengefasst: Wie funktionieren gedruckte Lautsprecher?

  • Auf herkömmliches Papier werden zwei Schichten leitfähigen Polymers als Elektroden gedruckt.
  • Zwischen diesen liegt eine weitere, elektrische Schicht. Diese aktiviert den Lautsprecher und bringt das Papier zum Schwingen.
  • Wie bei einer Lautsprechermembran erzeugt das schwingende Material durch die Luftverdrängung Töne.

Titelbild: ©Jacob Müller. Quelle: Technische Universität Chemnitz.
Bild 1: ©Jacob Müller. Quelle: Technische Universität Chemnitz.

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Teufel Blog Redaktion

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