Technologieberatung für ein traditionsreiches Handwerk CAD-Flächenmodelle helfen bei der Herstellung von Streichinstrumenten

(PresseBox) ( Dresden, )
Auch Handwerke mit jahrhundertealter Tradition wie etwa der Musikinstrumentenbau profitieren immer öfter von Erkenntnissen und Anregungen, die Wissenschaftler mithilfe rechnergestützter Verfahren entwickeln. So kann etwa eine im Maschinenbau etablierte Photogrammetrie- und Fräsmethode die aufwendige Herstellung handwerklich gefertigter Streichinstrumente in einigen Arbeitsschritten vereinfachen und damit kostengünstiger machen - ein schwerwiegendes Argument in Zeiten zunehmender Konkurrenz aus osteuropäischen und fernöstlichen Ländern.

Gemeinsam mit einer Geigenbauerin aus dem Vogtland und in Zusammenarbeit mit dem Institut für Musikinstrumentenbau in Zwota haben Mitarbeiter der Professur Konstruktionstechnik / CAD des Instituts für Maschinenelemente und Maschinenkonstruktion der TU Dresden die verschiedenen Arbeitsschritte bei der Herstellung eines Streichinstruments in der Instrumentenbauwerkstatt analysiert. Einer der ersten Schritte - das Ausschnitzen von Decke und Boden des Instruments aus einem Stück
Fichten- oder Ahornholz - kostet Geigenbauer bisher relativ viel Zeit. Darüber hinaus ist das exakte Kopieren einer einmal gefundenen optimalen Wölbungsform nicht immer einfach. "Wir haben uns gefragt: könnte das nicht automatisiert werden, indem wir von einem Referenzinstrument ein CAD-Flächenmodell generieren und es dann maschinell ausfräsen lassen?", erinnert sich Dr. Christine Schöne. Ergo wurden die Maße eines älteren Instruments zuerst in einem herkömmlichen Messtaster-Scanner und später mit einem hochauflösenden, berührungslosen optischen 3D-Scanner erfasst, die Dicke von Decke und Boden mithilfe eines Magnetdickenmessgeräts gemessen. Das Resultat ist eine 3D-Wolke von bis zu einer halben Million Einzelpunkte, die die komplexen Wölbungen des Instruments perfekt nachbildet.

Die rechnergestützte Herstellung der Decken und Böden erfolgte dann direkt an der TU Dresden. Das Ziel, möglichst genaue Volumenkopien eines vorhandenen Instruments herzustellen, war erreicht. Eine Markneukirchener Geigenbauerin setzte drei Modelle zusammen. Diese Prototypen wurden durch Musiker der Vogtland-Philharmonie besser bewertet als das Original. Ein ermutigendes Ergebnis.

Dennoch schränkt Christine Schöne ein: "Eine bloße 1:1-Volumenkopie eines vorhandenen Instruments wäre wegen der Unterschiedlichkeit des verwendeten Holzes ein Zufallsprodukt; die Wahrscheinlichkeit, auf diese Weise das gewünschte Klangbild zu reproduzieren, ist äußerst gering. Auf die Erfahrung und die Intuition des Geigenbauers, was die individuellen Klanghölzer und ihre Verarbeitung angeht, können wir nicht verzichten."
Deshalb stellt das Institut interessierten Geigenbauern nun Rohlinge zur Verfügung, deren letztgültige Ausformung dem Geigenbauer überlassen ist. Langfristiges Ziel der Forscherin ist es, die Modelle an der TU Dresden optisch zu scannen und die erstellten CAD-Modelle den Handwerksfirmen zur Verfügung zu stellen. Dabei möchten sie nicht die bloße Dienstleistung, sondern eine umfangreiche Technologieberatung anbieten und ihr Knowhow weitergeben.

Nach Abschluss der Forschungsphase, die durch das BMBF in einem InnoRegio-Projekt gefördert wurde, hat das Institut die geknüpften Kontakte zu Geigenbauern in Deutschland und Österreich genutzt und die ersten Aufträge über Volumenkopien wertvoller Instrumente erfolgreich abgeschlossen. Eine weitere Mitarbeiterstelle kann so inzwischen komplett aus diesen Drittmitteln finanziert werden. Aber auch anderen Problemstellungen des Instrumentenbaus wollen sich die Institutsmitarbeiter in Zukunft widmen. Ein vielversprechender Forschungsansatz wäre, die individuellen Schwingungseigenschaften des verwendeten Materials genauer vorherzusagen, um vielleicht auch dem Klangmythos der Stradivaris, Guarneris und Amatis wieder ein Stück näherzukommen.
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