Werkstoffe
Jedes Musikinstrument besteht aus einem Werkstoff. Werkstoffe haben einen entscheidenden Einfluss auf Klang, Funktion, Fertigung und Lebensdauer der jeweiligen Musikinstrumente. Am IfM werden die Materialien hinsichtlich ihrer mechanischen, akustischen und technologischen Eigenschaften untersucht und bewertet.
Die wichtigsten Werkstoffe im Musikinstrumentenbau sind Holz und Metall. Neben der Charakterisierung etablierter Materialien gelangen alternative Werkstoffe, Modifikationsverfahren und die Substitution traditionell eingesetzter Materialien immermehr in den Fokus.
Holz ist aufgrund seiner besonderen mechanischen und akustischen Eigenschaften einer der wichtigsten Werkstoffe im Musikinstrumentenbau. Da seine Eigenschaften von der Faserrichtung, Holzart, Feuchte und Behandlung abhängen, ist eine gezielte Charakterisierung für viele Anwendungen von großer Bedeutung.
Am IfM werden wichtige Materialkennwerte wie Elastizitätsmodul und Dämpfung an speziell angefertigten Probestäben bestimmt. Die Untersuchungen ermöglichen es, verschiedene Holzarten, Qualitäten und Behandlungsverfahren miteinander zu vergleichen und deren Eignung für den Musikinstrumentenbau zu bewerten.
Neben der Materialcharakterisierung werden Einflüsse von Lagerung, Trocknung, Konditionierung, Alterung und unterschiedlichen klimatischen Bedingungen untersucht. Dafür stehen entsprechende Labor- und Prüfeinrichtungen zur Verfügung.
Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Auswahl geeigneter Holzarten und der Substitution traditionell verwendeter Tropenhölzer. Dabei wird insbesondere das Potenzial einheimischer und alternativ verfügbarer Hölzer untersucht, sowie verschiedene Verfahren und Technologien, um Eigenschaften für die jeweilige Verwendung zu optimieren.
Metallische Werkstoffe und Legierungen sind für den Musikinstrumentenbau von großer Bedeutung. Neben ihren akustischen und mechanischen Eigenschaften müssen auch die Anforderungen der Fertigung erfüllt werden. Bestimmte Legierungen haben sich aufgrund ihrer besonderen Eigenschaftsprofile über viele Jahrzehnte bewährt.
Durch zunehmende regulatorische und gesundheitliche Anforderungen wird der Einsatz einzelner Legierungsbestandteile jedoch immer stärker eingeschränkt. Dadurch entsteht die Notwendigkeit, geeignete Alternativen zu entwickeln, ohne die für den Instrumentenbau wichtigen Eigenschaften zu beeinträchtigen.
Gemeinsam mit Instrumentenherstellern, Forschungseinrichtungen und weiteren Partnern beschäftigt sich das IfM deshalb mit der Entwicklung und Untersuchung alternativer Legierungen. Durch neue Legierungsbestandteile und angepasste Werkstoffkombinationen sollen Werkstoffe entstehen, die zukünftige Anforderungen erfüllen und gleichzeitig Fertigung, Funktion und akustische Eigenschaften berücksichtigen.
Neben der Werkstoffentwicklung werden auch die praktische Anwendung neuer Materialien und Fertigungsverfahren im Instrumentenbau untersucht. Ein Beispiel dafür ist die dargestellte Kupfertrompete, an der alternative Werkstoffkonzepte unmittelbar am Instrument erprobt und bewertet werden können.
Prüfmaschinen zur Bewertung mechanischer Eigenschaften
Zur Untersuchung und Bewertung von Materialien und Baugruppen stehen mehrere Prüfmaschinen im IfM zur Verfügung. Diese dienen u.a. dazu modifizierte neue Werkstoffe hinischtlich ihrer Eigenschaften bewerten zu können.
Die dargestellte Festigkeitsprüfmaschine der Firma ZwickRoell hat einen Arbeitsbereich bis 2,5kN.
