Materialeinfluss auf den Klang von Blechblasinstrumenten

Die Frage, ob das Wandmaterial signifikanten Einfluss auf maßgebliche Eigenschaften akustischer Systeme mit resonanten Luftsäulen besitzt, hat in letzter Zeit große Bedeutung in der Akustik gewonnen. Forschergruppen in verschiedenen Ländern - darunter auch Österreich - konnten durch aktuelle Experimente einen solchen Einfluss belegen. Diese Forschung wird derzeit hauptsächlich von Musikakustikern durchgeführt, weil die Frage des Wandmaterials ursprünglich von Musikern und Instrumentenbauern in Zusammenhang mit Blasinstrumenten, vor allem Blechblasinstrumenten und Orgelpfeifen, aufgeworfen worden war. Ziel dieses Projektes ist es, den Zusammenhang zwischen Material, Bearbeitung und Wandstärke von Blasinstrumenten einerseits, sowie deren Klangqualität und Spielbarkeit andererseits zu erforschen. Dieses Projekt will daher Bereiche der Materialwissenschaften und der Akustik miteinander verknüpfen, um durch diesen interdisziplinären Ansatz relevante akustische Eigenschaften verschiedener moderner und historischer Blasinstrumente zu quantifizieren und mit Materialparametern in Bezug zu bringen. Geplant ist die Untersuchung von Materialeinflüssen auf das Schwingungsverhalten von Instrumenten und die Identifizierung sowie Quantifizierung der akustisch relevantesten mechanischen Parameter. In einem weiteren Schritt wird der Effekt der verschiedenen Schwingungsmodi und Verformungsarten auf die Qualität des abgestrahlten Klanges, auf die Intonation und auf die Spielbarkeit erforscht. Mit Hilfe modernster akustischer und materialwissenschaftlicher Messverfahren sollen die wenigen erhaltenen Posaunen und Mundstücke aus dem 16. Jahrhundert möglichst vollständig dokumentiert werden, mit dem Ziel, einen in jeder Hinsicht originalgetreuen Nachbau zu ermöglichen. Dazu sollen auch die vorhandenen Manuskripte über die historischen Herstellungstechniken und Materialien ausgehoben, gesammelt und ausgewertet werden. Die Wiederentdeckung und -ausführung der Musik der Renaissance - nicht nur in Österreich - führt zu einer großen Nachfrage nach originalgetreuen Instrumenten, um diese Musik so authentisch wie möglich erleben zu können.

Im Zentrum des Projektes stand die Frage nach dem Einfluss von Material und Bearbeitungstechnik auf Klangqualität und Spielbarkeit von Blechblasinstrumenten. Dabei lag der Fokus auf den strukturellen und akustischen Merkmalen von Posaunen aus dem 16. Jahrhundert und ihrer Bedeutung für die Rekonstruktion solcher Instrumente für die historische Aufführungspraxis. Mittels experimenteller Analyse konnte gezeigt werden, dass kleine Unterschiede in der Wandstärke signifikante Änderungen der Eigenresonanzen von Instrumenten bewirken können. Parameter des Herstellungsprozesses, wie zum Beispiel Glühzeit, Glühtemperatur und Deformationsgrad lassen sich steuern, um die Verteilung von Masse und Steifigkeit gezielt zu beeinflussen. Es konnte auch belegt werden, dass der Einsatz von kohlefaserverstärktem Kunststoff zu deutlich steiferen Schallstücken führt. Musiker schreiben solchen Schallstücken eine verbesserte Ansprache bei unveränderter Intonation zu. Mittels physikalischer Modelle konnten die wechselseitigen Einflüsse zwischen mechanischen Eigenresonanzen des Instruments und akustischen Eigenschaften der schwingenden Luftsäule in der Computersimulation gezeigt und quantifiziert werden. Dabei zeigte sich aber auch, dass Einschätzungen von Musikern und Instrumentenmachern nicht immer durch theoretische Modelle erklärt bez. verstanden werden können. Um die verbleibenden Diskrepanzen zwischen der Theorie und den subjektiven Einschätzungen von Musikern und Instrumentenbauern zu beseitigen, ist es einerseits sicherlich notwendig, die Modelle noch weiter zu verfeinern und zu verbessern und andererseits, subjektive Aussagen durch Blindversuche und kontrollierte Hörtests zu objektivieren. Daher wurden in dieser Arbeit statistische Tests verwendet, um die Ergebnisse von Befragungen zahlreicher Tuba-, Posaunen-, Horn- und Trompetenmacher zu validieren. In einigen Fällen ließ sich die Übereinstimmung der befragten Personen statistisch belegen. Instrumente mit geringer und konstanter Wandstärke in Kombination mit einem großen Härtegrad wurden übereinstimmend als akustisch qualitativ hochwertig beurteilt. Dünnwandige Instrumente, die mechanisch stark schwingen, wurden von Musikern übereinstimmend als weniger laut, mit hellerem Klang, besserer Ansprache und tonaler Flexibilität beurteilt. Das Hinzufügen von Masse an bestimmten Punkten des Blechblasinstruments wurde von den meisten als starke Veränderung der Spieleigenschaften empfunden. Eine der Hauptleistungen dieses Projektes ist ohne Zweifel die Entwicklung eines umfassenden praktischen und theoretischen Rahmens für den historisch informierten Nachbau von Posaunen aus dem 16. Jahrhundert. Darüber hinaus konnten Musikern Instrumente zur Verfügung gestellt werden, die basierend auf den Forschungsergebnissen, den historischen Vorbildern sowohl akustisch als auch optisch weitestgehend gleichen.