Der innovative Musiker und Ingenieur Joseph Katzenberger definiert mit Cimatron das Design der Akustikgitarre neu.
Seit Jahrzehnten stehen Akustikgitarristen vor der Herausforderung, eine höhere Lautstärke und bessere Klangausbreitung zu erzielen, ohne dabei Abstriche bei der Klangqualität zu machen.
Während sich E-Gitarren durch die Verstärkungstechnik rasant weiterentwickelt haben, ist die traditionelle Akustikgitarre weitgehend unverändert geblieben. Obwohl sie wegen ihres natürlichen Klangs geschätzt wird, wurde die Akustikgitarre aufgrund ihrer Konstruktion lange Zeit von anderen, lauteren Instrumenten übertönt.
Für Joseph Katzenberger – Ingenieur, Spezialist für Produktentwicklung und Erfinder – wurde diese Herausforderung zur Inspiration für einen neuen Ansatz beim Design von Akustikgitarren.
„Alles begann mit einer einfachen Frage“, sagte Katzenberger, Inhaber von Katzenberger Engineering and Innovations (KEI). „Wie kann ich der Akustikgitarre mehr Kraft verleihen, ohne ihren schönen Klang zu beeinträchtigen?“
Diese Frage führte schließlich zur Erfindung von Katzenbergers patentierter „Folded Horn Acoustic Guitar“, einem Instrument, das die Technologie des akustischen Wellenleiters und des gefalteten Horns – wie sie üblicherweise in High-End-Lautsprechersystemen zu finden ist – auf das Gitarrendesign überträgt.
Wo Musik und Technik aufeinandertreffen
Von Beruf Ingenieur und aus Leidenschaft lebenslanger Amateurmusiker, dachte Katzenberger jahrelang darüber nach, wie Technologie das Erlebnis mit der Akustikgitarre verbessern könnte.
„Die Technik war mein Hauptberuf, aber ich wollte schon immer Musik und Technik irgendwie miteinander verbinden und die Gitarre verbessern“, sagte Katzenberger, leitender Projektingenieur bei Regal Mold in Elkhart, Indiana.
Das Konzept für die Gitarre entstand aus der Erkenntnis, dass Lautsprecherhersteller schon seit langem gefaltete Hörner und akustische Wellenleiter einsetzten, um den Klang effizient zu projizieren und die Basswiedergabe zu verbessern – doch ähnliche Prinzipien waren bei Akustikgitarren noch nie wirklich angewendet worden.
„Akustikgitarren waren seit ihrer Erfindung zu leise“, sagte Katzenberger. „Das Ziel war es, sie lauter zu machen und gleichzeitig den klassischen Klang zu bewahren.“
Sein daraus resultierender Entwurf integriert interne gefaltete Hörner, die im aufgeklappten Zustand etwa fünf Fuß lang sind, direkt in den Gitarrenkorpus. Die internen Leitwege tragen dazu bei, den Schall mit Vollbereichslautsprechern effizienter zu übertragen und gleichzeitig die klangliche Wärme sowie die Basswiedergabe zu bereichern.
VON DER VISION ZUR REALITÄT
Wie integriertes CAD/CAM dazu beitrug, ein unkonventionelles Akustikgitarrenkonzept in einen CNC-gefrästen Prototypen zu verwandeln
Um das Konzept der „Folded Horn Acoustic Guitar“ in ein serienreifes Produkt umzusetzen, waren fortschrittliche CAD/CAM-Technologie und umfangreiche Konstruktionsiterationen erforderlich. Katzenberger nutzte Cimatron bei Regal Mold, um die Gitarrenprototypen zu konstruieren und zu fertigen, wobei er die integrierte CAD/CAM-Software und die CNC-Bearbeitung des Unternehmens einsetzte.
„Als Erstes habe ich sie in Cimatron entworfen“, sagte Katzenberger. „Ich habe sie wahrscheinlich zehn Mal überarbeitet.“ Der integrierte Arbeitsablauf der Software erwies sich bei der Prototypenentwicklung als besonders wertvoll.
„Ich konnte den Entwurf direkt aus dem CAD in die Programmierung und dann direkt auf die CNC-Maschine übertragen, wobei ich dieselben Cimatron-Dateien verwendete“, sagte Katzenberger. „Das ist ein großer Vorteil.“
Der Gitarrenkorpus selbst stellte die Bearbeitung vor einzigartige Herausforderungen. Jeder Prototyp wurde aus einem massiven Volumenkörper aus Hartahorn mit einer Dicke von etwa sechs Zoll, einer Breite von 18 Zoll und einer Länge von 24 Zoll gefräst.
„Ich wusste nicht, ob er in einem Stück aus der CNC-Maschine kommen würde, da so etwas noch nie zuvor gemacht worden war“, sagte er. Die Geometrie des innenliegenden, gefalteten Horns erforderte hohe, dünnwandige Strukturen, die sorgfältige Bearbeitungsstrategien erforderten, um die strukturelle Integrität während des gesamten Schnittprozesses zu gewährleisten. Da das Material aus Holz statt aus typischen Metallen gefertigt wurde, mussten auch die Bearbeitungsparameter sorgfältig angepasst werden.
„Die Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe waren entscheidend“, sagte Katzenberger. „Bei Holz darf man kein Kühlmittel verwenden, und man muss sicherstellen, dass die Späne ordnungsgemäß abtransportiert werden.“ Trotz der Komplexität war der Bearbeitungsprozess des Prototyps erfolgreich. „Es hat wunderbar funktioniert“, sagte er.
Traditionelle Handwerkskunst
Zwar ermöglichte die CAD-CAM-Technologie die fertigungsgerechte Konstruktion, doch blieb die traditionelle Instrumentenbautradition ebenso wichtig. Katzenberger wählte für den Gitarrenkorpus Hartahorn aufgrund seiner Festigkeit und Stabilität, während für die Decke Fichte gewählt wurde, da diese bei hochwertigen Saiteninstrumenten seit langem einen guten Ruf genießt.
„Fichte gilt als eines der besten Deckenhölzer der Welt für Saiteninstrumente“, erklärte er. „Geigen, Celli, Gitarren – viele verwenden Fichtendecken, weil die Maserung den Klang extrem gut überträgt.“ Das Ergebnis ist ein Instrument, das technische Präzision mit traditionellem akustischem Charakter verbindet.
Holz ist schön, lässt das Instrument fantastisch klingen und hat Seele. Ich möchte die besten Eigenschaften traditioneller Instrumente bewahren und verbessern, nicht sie wegwerfen.“
Das „Unmögliche“ neu definieren
Heute verfeinert Katzenberger sein Konzept weiter und sucht gleichzeitig nach Möglichkeiten, die Technologie in die Großserienfertigung zu überführen.
Die Akustikgitarre mit gefaltetem Horn hat bereits großes Interesse bei Musikern, Audio-Enthusiasten und Herstellern geweckt, die von ihrem unkonventionellen Design und ihrem kraftvollen Klang fasziniert sind.
„Die Leute haben so etwas noch nie zuvor gesehen, und die Resonanz war überwältigend positiv“, sagte Katzenberger. Für Katzenberger spiegelt die Erfindung eine umfassendere Philosophie wider, bei der technische Kreativität mit praktischer Problemlösung kombiniert wird.
„Als Ingenieur und Innovator ist es mein Antrieb, Designlösungen für komplexe Probleme zu finden“, sagte er. „Diese Patente verkörpern dieses Bekenntnis zur kontinuierlichen Verbesserung.“
Durch die Kombination von CAD/CAM-Technologie und Prinzipien der Akustik hat Katzenberger gezeigt, wie digitale Fertigungswerkzeuge dazu beitragen können, ambitionierte Ideen in die Realität umzusetzen.
Die beiden Patente, die dieses Produkt abdecken, sind das US-Patent Nr. 10.777.172 und das US-Patent Nr. 12.094.438. Bei beiden handelt es sich um Gebrauchsmuster mit einer Laufzeit von 20 Jahren.
Weitere Informationen und ein YouTube-Video finden Sie unter katzenberger-engineering.com