Achtergronden F9638

Er worden regelmatig vragen gesteld over de ontwikkeling en productie van de F9638 MFB box. Daarom heb ik dit artikel geschreven waarin een aantal zaken verduidelijkt worden.

Vlakke Membramen

Midden jaren 70 introduceerden enkele Japanse fabrikanten, ondermeer Sony, Yamaha en anderen, in hun top boxen, een nieuw type woofer, namelijk het vlakmembraan. Deze constructie was ontleent aan de natuur en was afgekeken van de bijen en wel de structuur van een honingraat (op zich een befaamde methode want bijvoorbeeld ook vliegtuig constructeurs nemen kennis van de aerodynamica van vogels en vissen). Dat vlakmembraan bestond uit twee stevige vellen kunststof met daar tussen gelijmd een fijnmazige honingraat. Die zes kantjes van de honingraat hadden een diameter van ongeveer 4 à 5 mm en een hoogte (dat is dus ook de afstand tussen de kunststof vellen) van 5 à 6 millimeter. De grote voordelen van die vlakke membramen waren – zijn heel stijf en bewegen als een piston en hebben daardoor een lineair fase gedrag. Maar helaas kleeft er aan deze constructie ook een groot nadeel en dat is het gewicht. Die dingen waren zo zwaar dat dit een behoorlijk effect had op de efficiency en dat moest dan weer gecompenseerd worden door toepassing van een grotere magneet, maar dat is een dure oplossing. Een verder nadeel van die zware membramen was de akoestische invloed op het onder midden gebied.(zo tussen 200 en 600 Hz). Die boxen klonken niet echt lekker. Resultaat: binnen een jaar waren dit soort boxen van de markt verdwenen en er kwamen ook geen opvolgers meer. Toch was het principe van het vlakke membraam technisch en akoestisch gezien helemaal niet zo gek, alleen de uitvoering schoot te kort.

Ontwerp achtergronden MFB box 9638

Om te beginnen, ik was inderdaad betrokken en verantwoordelijk voor de ontwikkeling van dit revolutionaire product, zowel wat betreft techniek als qua vormgeving. Dat niet alles van een leien dakje ging is een andere zaak. Daar liggen een aantal oorzaken aan ten grondslag, die ik nader zal toelichten. De gedachte was, wat de Japanners kunnen, kunnen wij ook, maar dan beter. Zoals ik al eerder zei, is het idee en het principe absoluut de moeite waard om verder te onderzoeken. Reden waarom ik opdracht gaf aan de vóórontwikkeling van Dendermonde om in samenwerking met het Natlab te onderzoeken of we het principe van het vlakke membraam zouden kunnen verbeteren. We hebben gezien dat de oorzaak van alle problemen lag bij het gewicht van het membraam. Om dat op te lossen zijn wij uitgegaan van twee stevige aluminium folies, met daar tussen een laag hardschuim. De totale dikte van de schijf was ongeveer 3 millimeter en super licht, maar zeer stijf. Vervolgens werd onderzocht hoe die schijf moest worden aangedreven. Er is toen een kleine hulp conus met spreekspoel gemaakt die de schijf “nodaal” moest aandrijven. Dat nodale punt, in feite dus een cirkel, ligt op 0,7 van de diameter van die schijf. Het betrof in ons geval een schijf voor een 8” woofer. De nodale cirkel is dus de plaats of plek waar de schijf bij aandrijving de minste doorbuigingen heeft. Dat is cruciaal voor de goede werking, zoals later in dit verhaal zal blijken. De aldus verkregen 8” vlakke woofer, werd ingebouwd in een passieve box en vervolgens vergeleken met een vergelijkbare box met een conventionele 8” woofer. Het resultaat was bij die eerste test nog niet helemaal optimaal maar zeer bemoedigend. Een en ander werd verder geperfectioneerd. Daarna werd een vlakke midrange ontwikkeld, die qua constructie in zoverre verschilde van de woofer dat hier de spreekspoel rechtstreek op de schijf gelijmd kon worden en geen hulp conus nodig was. Alle tests en vergelijkingen verliepen prima en voldeden aan onze verwachtingen. Een vlakke tweeter hadden we reeds met de isofase tweeter (bandje). Daarna kon de eigenlijke ontwikkeling van 9638 beginnen. De eerste ontwikkelingsmodellen van de 9638 waren, behalve de isofase tweeter, nog uitgerust met handgemaakte speakers. Behalve wat puntjes op de i, verliepen alle tests goed.

Problemen

Echter bij de eerste productie van de woofers bleek dat de fabriek de randen niet zo kon maken zoals bij de handgemaakte modellen. De randen moesten worden gewijzigd met als gevolg dat ook de diameter van de vlakke schijf kleiner gemaakt moest worden. Dat heeft natuurlijk invloed op de geluidsdruk, maar goed dat is nog te overzien. Erger was dat men toen, bij de kleinere diameter van de schijf, het nodale punt niet verlegd heeft. Men heeft gedacht dat zal allemaal wel meevallen en het kosten plaatje zal daarbij ook wel een rol gespeeld hebben. Pas later kwam ik er achter wat er gebeurd was. Het gevolg was dat de schijf bij ongeveer 1200Hz een behoorlijke opbreek peak vertoonde. Onder normale omstandigheden kun je die aardig weg filteren, maar in dit geval moest de woofer aansluiten op de nieuwe vlakke midrange, die een wat hogere resonantiefrequentie had. (ongeveer 950 Hz) De akoestische ontwikkelingsgroep heeft van alles gedaan om de gevolgen van die peak zoveel mogelijk te onderdrukken, maar het hierdoor ontstane neuzige midden gebied kon ondanks alle inspanningen niet helemaal worden opgelost. Als we daarbij voegen de verminderde geluidsdruk van de woofer als gevolg van het kleinere membraan, dan moeten we vaststellen dat dit unieke concept optimaler had kunnen en moeten zijn.

Details

De constructie is als volgt: De rubberrand zit niet geplakt op de “sandwich” schijf, maar op rand van de hulp conus. De kegel van de hulp conus heeft wat steilere flanken om zodoende op het nodale punt uit te kunnen komen. En precies op de knik waar de kegel overgaat naar de vlakke rand, waar de rubber rand aangeplakt gaat worden,precies op dat punt is een verhoging in het papier aangebracht, waarop later de schijf wordt gelijmd. De hele schijf zweeft als het ware en is alleen op de nodale cirkel verbonden met de hulpconus. Zo krijg je dus een piston! Gewoon even twee keer lezen want het is niet zo,n makkelijk verhaal. Als je nu de schijf naar beneden drukt valt de rand van de schijf in de holte van de holle rubber rand (de 587 heeft een bolle rand). Wordt nu het rubber door het indrukken helemaal strak getrokken, dan staat die rand enigsinds schuin naar binnen en kan zodoende de rand van de schijf raken , zie hier het probleem. Dus moest de schijf ingekort worden. Ik weet niet precies hoeveel millimeter dat geweest is ,maar ik schat zo,n 10 mm. Kijk en dat heeft wel degelijk invloed op het nodale punt, de kegel van de hulpconus had men steiler moeten maken en dat is niet gebeurd.

Constructie: Kast, hout en lek

Qua vormgeving was de 9638 destijds een nieuw concept. De mooie vlakke membramen maakten dat deze box er van buiten gelikt uitzag. En in feite is dat vandaag de dag nog zo. Maar helaas laat de kwaliteit van de gebruikte spaanplaat van de kast te wensen over, ( door vochtopname ontstaan lekken en laat de folie/fineer los). Spaanplaat voor een box is absoluut niet verkeerd , maar dan moet er wel voldoende kunstharslijm in verwerkt zijn en moet ook de persdruk hoog genoeg zijn om een homogene massa te krijgen, dit ter voorkoming dat onder normale gebruiksomstandigheden het hout te veel vocht kan opnemen en daardoor gaat werken. Bij zelf bouw is MDF wel een fijn materiaal, omdat dat zich makkelijk laat verwerken (afrondingen, zwaluwstaarten, verzinken van speakers enz), maar het is wel behoorlijk zwaar! De vraag is hoe kan nou zoiets gebeuren. De achtergrond is deze: Onze fabrieken, (maar dat gold ook voor de hele Europese elektronische industrie) waren te duur ten opzichte van de toenmalige lage loonlanden.( Japan en later Taiwan en nog weer later Korea en thans China) Het was echt vechten om te kunnen overleven. Het gevolg was dat de inkoopprijzen werden uitgeknepen, hetgeen directe gevolgen had voor de kwaliteit. Normaal gesproken komen kwaliteitsklachten wel te voorschijn uit de proef productie, maar er speelde hier nog een tweede fenomeen een rol, namelijk de kwaliteitscontrole die voorheen in Eindhoven zat en volledig onafhankelijk was van de fabriek, werd uit kosten oogpunt, ondergebracht bij de fabriek. In de praktijk betekent dat, dat de slager z,n eigen vlees keurt! Dat hele proces begon eigenlijk al in 1974. Ik heb me met hand en tand hier tegen verzet en steeds gezegd als je aan de specificatie en kwaliteitsnormen gaat morrelen, maak je je zelf kapot. Zoek besparingen in efficiëntie en organisatie en eventueel in value analysis maar niet in de kwaliteit. Uit eindelijk, vele jaren later, heb ik gelijk gekregen, maar dat had ik liever niet gehad. Het gevolg was wel, dat ik in 1976 op eigen verzoek als Hifi product manager eruit gestapt ben. Ik wilde daar niet verantwoordelijk voor zijn. Bij de boxen speelde dat aanvankelijk nog niet zo,n grote rol, daar was het nog redelijk in de hand te houden, maar begin jaren 80 begon het ook hier in toenemende mate een rol te spelen. Het vervelende daarbij was dat bepaalde tekortkomingen zich soms pas na jaren openbaarden.

Gaatjes in de conus

Ik kan het niet voor100% met zekerheid zeggen, maar in mijn herinnering staat me er iets van bij dat bij deze afwijkende constructie die gaatjes nodig waren om een bepaalde bewerking (centreren), tijdens de montage te vereenvoudigen. Die gaatjes hebben echter geen invloed op de akoestiek

Dempingsmateriaal

Er is inderdaad heel veel geschreven over dempings materiaal, maar ook veel onzin. Het is ook een moeilijk onderwerp. Wat is goed en wat moet je beslist niet doen. Bijvoorbeeld bij bas reflex boxen moet je er in elk geval voor zorgen dat je geen dempings materiaal aanbrengt tussen achterkant van woofer en poortgat. Dat pad moet vrij blijven. Bij gesloten boxen ligt het wat minder kritisch, maar ook daar kun je te ver gaan met het aanbrengen van dempings spul. Het laag verliest dan een zekere helderheid, klinkt doffer, is ook moeilijk onder woorden te brengen. Wat betreft het soort materiaal: een aantal jaren is als dempings materiaal glaswol gebruikt, maar dat gaf in de productie veel klachten van jeuk en huiduitslag, dat werd dus op een gegeven moment verboden, daarna is in de productie veelal gebruik gemaakt van schuim, viltdeken en ook wel schuimrubber. Elk materiaal heeft zo z,n specifieke eigenschappen, die doeltreffend zijn voor een bepaald frequentie gebied. Daar kun je urenlang over discussiëren. Als ik zelf een nieuwe kast voor de 9638 zou moeten maken zou ik beginnen met het aanbrengen van noppenschuim (pritex) op achterkant, één zijkant en bodem, en verder ruim schapenwol, maar wel losjes dus vooral niet samen drukken en er ook voor zorgen dat de conus van woofer vrij blijft van dempings materiaal. Bij de ontwikkelingsmodellen deden wij dat vroeger als volgt: We verzonken de achterwand in de box en dichten die dan af met boetseerklei, zodat we snel na luisteren en meten de achterwand konden verwijderen en de hoeveelheid materiaal konden wijzigen. Je kunt natuurlijk ook balkjes van 3×3 cm iets verdiept in de kast lijmen en schroeven en de achterwand daar op vast te schroeven. Wel afdichtingstape aanbrengen!

Plaatsing van Squawker en Tweeter

Er is inderdaad een akoestische reden waarom je squaker en tweeter niet op de zelfde verticale as zet als die van de woofer. Ik laat de theoretische beschouwing even achterwege, (want het moet op een forum wel leesbaar blijven), maar een “in line” montage beïnvloed het stralings patroon enigszins ,waardoor je een iets minder gladde frequentie karakteristiek krijgt. De verschillen zijn niet direct significant maar alle beetjes helpen en dat is toch iets waar je in de ontwikkeling naar streeft.