Chassis dei diffusori acustici – mix di materiali

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Si vuole in questa sede esporre le teorie alla base della scelta dei materiali costruttivi dei diffusori Atomica Floor e Book 2: Diffusori il cui cabinet è basato sul contrasto tra multistrato di pioppo e vetro.

Pioppo

Le tavole usate nella nostra produzione sono uno speciale assemblato ureico di una varietà europea particolarmente compatta, con elasticità e compattezza assimilabili a legni più duri. Mantiene tuttavia la leggerezza caratteristica della pianta del pioppo che, essendo vorace di acqua con un assorbimento al suolo che arriva ai 2.000 litri al giorno, produce legno resistente e leggero una volta essiccato. Il pioppo impiegato nella produzione si attesta su una media di 720 Kg/m3 ad un umidità compresa tra 7 e 12%. Ci troviamo di fronte ad un materiale il cui rapporto rigidità/peso è a dir poco eccellente.

Per chi crede che la scelta derivi da considerazioni economiche o logistiche, tengo a precisare che: il multistrato di pioppo ha un costo (negli spessori utilizzati) di molto poco inferiore al multistrato di betulla. La sua fresatura è più problematica rispetto alla betulla. E’ molto più problematica rispetto all’MDF, la cui finitura è praticamente insensibile alle frese utilizzate, alle velocità d’avanzamento e alla rotazione del mandrino. L’MDF infatti non è legno, ma un agglomerato omogeneo di scarti di lavorazione finemente triturati, privo di fibra, la cui lavorazione è poco impegnativa sia in fase di fresatura che in fase di finitura manuale.

Vetro

Un altro argomento scottante in ambito di diffusori. Impensabile impiegare integralmente un materiale dalla massa così elevata in un telaio. Lecito, tuttavia, pensare di utilizzarlo come elemento smorzante in un cabinet di legno leggero.

Pioppo + vetro

Si giunge ora all’accoppiamento di due materiali le cui caratteristiche sono a dir poco opposte. Prima di parlarne occorre un piccolo excursus sul fenomeno fisico della risonanza:

1-Si parla di risonanza meccanica quando un sistema meccanico viene eccitato ad una frequenza compatibile con l’oscillazione caratteristica del sistema stesso, amplificandola. Questo fenomeno causa un accumulo di energia all’interno del sistema, che viene contrastato dal coefficiente di smorzamento.

2-Acusticamente parlando, all’interno di un risuonatore (il cabinet) si generano una serie di vibrazioni caratterizzate dalle proprietà geometriche e meccaniche dello stesso. Il fenomeno della risonanza coinvolge sia il risuonatore, sia l’elemento vibrante (l’altoparlante).

3-Si dice parcellizzata il tipo di vibrazione che si innesca in un sistema costituito da geometrie e sezioni differenziate, le quali vibrano contemporaneamente e separatamente dando luogo ad un moto complesso (moti armonici plurimi).

Si capisce ora perchè il vetro, da solo, non può contribuire in modo ottimale alla composizione di un cabinet: pur essendo un materiale eccezionalmente rigido, l’elevato peso specifico e lo scarso smorzamento causano notevoli accumuli di energia nel sistema (punto 1).

Per quanto riguarda il telaio in legno, che andrà ad alloggiare gli altoparlanti, nei diffusori Atomica si è dedicato un notevole sforzo per minimizzare gli scambi energetici tra le parti, utilizzando geometrie e forme accuratamente studiate (punto 2). Per approfondimenti leggere l’articolo “Elementi per la progettazione di un cabinet”.

Il suddetto telaio è caratterizzato quindi da una rigidità elevata e da elasticità e massa molto bassi. Un elemento perfetto, se non fosse per le scarse proprietà smorzanti. E qui interviene l’inserimento del vetro.

L’unione tra i due materiali avviene interponendo una speciale guarnizione semi-espansa, tramite la quale il vetro viene imbullonato contro il legno ad una pressione specifica (misurata elettronicamente). Questo procedimento, oltre a conferire al vetro il necessario smorzamento, consente al telaio in legno di acquisire la necessaria massa smorzante.

Il cabinet che si ottiene tiene in debita considerazione i punti 1-2-3. La parcellizzazione viene sfruttata al meglio poiché due materiali completamente incompatibili per durezza, elasticità e massa, vengono accoppiati in modo da smorzare reciprocamente i moti di risonanza e delocalizzarli nel dominio della frequenza.

I grafici a seguire mostrano la distorsione armonica rilevata, rispettivamente, sul modello Atomica Book 2 ed Atomica Book Fraxinus. Quest’ultimo differisce solamente nelle pareti laterali, che sono fatte di frassino massello invece che vetro.

Entrambi i grafici mostrano una prevalenza di seconda e successivamente terza armonica, evidenziando una gradevole caratterizzazione. La media totale (linea superiore) si attesta su valori molto prossimi in entrambi i modelli. Si noti però il suo andamento ed anche quello delle armoniche distinte: nel modello in vetro si apprezza un andamento eccezionalmente costante e lineare, privo di perturbazioni, mostrando come siffatta tipologia di cabinet sia in grado di fornire prestazioni superiori, miglior smorzamento e maggiore naturalezza rispetto alla sua controparte costruita con materiali tradizionali.

REFERENCES

  • Ahnert W, Steffen F, “Sound Reinforcement Engineering”, 1999.
  • Arnol’d V, “Mathematical Methods of Classical Mechanics”, 1999.
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