Technologie im Musikinstrumentenbau
Im Bereich Technologie betreibt das IfM Forschung und Entwicklung zu konstruktiven Details, der Anwendung moderner Produktionsverfahren sowie zum Einsatz neuer Materialien unter Beachtung akustischer Erfordenisse. Erfahrungen liegen z.B. auf den Gebieten der Füge-, Montage-, Oberflächen- und Stimmprozesse sowie der Lasertechnologie vor. Auf dieser Basis können wir die Entwicklung und den Bau von Geräten für spezielle Meß- und Prüfaufgaben bzw. bei der Entwicklung von Prüftechnologien unterstützen. Oft steht das Problem der Anpassung handelsüblicher Meßtechnik an spezielle Probleme.
Mit der verfügbaren Gerätetechnik sind darüber hinaus Standard – Werkstückprüfungen u.a. bzgl. der Messung von Rauheiten, der Wanddicken geometrisch komplizierter Teile, sowie die Inspektion von Hohlkörpern mittels Endoskopie möglich. In der hauseigenen Werkstatt können spezielle Vorrichtungen, kleinere Automatisierungslösungen aber auch spezielle Instrumente oder Demonstrationsmuster gebaut und erprobt werden. Nachfolgend einige Beispiele:
Vergütung von Resonanzholz durch Tränkung mit Chemikalien
Insbesondere Anfang der 1990er Jahre fand das Problem der akustischen Verbesserung von Resonanzholz durch das Einbringen verschiedener Tränkmittel in der Fachwelt Interesse. Ausgangspunkt dafür waren Vermutungen, dass geflößtes Klangholz, welches von namhaften italienischen Geigenbaumeistern im 18. und 19. Jahrhundert verwendet wurde, eine akustische Verbesserung eben durch diese, wenn auch vermutlich ungewollte, chemische Behandlung erfahren hatte. Veröffentlichungen (1) und z.T. auch Patente (2) beinhalten die Aussage, dass durch Tränkung mit unterschiedlichen Chemikalien (meist anorganischen Salzen, aber auch Harnstoffharzen) Verbesserungen im Festigkeitsbereich und akustischen Größen ( Dämpfung, Schallgeschwindigkeit ) erreicht wurden.
Eigene Untersuchungen zu dieser Problematik ergaben folgende Ergebnisse:
Resorcin und Kaliumacetat sind aufgrund ihrer hygroskopischen Eigenschaften als Tränkmittel zur Verbesserung akustischer Eigenschaften nicht geeignet. Die Tränkung mit Natriumtrisilicat und Oxalsäure ergab keine Verbesserung akustisch wichtiger Eigenschaften. Aufgrund der geringen Löslichkeit von Natriumhexafluor-silicat in Wasser und der Abnahme der Masse nach der Tränkung, ist eine gesicherte Aussage über eine Aufnahme des Salzes in die Holzstruktur nicht möglich. Die schwach saure Reaktion dieses Tränkmittels in Wasser kann u.U. ein Herauslösen von Hemicellulosen bewirkt haben, wodurch die Massereduzierung nach der Tränkung zu erklären wäre. Eine geringfügige Verbesserung akustischer Eigenschaften kann für diesen Tränkversuch eingeschätzt werden. Die Tränkung mit Chromalaun sowie Siliconöl ergab in der Gesamtsumme keine Verbesserung akustischer Holzparameter. Die Tränkung mit Tetraaetoxysilan muss nach den vorliegenden Ergebnissen als positive Veränderung der Holzeigenschaften angesehen werden. Hier wären weitere Untersuchungen zur eingebrachten Tränkmittelmenge bzw. zur Herauslösung von Holzbestandteilen (Harzen) erforderlich.
(1) Yano, Hiroyuki: Improvements of acoustic properties of wood for musical instruments by chemical modification, Department of Forestry, Kyoto Prefectural University, Sakyo-ku, Japan , Vortrag in Nancy, Frankreich 10/1992
(2) Schnur, Karl; Okruch, Leo: Patentoffenlegung, DE 3422465 A1, Verfahren zum Entdämpfen von Klanghölzern
Metallkleben im Blasinstrumentenbau
Im Rahmen eines Forschungsvorhabens galt es die Möglichkeiten des Metallklebens im Blasinstrumentenbau, insbesondere bei Blechblasinstrumenten und Saxophonen zu untersuchen und eine Auswahl geeigneter Klebstoffe zu treffen. Bisher sind keine systematischen Untersuchungen zum Metallkleben im Blasinstrumentenbau bekannt.
Aus den Fertigungs- und Lieferprogrammen von 42 Herstellern wurden für die Klebaufgaben geeignete Klebstoffe ausgesucht und beschafft. Es waren dies Cyanacrylat-, Methacrylatklebstoffe mit Härterlack für das NO-MIX-Verfahren, anaerobe und UV-anaerobe Klebstoffe aus der Hauptgruppe der Polymerisationsklebstoffe und kalthärtende Zweikomponenten-Epoxidharz- und Poly-urethanklebstoffe aus der Hauptgruppe der Polyadditionsklebstoffe.Die Prüfung der Druck- und Zugfestigkeit erfolgte mit 45 Klebstoffen an den typischen Verbindungen der Metallblasinstrumente, der überlappten Rohrverbindung und der Rohr-Säulchenverbindung mit geschliffenen und polierten Fügeflächen. Die Klebstoffe mit den höchsten Festigkeiten jeder Klebstoffgruppe wurden auf Temperaturbeständigkeit unter einer Druckscherbelastung von 180 N bei 120°C bis 180°C geprüft. Die Prüfzeit betrug 40 min. Den Temperaturbelastungen hielten diese drei Klebstoffe stand
• UV-anaerob härtender Loctite 128 500 Cat.-Nr. 15250
• Methaacrylat-Klebstoffe Agomet F 120 + Agomet Härterlack 2 (NO-MIX-Verfahren) Agomet F 330 + Agomet Härterlack 2 (NO-MIX-Verfahren).
Mit diesen drei Klebstoffen sind weitere Prüfungen der dynamischen Schlag- und Schwellkraftfestigkeit erfolgt. Bei den dynamischen Messungen konnte bei den drei geprüften Klebstoffen kein Unterschied zwischen den Prüfproben, die Temperaturen von 21°C und 160°C über 40 Minuten ausgesetzt waren, in der Schlagfestigkeit (spez. Schlagarbeit) und Schwellfestigkeit festgestellt werden. Die höchsten statischen und dynamischen Festigkeitswerte sowie Temperaturbeständigkeit erreicht der Kleber Loctite 128 500. Er besitzt weitere Vorteile durch die UV-Aushärtung des Klebfugenrandes. Dadurch kommt es zu keiner Bindung mit Staub und Schmutz sowie zu keinen Reaktionen mit dem Fügeteilwerkstoff und der Lackbeschichtung. Die Klebverbindungen sind alterungsbeständig gegen Öl, Reinigungsmitteln, Speichel, Entzinnung und Entlackungsbädern.
Alle geprüften Klebstoffe sind elektrisch nicht leitend und damit die Klebverbindungen nicht galvanisierbar. Mit der geforderten Festigkeits-, Alterungs- und Temperaturbeständigkeit ist kein elektrisch leitender Klebstoff auf dem Markt.
