(Wasser) Der Zeppy Soundbuddy ist ein mobiler Lautsprecher, dessen Gehäuse aus expandiertem Polypropylen gefertigt ist. Das Gehäuse ist wasserdicht und erlaubt, Musik sogar unter Wasser zu hören.
Bild: Zeppy

Dank des Partikelschaumgehäuses kann der Zeppy Soundbuddy schwimmen und den Klang sogar auf und ins Wasser übertragen. Bild: Zeppy

„Sie mag Musik nur, wenn sie laut ist
das ist alles, was sie hört
sie mag Musik nur, wenn sie laut ist
wenn sie ihr in den Magen fährt
sie mag Musik nur, wenn sie laut ist
wenn der Boden unter den Füßen bebt
dann vergisst sie, dass sie taub ist…“

Mit diesen Textzeilen besang Herbert Grönemeyer 1983 in seinem Album „Gemischte Gefühle“ das Klangerlebnis für hörgeschädigte Menschen. Um Musik zu erleben, spüren sie den vollen Bass durch den Körper – vor allem, wenn er laut ist. Doch eine laute Beschallung und ein starker Bass ist für dieses Erlebnis jetzt nicht mehr notwendig. Einem musikbegeisterten Produktentwickler und einem Kunststoffexperten ist vor einigen Jahren eine Entwicklung gelungen, die das Klangerlebnis für hörende und nicht hörende Menschen maßgeblich verändert hat.

Die Start-up-Gründer brachten den Zeppy Soundbuddy auf den Markt. Zeppy ist ein kabelloser Lautsprecher, der robust sowie wasserdicht ist und sogar unter Wasser Klänge hörbar macht. Ein wesentliches Merkmal ist sein Gehäuse, das aus expandiertem Polypropylen (EPP) besteht.

Ein Erfinder mit Leidenschaft für Musik

Rafael Kubisz (li.) ist Gründer und Geschäftsführer der Zeppy Gesellschaft, Prinzersdorf, Österreich, und Jürgen Reichl (re.) ist Geschäftsführer der Zeppy Gesellschaft, Prinzersdorf, Österreich und Handelsagent von Overath EPP, Oebisfelde, Deutschland. 
Sie haben Zeppy erfunden und das Start-up gegründet.
Bild: Zeppy

Rafael Kubisz (li.) ist Gründer und Geschäftsführer der Zeppy Gesellschaft, Prinzersdorf, Österreich, und Jürgen Reichl (re.) ist Geschäftsführer der Zeppy Gesellschaft, Prinzersdorf, Österreich und Handelsagent von Overath EPP, Oebisfelde, Deutschland. Das Team hat den Zeppy Soundbuddy erfunden und das Start-up gegründet. Bild: Zeppy

Rafael Kubisz ist der Erfinder. Mit Leidenschaft und Ausdauer verfolgte er die Idee, aus der Zeppy entstanden ist. Der studierte Elektrotechniker hat vorwiegend in der Produktentwicklung von Werbeartikeln, im Auftrag von Kunden und in Eigenregie gearbeitet. Kubisz schwebte ein Lautsprecher vor, der wasserdicht, leicht sowie robust ist und dazu als portables Gerät einen außergewöhnlichen Sound auch im Wasser hervorbringt.

Die Materialwahl macht das Soundsystem einzigartig

Die Suche nach dem geeigneten Material gestaltete sich für den Erfinder schwierig. Eine Zufallsentdeckung – eine Blackroll auf der Messe ISPO – und in der weiteren Recherche eine Kühlbox aus EPP, auf deren Etikett der Hersteller Overath EPP abgedruckt war, lieferten die Materialösung für das Lautsprechergehäuse.

Eine solche Thermobox aus EPP von Overath brachte die Idee zur Wahl des geeigneten Zeppy-Gehäusematerials. Bild: Overath

Eine solche EPP-Thermobox von Overath brachte die Idee zur Wahl des geeigneten Zeppy-Gehäusematerials. Bild: Overath

Nachdem Kubisz sich für EPP als Gehäusematerial entschieden hatte, kam ein zweites Mal der Zufall ins Spiel. Die österreichische Handelsvertretung des Kühlboxherstellers und Kunststoffverarbeiters Overath EPP oblag Jürgen Reichl, der in geographischer Nähe von Rafal Kubisz wohnt. Anfangs bestand zwischen Reichl und Kubisz eine Kunden-Lieferanten-Beziehung. Doch daraus haben die beiden Österreicher im Jahr 2018 die Zeppy GmbH gegründet. Möglich machte dies der Tüftlergeist und die Kunststoffexpertise der beiden Partner. „Rafael Kubisz ist ein Erfinder, wie er im Buche steht, der über Grenzen hinweg denken kann“, sagt Reichl über seinen Partner.

Die Overath EPP sei schon immer ein Vorreiter gewesen, was die Entwicklung von EPP-Bauteilen angeht, meint Reichl. Allerdings vorwiegend in Richtung Kühl-, Klapp- und Thermo-Boxen. Das Unternehmen hat dazu eigene Maschinen und Werkzeuge entwickelt. Das bekannteste Produkt ist die Flip-Box, die schon seit 30 Jahren auf dem Markt ist. Seit 2015 produziert Overath EPP am Standort Oebisfelde die EPP-Produkte auch selbst. „Derzeit haben wir etwas mehr als 20 Anlagen im Einsatz und arbeiten mit Druck- und Spaltbefüllung“, ergänzt Hans-Joachim Hirsch, Geschäftsführer der Overath EPP.

 

„Für mich bietet das EPP hier eine geniale Verknüpfung von Materialeigenschaften, mit der ich meine Idee in ein konkretes Produkt umsetzen kann.“

Raffael Kubisz, Gründer und Geschäftsführer des Unternehmens Zeppy, Prinzersdorf, Österreich.

Formgebung des Lautsprechergehäuses aus EPP

Für Zeppy wird das EPP in einem thermischen Prozess, der in mehreren Zyklen abläuft, unter Druck in Form gebracht. Der Verarbeitungsprozess ist mit konventionellen Werkzeugen eher energieintensiv. Zunächst wird das EPP-Rohmaterial als Granulat drucklos in das Formnest eingefüllt (Crack-Spalt-Verfahren), danach mechanisch verdichtet und über erhitzten Dampf verschweißt und abgekühlt. Dieser Druck-Füll-Prozess in einer Partikelschaumanlage Typ K68 von Kurtz Ersa dauert für das Zeppy-Gehäuse rund 100 s. Die Werkzeuge mit einer Größe von maximal 800 x 600 mm sind so gestaltet, dass Dampf über viele kleine Öffnungen eindringen und entweichen kann. Die Kühlung erfolgt in konventionellen Verfahren über von außen aufgebrachtes Wasser. Die spezielle raue Oberfläche des Gehäuses wird über die besonders ausgeführte Fläche im Werkzeug erzeugt.

Da die Oberfläche des Gehäuses Bestandteil des Designs ist, wird hier ein vergleichsweise hoher Qualitätsanspruch an den Prozess und die Oberflächengüte gelegt. „Das Zeppy-Gehäuse fordert uns in Bezug auf die Oberfläche und mögliche Farbkombination heraus. Da der Anwender großen Wert auf Optik, Haptik und Klang legt, müssen wir bei der Produktion besonders sorgfältig sein und sicherstellen, dass nur perfekte Qualität unser Werk verlässt“, erläutert Hirsch. Reichl fügt hinzu: „Man muss sich klarmachen, dass die Oberfläche von EPP-Bauteilen üblicherweise kein wesentliches Qualitätskriterium ist. Bauteile für Automotive-Anwendungen werden in der Regel in nicht sichtbaren Bereichen eingesetzt. Jeder kleinste Fehler auf der Oberfläche des Gehäuses des hochpreisigen Zeppy stellt ein Mangel dar. Das Gehäuse hat zudem eine sehr geringe Wandstärke von nur vier bis fünf Millimeter.“

„Jeder kleinste Fehler auf der Oberfläche des Gehäuses des Zeppy stellt ein Mangel dar.“

Jürgen Reichl, Geschäftsführer des Unternehmens Zeppy, Prinzersdorf, Österreich und Handelsagent von Overath EPP, Oebisfelde, Deutschland.

Anders als bei den meisten Bauteilen aus EPP wird bei der Oberfäche des EPP-Gehäuses ein hoher Anspruch an die Qualität gelegt. Bild: Zeppy, Overath

Anders als bei den meisten Bauteilen aus EPP wird bei der Oberfäche des EPP-Gehäuses ein hoher Anspruch an die Qualität gelegt. Bild: Zeppy, Overath

Um Abdrücke auf der Oberfläche zu vermeiden, wird das Lautsprechergehäuse daher nicht allein über einen Auswerfer entformt. Die ausgefeilte Geometrie des EPP-Bauteils mit beidseitigen Hinterschnitten erfordert für die Entformung einen technischen Kniff: Das Bauteil wird in zwei Richtungen per Auswerfer und per Luftdruck aus dem Werkzeug geschoben. Nach der Entformung wird das Bauteil bei 80 °C für 4 h getempert, sodass sich die ursprüngliche Geometrie wiedereinstellt. „Herrn Reichl ist es mit viel persönlichem Einsatz zu verdanken, dass wir ein für die EPP-Industrie extrem kleines Werkstück produzieren können, welches noch dazu die Grenzen des technisch Machbaren aufzeigt. Zeppy ist auch in dieser Industrie ein wertvolles Vorzeigeobjekt“, merkt Kubisz an.

Energiesparende Werkzeugtechnik dank additiver Fertigung mit Stahl

Um Energie zu sparen, hat der Werkzeughersteller Overath SLM in Kooperation mit der FH Aachen eine neue Werkzeugtechnologie entwickelt und ist dafür mit dem Energy Efficiency Award 2020 der Dena ausgezeichnet worden. In der Kategorie „Think big! Komplexe Energieeffizienzprojekte“ wurde die Werkzeugtechnologie der Schwesterunternehmen Overath SLM und Overath EPP prämiert. Die erreichte Energieeinsparung beträgt 86 % bei der Werkzeugherstellung und 79 % in der Anwendung in der Kunststoffverarbeitung.

Die zentrale Idee besteht im Einsatz einer innovativen 3D-Drucktechnik auf Basis des selektiven Laserschmelzens (Selective Laser Melting / SLM). Durch dieses von Overath SLM eingesetzte Verfahren kann Material eingespart und das Gewicht der Werkzeuge reduziert werden. Außerdem wird Edelstahl anstelle von energieintensiv hergestelltem Aluminium eingesetzt. So kann bereits in der Vorkette eine hohe Energie- und CO2-Einsparung erreicht werden. Neben der Energie- und Materialeinsparung bei der Herstellung der Werkzeuge entstehen insbesondere bei deren Einsatz zur Produktion von Partikelschaumstoffen erhebliche Vorteile gegenüber konventionellen Technologien.

Die 3D-Druck-Technologie ermöglicht es, eine konturnahe Kühlung im Werkzeug aus Edelstahl zu realisieren und damit den zur Kühlung notwendigen Energieeinsatz um bis zu 80 % zu reduzieren sowie den Kühlwasserverbrauch zu verringern. Die Werkzeugkühlung erfolgt so, ähnlich wie in einem Spritzgusswerkzeug, über innere Kühlkanäle, deren Wandstärke nur 1 mm beträgt. Damit ist die zu temperierende Masse des Werkzeugmaterials viel geringer als bei konventionellen Werkzeugen. Außerdem ist es über die SLM-Technik möglich, deutlich mehr Öffnungen einzubringen, über die Dampf entweichen kann. Beides senkt die Zykluszeit erheblich. In naher Zukunft werden auch die Zeppy-Gehäuse in einem solchen additiv gefertigten Schäumwerkzeug hergestellt.

Das digitale Soundsystem

Das Gehäuse des Lautsprechers besteht aus EPP und wird mit einer Dichtmasse verklebt. Mit dem Echtzeit Audio Processing wird das Audiosignal aufbereitet, so dass das Gehäuse und die PVC-Membran schwingen und den Klang erzeugen. Bild: Zeppy

Das Gehäuse des Lautsprechers besteht aus EPP und wird mit einer Dichtmasse verklebt. Mit dem Echtzeit Audio Processing wird das Audiosignal aufbereitet, so dass das Gehäuse und die PVC-Membran schwingen und den Klang erzeugen. Bild: Zeppy

Das Gehäuse und eine spezielle Soundtechnologie sind die Grundlage für den beeindruckenden vollen Klang des Soundbuddys. Während in konventionellen, analogen Lautsprechern der Klang über die Schwingung einer Membran erzeugt wird, übernimmt beim Zeppy diese Schlüsselrolle eine Platte aus geschäumtem PVC des Herstellers 3A Composites, Steinhausen, Schweiz. Das Signal aus dem Sender wird jedoch in dem Soundsystem digital aufgearbeitet. „Im Gehäuse sind Treiber eingebaut, die die obere Platte in Schwingung versetzen. Mit dieser Forex-Platte übertragen wir nicht nur den Schall, sondern wir machen damit die Musik.

Damit das auch ansprechend und begeisternd klingt, kommt ein sogenanntes Echtzeit Audio Processing zum Einsatz“, erklärt Kubisz. Das Eingangssignal wird digital genau so bearbeitet, dass es in diesem Soundsystem optimal hörbar wird. „Wir sind stolz, dass wir mit Bongiovi Acoustics, mit Sitz in Florida, den Partner für die Echtzeit Klangentzerrung gewinnen konnten.“ Das Unternehmen ist spezialisiert darauf, Audiosignale im gewünschten Raum und Material, zum Beispiel in Flugzeuginnenräumen oder im Auto, digital aufzuarbeiten, um eine bestmögliche Akustik zu erzeugen. Dafür wird die Innenverkleidung mit entsprechenden Treibern ausgestattet, die das Signal abgestimmt an das Verkleidungsmaterial abgeben. Die gesamte Innenraumverkleidung wird so zur Schallquelle.

Zudem benötigt die PVC-Platte im Vergleich zu konventionellen Lautsprechern sehr wenig Hub, um einen satten Klang zu erzeugen. „Das ist vorteilhaft in Bezug auf die Nutzungsdauer“, sagt Reichl, „weil die geringe Bewegung der Platte auch wenig Energie benötig. So ist es möglich, mit einer Akkuladung bis zu 24 Stunden Musik zu hören.“

 

Musik unter Wasser hören

Das Gehäuse ist wasserdicht und erlaubt auch Spaß im Bad. Bild: Zeppy

Das Gehäuse ist wasserdicht und erlaubt auch Spaß im Bad. Bild: Zeppy

Ein weiterer Effekt ist, dass der Lautsprecher den Schall über die Membran und das EPP Gehäuse auf und ins Wasser sowie auf andere Oberflächen, die akustisch genutzt werden können, übertragen kann. Das Lautsprechersystem ist wasserdicht und schwimmt dank der geschlossenzelligen Materialstruktur des EPP. Der Werkstoff kann in verschiedenen Härten verarbeitet werden, von 25 g/L bis 300 g/L. „Ein Bauteil mit einer Dichte von 300 g/L kommt einem Spritzgussteil schon sehr nahe“, erklärt Reichl. Das Zeppy-Gehäuse besteht jedoch zu 93 % aus Luft. „Damit kann man beispielsweise im Pool oder in der Badewanne unter der Wasserlinie Musik hören“, beschreibt Kubisz die Nutzungsmöglichkeiten. Ein konventioneller Lautsprecher verträgt keine Nässe und ist meistens nicht wasserdicht, die Membran würde im Kontakt zu Wasser nur noch verzerrte Töne erzeugen.

Musikerlebnis für Hörgeschädigte

„Aber für mich das Beste an unserem System ist, dass taube Menschen damit Musik quasi hören und fühlen können“, freut sich Reichl. Durch die frei aufgehängte Membran lässt sich Zeppy gegen Oberflächen oder auch den menschlichen Körper anbringen, sogar eine Platzierung direkt hinter dem Kopf ist möglich. „Dadurch überträgt sich die Vibration der Membran direkt auf den Schädelknochen. Das ist beispielsweise für Senioren interessant, die schwerhörig sind, aber über ein intaktes Innenohr verfügen.“ Zeppy kommt auch Menschen mit Autismus zugute, indem durch einfaches „Berühren der Musik“ eine positive Stimmungsänderung bewirkt werden kann. „Der Klang des Zeppy ist viel mehr als was sie von einem tragbaren Lautsprecher erwarten würden – wie sie den Klang erleben ist außergewöhnlich“, sagt der Erfinder Kubisz.

Der Lautsprecher kann die Schwingungen durch Körperschall übertragen und dient dabei gleichzeitig als Massagesystem. Damit lässt sich Musik nicht nur hören, sondern auch fühlen. Bild: Zeppy

Der Lautsprecher kann die Schwingungen durch Körperschall übertragen und dient dabei gleichzeitig als Massagesystem. Damit lässt sich Musik nicht nur hören, sondern auch fühlen. Bild: Zeppy

Besonders wertvoll ist die Technologie auch für Tänzer, denn mit Zeppy können Hörende und Nichthörende zusammen tanzen. „Der Frequenzbereich des Soundbuddys ist viel breiter als bei Implantaten für Hörgeschädigte, sodass die Musik auch tatsächlich wie Musik klingt und nicht wie ein Brei aus Tönen“, beschreibt Reichl den Effekt. „Wir erleben auf Messen Menschen, die das Hörgerät abnehmen und dann mit dem Zeppy Musik hören. Dieses Leuchten in den Augen vergisst man nicht. Und dieses Gefühl kann man auch nur sehr schwer an Menschen vermitteln, die das nicht selbst ausprobiert und erlebt haben.“

Elastizität bringt Stabilität

Ein weiterer wesentlicher Pluspunkt von EPP ist seine Eigenschaft, Energie zu absorbieren, was beispielsweise in Automotive-Bauteilen hilft, den Aufprall im Crash abzumildern. Diese Materialcharakteristik schützt das Innere des Lautsprechers gegen Schäden bei einem Sturz. Reichl berichtet über Fallstudien aus drei Metern Höhe, nach denen keine Beschädigung von Zeppy feststellbar waren.

Gleichzeitig erfordert diese Elastizität des Materials eine passende Fügetechnik. Für die ersten Prototypen wurde noch ein steifer Kleber verwendet. Dabei stellte sich über die Zeit heraus, dass durch die Flexibilität des Gehäuses die Klebverbindung undicht wird. „Inzwischen haben wir eine dauerelastisches Dichtmittel im Einsatz, das nie richtig fest wird und damit die Bewegungen mitmacht. Das Gehäuse bleibt auf diese Weise dicht“, so Reichl. Der Kleber wird rein manuell aufgetragen, ein Primer ist nicht notwendig.

„Der Klang des Zeppy ist viel mehr als was sie von einem tragbaren Lautsprecher erwarten würden, sondern wie Sie den Klang erleben ist außergewöhnlich.

Raffael Kubisz, Gründer und Geschäftsführer des Unternehmens Zeppy, Prinzersdorf, Österreich.

Ein Ansatz für Design for Recycling

Der Lautsprecher besteht aus vier rein manuell zusammengesetzten Teilen, die nach der Nutzung auch größtenteils recycelt werden können. Kubisz führt dazu aus: „Wir setzen grundsätzlich auf Qualität und lange Nutzungsdauer. Dennoch ist es langfristig denkbar, dass wir einzelne Bauteile wiederverwenden. Hier stehen wir noch am Anfang, zumal die Rückläuferquote aufgrund von Defekten wirklich minimal ist. Sehr bald möglich ist jedoch schon, dass der Nutzer den Lautsprecher am Ende der Lebensdauer zerlegen kann, um die Bauteile und den Akku den entsprechenden Wertstoffkreisläufen zuzuführen.“

Insbesondere das Gehäuse aus reinem Polypropylen kann sehr leicht in den Wertstoffkreislauf zurückgeführt werden. Reichl macht deutlich: „Der Vorteil von Polypropylen ist, dass es ohne Treibmittel und Fremdstoffe allein durch die Druckdifferenz im Werkzeug geschäumt wird. Daher kann es quasi ohne Qualitätseinbußen als reines EPP rezykliert werden.“ Das Zeppy-Gehäuse besteht aus Arpro, ein EPP des Anbieters JSP, Tokyo, Japan. Jens Grunwald, Produktmanager für Nachhaltigkeit für Europa, Afrika und den Nahen Osten, erzählt: „Arpro war die Antwort auf viele der Designfragen, die Zeppy stellte. Es bietet eine außergewöhnliche Kombination von Eigenschaften und das EPP ist recycelbar.“ Daher ist Zeppy auch in einer Version mit Arpro 35 Ocean erhältlich. Das Material besteht zu 15 % aus EPP-Rezyklat, dass aus recycelten Abfällen der maritimen Industrie wie Fischernetzen und Seilen hergestellt wird. Das verleiht dem Werkstoff seine besondere Farbe. „Bei der Herstellung von Arpro 35 Ocean wird im Vergleich zu Neuware sieben Prozent weniger COproduziert“, erläutert der Produktmanager weiter.

Ein Soundsystem mit Potenzial

Das Erfinderteam Kubisz und Reichl hat einen ausgefeilten Businessplan für sein Start-up aufgestellt, der bereits in einem TV-wirksamen Start-up-Wettbewerb in Österreich vorgestellt wurde. „Wir waren nach der Sendung im Mai 2020 innerhalb von drei Tagen ausverkauft und bis heute sind rund 4.000 Stück auf dem Markt. Das zeigt uns, dass wir richtig liegen mit unserem Produkt“, formuliert Reichl. Trotz des im Marktvergleich gehobenen Preises kommt der Soundbuddy aufgrund seiner überzeugenden Eigenschaften beim Konsumenten gut an.

Kubisz gibt einen Ausblick, wie die Technologie noch in weiteren Produkten umgesetzt werden kann. „Wir arbeiten derzeit an einer Kühlbox, in die wir Zeppy integrieren wollen. Der Behälter fungiert dann als Horn und verstärkt den Sound.“ Er betont: „An Ideen mangelt es uns nicht. Es wird noch weitere Soundsysteme geben. Als Start-up konzentrieren wir uns auf wenige mit unseren Kapazitäten umsetzbare Produktideen.“  Dazu zählt auch eine Anwendung im Health Care/Life Style-Markt, die mit einem Partner in HongKong realisiert wird. „Da die gesamte Lautsprecherbox vibriert, hat sie auch eine Massagefunktion. Diese Eigenschaft haben wir uns mit einem Anbieter für Entspannungstechnik zunutze gemacht. Dazu wird der Lautsprecher in ein Kissen aus weichem Polyurethanschaum integriert und über eine App gesteuert“, berichtet Reichl. Eine passende Yogamatte soll das System ergänzen. „Außerdem haben wir ein System in einer Wachkoma Abteilung eines Krankenhauses in einer Ministudie im Einsatz“, fügt Kubisz hinzu. Weitere Anwendungen für den Gamingmarkt, zum Beispiel für Sound und Effekte in speziellen Sitzmöbeln, sind vorstellbar.

Sounddesign im Fahrzeug

Auch für den Outdoor-Sport ist der Soundbuddy robist genug. Bild: Zeppy

Auch für den Outdoor-Sport ist der Soundbuddy robust genug. Bild: Zeppy

Das Gründerteam sieht zudem Applikationspotenzial in den Bereichen Automotive, Bahn und Bus. Hier könnte die Zeppy-Technologie ohne Öffnungen, quasi „speakerless“, den Raum beschallen. „Das eröffnet ganz neue Designmöglichkeiten“, so Kubisz. EPP-Schäume sind bereits jetzt fester Bestandteil der Innenraumgestaltung und könnten in den neuen elektrischen Antriebskonzepten mit Blick auf Gewicht und Beschallung an Bedeutung gewinnen. Außerdem erlaubt es die Nahfeld Soundcharakteristik, Soundzonen zu schaffen und für eine individuelle Beschallung zu sorgen.

Die Anwendungsmöglichkeiten des Soundbuddys sind noch längst nicht ausgereizt. Daher darf man gespannt sein, was die Gründer noch umsetzen und mit welchen Partnern zukünftige Produkte für die Medizintechnik, für die Fahrzeugindustrie und für weitere Anwendungsgebiete auf den Markt gebracht werden. „Vom Zeppy wird man noch viel hören, wortwörtlich“, so Reichl. Davon ist das Team Kubisz und Reichl überzeugt.

Dr. Etwina Gandert

Über den Autor

Dr. Etwina Gandert

ist Redakteurin Plastverarbeiter.

etwina.gandert@huethig.de