Konstruktion: Verbundwerkstoffharze sorgen für guten Ton

Die Nägeli Swiss AG hat bei der Entwicklung eines Trompeten-Schalltrichters, der die Musikindustrie revolutionieren wird, die Araldite-Verbundwerkstoffharze von Huntsman Advanced Materials verwendet. Das mittelständisch Unternehmen in Familienbesitz ist ein etablierter Vorreiter bei der Verarbeitung fortschrittlicher Materialien zu erstklassigen Produkten, der Herstellung kundenspezifischer Metall- und Verbundstoffteile und der Entwicklung von Bauteilen aus Kohlenstoff- oder Glasfasern. Mit unterschiedlichen Herstellungsverfahren, wie dem autoklav-freien Verarbeiten von Prepregs, RTM oder Thermoformen, erzeugt die Nägeli Swiss AG Prototypen und Serienbauteile, die an vielfältigen Projekten in diversen Branchen benötigt werden, zum Beispiel Luftfahrt, Formel 1 und Weltraumtechnologie.

Neue Technologien für Musikinstrumente

In Zusammenarbeit mit dem Initiator des Projekts, der daCarbo AG, sowie dem Musikhaus Musik Spiri in Winterthur, der Hochschule für Technik Rapperswil und dem Institut für Wiener Klangstil der Universität für Musik und Darstellende Kunst Wien wurde die Nägeli Swiss AG dazu beauftragt, den ersten Schalltrichter für Trompeten zu entwickeln, der aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) besteht. Mit Blasinstrumenten aus Kohlenstofffaserverbindungen können Vibrationen im Rohr unterdrückt werden, die Energie verschwenden. Instrumentenbauer, Ingenieure, Akustik-Designer und Musiker haben intensiv zusammengearbeitet, um eine Trompete und eine Posaune zu entwickeln, die sich leichter spielen lassen und dennoch einen warmen und runden Klang erzeugen.

Besondere Herausforderungen

Damit die Oberfläche des Schalltrichters der Trompete so hochwertig ist, wie es für die Innenseite des Trichters (beeinflusst den Klang) und auch die Außenseite (ästhetisches Erscheinungsbild) erforderlich ist, musste das Viskositätsverhalten des Harzsystems so beschaffen sein, dass eine Warmeinspritzung möglich ist. Außerdem musste beim Aushärtungsvorgang des Harz berücksichtigt werden, dass ein Schmelzkern verwendet wird, damit der Temperaturbereich begrenzt ist.

Der Schalltrichter der Trompete wird mit RTM-Technologie (Resin Transfer Moulding – Spritzpressen) hergestellt.

Es werden Trockenfasern in Form von geflochtenen Bändern vorgeformt und in eine Gussform gelegt. Anschließend wird Harz in die geschlossene und erhitzte Form gespritzt.  Anschließend wird ein Vakuum angewendet, Harz bei hohem Druck eingespritzt und nach der Aushärtung können die fertigen Teile aus der Form genommen werden. Eine weitere Herausforderung lag in der Geometrie des Trichters, der über einen U-Bogen mit der metallischen Ventilmaschine verbunden ist. Diese Geometrie führt dazu, dass der Kern nicht entformbar ist. Aus diesem Grund muss eine entsprechende Schmelzkerntechnologie entwickelt werden.

Projekterfolg

Der große Vorteil der daCarbo-Instrumente liegt in der mess- und spürbar geringeren Blasenergie, die für das Spielen eines Tons aufgewendet werden muss. Aufgrund der hohen Starrheit der Instrumentenwand und den guten dämpfenden Eigenschaften der Verbundstoffe ist der Prozentsatz der nicht hörbaren Vibrationen des Schalltrichters verringert, und somit die Klangreflexion erhöht. Blindversuche haben gezeigt, dass daCarbo-Instrumente den Toneigenschaften des typischen, konventionellen Trompetenklangs entsprechen, und von professionellen Berufsorchestern problemlos akzeptiert werden.

Die Trompete von daCarbo bietet jedoch weitere Vorteile, die vom CFK-Material herrühren. Erstens: Die spezielle Geometrie sorgt für einen außergewöhnlich klaren Klang. Die Herstellung ist im Gegensatz zur manuellen Herstellung von Blechblasinstrumenten größtenteils automatisiert, was eine konstante Qualität bietet. Außerdem gibt es keinerlei Korrosionsprobleme durch Kondensation im Instrument und letztendlich erzeugt der harmonisch reiche Charakter der hohen Töne einen warmen und offenen Klang.  Berühmte Musiker wie Arturo Sandoval, Jon Barnes oder Roy Hargrove haben die Trompete von daCarbo getestet, und momentan wird der Schalltrichter in drei unterschiedlichen Versionen in Serie hergestellt, um die unterschiedlichen Anforderungen der Spieler erfüllen zu können.

Die Nägeli Swiss AG wird von Bodo Möller Chemie beliefert, dem Huntsman-Vertriebshändler in der Schweiz.  Als ein führender Zulieferer von Spezialchemikalien und Partner für Hochleistungsklebstoffe, Bindungssysteme, Epoxidharzklebstoffe, Verguss- und Gussharze bietet Bodo Möller Nägeli einen kundenspezifischen Service vor Ort, was zu einem profitablen Mehrwert führt.

Niklaus Nägeli, Vorstandsmitglied bei der Nägeli Swiss AG, sagte dazu: „Wir verwenden Produkte von Huntsman, weil das Unternehmen über eine langjährige Erfahrung mit Harzsystemen verfügt.  Die Produktionsrate erfordert ein schnelles Aushärtungssystem, und Bodo Möller hat schnell das richtige System für dieses Verfahren gefunden.  Es war entscheidend, dass wir die ersten auf dem Markt sind, und wir haben unseren Stichtag dank dieser Zusammenarbeit eingehalten.“

Bild: Die daCarbo-Trompete bietet geringere Wartungssätze, höhere Qualität und Komfort des Spielens.