Der HEDD Air Motion Transformer von Klaus Heinz

 

Unter den vielen Ideen, einen Wandler in einem Lautsprecher zu betreiben, sticht der sogenannte Air Motion Transformer (AMT) des deutsch-amerikanischen Physikers Oskar Heil heraus. Während traditionelle Designs, Elektro- und Magnetostaten, Bändchen- oder Schwingspulen-basierte Wandler bis hin zum Blatthaller Konzept auf der Idee gründen, eine Membran kolbenartig in einem Membran-zu-Luft-Geschwindkeitsverhältnis von 1:1 zu bewegen, geht Oskar Heil mit seiner Erfindung einen anderen Weg. Der Air Motion Transformer basiert auf dem Gedanken, eine mehrfach gefaltete und mit Leiterbahnen versehende Folie in einem starken Magnetfeld zu positionieren. Abhängig von der Beschaffenheit eines Audiosignals beginnen sich die einzelnen Falten zu öffnen und zu schließen, sie atmen die Luft in einem Membran-zu-Luftgeschwindigkeitsverhältnis von 1:4 ein und aus. Dieser Übersetzungstrick, der also nicht weniger als eine Vervierfachung der Luftgeschwindigkeit gegenüber traditionellen Lautsprecherkonzepten bedeutet, sorgt gerade bei Signalen mit schnellen Transienten für eine sehr akkurate und beispiellos aufgelöste Wiedergabe.

 

Klaus Heinz, der Oskar Heil in den 1970er Jahren mehrfach besuchte, war von Idee des Air Motion Transformers unmittelbar fasziniert. Ausgehend von Heils Prototypen, die für ein Serienprodukt zu groß, gefährlich hitzeanfällig und klanglich ungleichmäßig waren, entwickelte Heinz um 1990 eine kompakte, verlässliche und klanglich verbesserte Version des ursprünglichen AMT mit neuen Materialen und einer verbesserten Architektur. 1999 gründete er die Firma ADAM Audio und stellte kurz darauf den X-ART Hochtöner vor, der fortan in sämtlichen Studio Monitoren und HIFI Modellen des Berliner Herstellers verbaut wurde. Seitdem haben zahllose Hersteller weltweit das AMT-Prinzip in ihre Produkte übernommen.

 

Für Studio Monitore von HEDD | Heinz Electrodynamic Designs hat Klaus Heinz eine nochmals verbesserte Version des X-ART Hochtöners entwickelt: den HEDD AMT. Ein überaus starkes Magnetfeld minimiert Verzerrungen und Intermodulation, wobei ein speziell entworfener Waveguide dafür sorgt, dass tiefere Übergangsfrequenzen als jemals zuvor erreicht werden können (speziell für die Nahfeldmonitore Type 05 und Type 07 ist dies überaus vorteilhaft).

 

 

Design und Prinzip

HEDD Air Motion Transformer - Design und Prinzip

Der Air Motion Transformer ist ein mechanisch überaus origineller, elektromagnetischer Treiber. Als Membran wird eine gefaltete Kaptonfolie verwendet, die mit dünnen Aluminiumstreifen beklebt (lila Pfeile) und in ein starkes Magnetfeld eingebettet wird. Die Graphiken unten zeigen die Bewegungsart der Falten im Moment einer Sinusreproduktion: Startpunkt (schwarzer Kreis), positive Halbwelle (grüner Kreis), negative Halbwelle (roter Kreis). Die resultierende Luftgeschwindigkeit (blaue Pfeile) ist um ein Vierfaches höher als die Geschwindigkeit, mit der sich die Einzelfalten zusammenziehen bzw. ausdehnen. Dieser Übersetzungstrick ist für die Reproduktion von musikalischen Signalen mit kurzen Attackzeiten bzw. schnellen Transienten (Becken, gezupfte Saiteninstrumente, Stimme, etc.) von unschätzbarem Vorteil.

Der HEDD Air Motion Transformer: Hergestellt in Berlin

Es kostet Zeit, Fachwissen und ruhige Hände, um einen Air Motion Transformer zu bauen. Die folgende Slideshow vermittelt einen Einblick in die verschiedenen Stufen seiner aufwändigen Herstellung.

 

  • Der HEDD AMT

    Toller Anblick:
    Alles, was man für die
    Produktion eines HEDD AMT
    von Klaus Heinz benötigt.

  • Der HEDD AMT

    Die Folie, das zentrale Element des Hochtöners, besteht aus extrem leichtem und hitzebeständigem Capton.
    Sie wird mit Aluminiumstreifen beklebt, den Trägern des Audiosignals.

  • Der HEDD AMT

    Mit einem speziellen Werkzeug wird jede Folie mehrfach gefaltet, ein anspruchsvoller Vorgang und nichts für unruhige Hände.
    Wir sind dankbar, Saziye und die ehemalige Uhrenmacherin Tatsiana an Bord zu haben, die diese Aufgabe mit Gründlichkeit und Verlässligkeit tagtäglich erledigen.

  • Der HEDD AMT

    Fertig gefaltet!

  • Der HEDD AMT

    Im nächsten Schritt wird die gefaltete Folie in einen Membranhalter geklebt.

  • Der HEDD AMT

    Hier ist zu sehen, wie die Magnetkonstruktion für den Hochtöner vorbereitet wird:
    Ein außerordentlich starker Neodymmagnet wird auf die rückseitige Polplatte platziert, hinzu tritt eine ferromagnetischer Ring, der das magnetische Joch repräsentiert.

  • Der HEDD AMT

    Ein Filz wird zwischen die Folie und den Magneten gebracht, um ein Volumen aufzubauen und die Rückseite des Hochtöners zu dämpfen.

  • Der HEDD AMT

    Im vorletzten Schritt werden sowohl die vorderseitige Polplatte (weiß) als auch der Waveguide mit dem Unit verbunden. Die Form und das Material des Waveguides optimiert die Richtcharakteristik und sorgt für eine tiefere Übergangsfrequenz – ein entscheidener Vorteil für eine gleichmäßige Mittenreproduktion in Zwei-Wege-Systemen.

  • Der HEDD AMT

    Fast geschafft: Die Komponenten müssen nun noch zusammengeschraubt und ein Anschlussfeld für die Stromzufuhr installiert werden. Dann heißt es: Messen!

  • Der HEDD AMT

    That’s it! Ein neuer HEDD Air Motion Transformer ist bereit für den Einbau.

Die ersten Begegnungen von Klaus Heinz und Oskar Heil im Sillicon Valley

Die erste Begegnung zwischen Klaus Heinz und Oskar Heil fand Mitte der 1980er Jahre in den Heil Scientific Labs statt:

 

Um 1985 lernte ich Oskar Heil und seinen Air Motion Transformer kennen. Sowohl die Idee als auch die klanglichen Resultate seiner in manchen Details schludrigen und unförmigen ESS Lautsprecher hatten mich fasziniert. Ich hatte nie zuvor einen so akkuraten und gerade im oberen Frequenzbereich so brillant klingenden Lautsprecher gehört. Ich hatte das Gefühl, als würde ein Vorhang vor all jenen Aufnahmen aufgezogen werden, die ich liebte und von denen ich glaubte, ich würde sie gut kennen. Ich beschloss, Heil in San Mateo zu besuchen, südlich von San Francisco im Sillicon Valley.

Er erzählte mir viel aus seinem Leben, wir diskutierten Elektronen (seine „Lieblingstiere“, wie er zu sagen pflegte) und natürlich Lautsprecher. In seinen auf mich unfassbar chaotisch wirkenden Laborräumen in Belmont zeigte er mir diverse Entwicklungen, darunter so manchen unkonventionellen, weit über herkömmliche Kalotten- und Konuskonstruktionen hinaus gehenden Wandler.“

Klaus Heinz & Oscar Heil in San Mateo during the mid 1980s

Klaus Heinz (rechts) bei einem Besuch in Oskar Heil’s Haus in San Mateo (Kalifornien) während der 1980er Jahre. 

Die Begegnungen mit Heil, besonders dessen unkonventionelle, überaus freie Denkweise hinterließen einen bleibenden Eindruck auf Klaus Heinz:

„Wenn man mit ihm über Lautsprecher sprach, ging es nie um ingenieurige Fragen nach Schwingspulendetails oder Resonanzfrequenzen, nie um den Zusammenhang von Gehäuse, Membransteifigkeit und anliegender Spannung. Das alles interessierte ihn nur am Rande. Als Erfinder ging es ihm um viel Grundsätzlicheres: Er suchte nach alternativen, innovativen Antriebsmöglichkeiten für Lautsprecher. Beispielsweise beschäftigte ihn die Frage, wie er Alan Hills faszinierenden Ionenhochtöner verbessern konnte, eine höchst eigenartige und aufgrund der hohen Ozonausschüttung gesundheitlich höchst bedenkliche Konstruktion zur Wiedergabe von Frequenzen zwischen etwa 700Hz und des Ultraschallbereichs.“

Nicht weniger verblüffend wirkte es auf Klaus Heinz, dass Oskar Heil für sich in Anspruch nahm, den Kalottenhochtöner bereits in den 1930er Jahren erfunden zu haben.

 

„Wie war was möglich? Nach all dem, was mir bekannt war, hatte Wolfgang Seikritt diese Pioniersarbeit im Laufe der 1960er Jahre wesentlich auf den Weg gebracht. Heil hingegen hatte als junger Mann die Seidenstrümpfe seiner Mutter über einen Stopfpilz gespannt, mit Eiweiß überzogen und das Ganze austrocknen lassen. Die getrocknete Form klebte er an eine Schwingspule – und da war er: der erste Kalottenhochtöner.“

 

Obwohl Oskar Heil noch eine ganze Reihe an Lautsprecher-bezogenen Ideen entwickelt hat (unter anderem die sogenannte Wanderfeldröhre, die Frequenzen oberhalb von 1GHz darstellen konnte), bleibt die weitreichendste und potentiell serientauglichste Erfindung des Physikers der Air Motion Transformer. Dies früh erkannt und die konstruktions- und materialbedingten Schwächen der Prototypen Heils konsequent behoben zu haben, ist eine Entwicklungsleistung von Klaus Heinz, von der Lautsprecherhersteller in aller Welt heute mehr denn je profitieren. Der Klang des Air Motion Transformers ist seit den 1990er Jahren zu einem Signatur-Sound der Lautsprecher von Klaus Heinz geworden und auch heute noch sind wir von den mechanischen Vorteilen und der Überlegenheit seiner klanglichen Eigenschaften überzeugt. In den Studio Monitoren von HEDD lebt die Tradition dieser für die Geschichte des Lautsprecherbaus wesentliche Erfindung weiter.