28 April 2007

Thermoholz verbessert die akustischen Eigenschaften von Musikinstrumenten

Friedrich-und-Elisabeth-Boysen-Förderpreis 2006 verliehen

In seiner Dissertation hat Alexander Pfriem vom Institut für Holz- und Papiertechnik der TUD zum ersten Mal die Verwendung thermisch modifizierter Hölzer beim Bau von Musikinstrumenten untersucht – mit Erfolg. Das umweltschonende Material, das den Einsatz von Tropenhölzern weitestgehend überflüssig macht, verbessert auch den Klang der Instrumente. Dafür wurde dem Wissenschaftler am Wochenende in Dresden der Förderpreis der Friedrich-und-Elisabeth-Boysen-Stiftung 2006 verliehen.

Was unterscheidet das dunklere Thermoholz eigentlich von normalem Holz, und wie wird es hergestellt?
Holz besteht im wesentlichen aus drei Komponenten: Cellulose und Lignin, die für die Druck- bzw. Zugfestigkeit des Materials verantwortlich sind, und Hemicellulose, das die beiden anderen Stoffe miteinander verbindet. Wenn man Holz nun unter Sauerstoffabschluss auf 180-220° C erhitzt, wird vorrangig dieser dritte Bestandteil abgebaut; die kurzkettigen Zuckermoleküle kristallisieren aus.

Durch den Abbau der Hemicellulose fehlen die Andockstellen für Wasser; das Holz quillt und schwindet weniger und ist vor allem auch für holzabbauende Organismen nicht mehr so anfällig. Allerdings nehmen mit zunehmender Erhitzungsdauer auch die Festigkeitseigenschaften immer mehr ab. Die entsprechenden Verfahren wurden ursprünglich in Deutschland entwickelt und patentiert. Seit Mitte der neunziger Jahre wird Thermoholz in verschiedenen europäischen Ländern vor allem als wetterfestes Fassaden- und Fußbodenholz eingesetzt.

Da sich durch das Erhitzen auch die akustischen Eigenschaften des Holzes ändern, sollte Thermoholz auch für den Musikinstrumentenbau interessant sein, dachte sich Dr. Pfriem. In einem gemeinsamen Projekt mit dem Institut für Musikinstrumentenbau Zwota, das von der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) gefördert wurde, untersuchte er das Materialverhalten thermisch modifizierter Hölzer, ihre Dämpfungs- und Elastizitätseigenschaften.

Ein Musikinstrumentenbauer stellte eine Serie von Gitarren mit Thermoholzdecken her, und in einer Kooperation des TU-Lehrstuhls Holz- und Faserwerkstofftechnik mit dem Institut für Musikinstrumentenbau in Zwota wurden die Instrumente charakterisiert, geprüft und bewertet. Ergebnis: die Akustik des Holzes verbessert sich durch die thermische Modifikation signifikant. Ein Instrumentenbauer aus Wien bietet inzwischen erfolgreich handgefertigte Zupfinstrumente aus Thermoholz an.

Bei Blasinstrumenten wie dem Fagott oder Zungenblasinstrumenten wie der Mundharmonika ist nicht zuletzt die geringere Wassersorption ein gewichtiges Argument für das neue Material. Mit Mitteln aus einem DFG-Projekt untersucht Dr. Pfriem deshalb nun den Feuchtigkeitstransport im Holz genauer. Sein nächstes Forschungsobjekt ist die Königin der Instrumente, die Orgel. Finanzierungsanträge sind gestellt, mit drei Orgelbaufirmen aus Sachsen bestehen erste Kontakte.

(Vgl. Meldungen vom 2005-11-16 und 2004-04-06.)

Source: Technische Universität Dresden, 2007-04-24.

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