ジョセフ・カッツェンバーガーの「フォールド・ホーン・ギター」

革新的なミュージシャン兼エンジニアのジョセフ・カッツェンバーガー氏が、Cimatronを用いてアコースティックギターの設計に新たな基準を打ち立てました。

何十年もの間、アコースティック・ギター奏者たちは、音質を損なうことなく、より大きな音量と音の広がりを実現することに苦慮してきました。

エレキギターはアンプ技術によって急速に進化してきた一方で、伝統的なアコースティックギターは概ね変わらぬままです。その自然な音色は高く評価されていますが、アコースティックギターは、その設計上の特性ゆえに、より音量の大きい他の楽器に長らく圧倒されてきました。

エンジニアであり、製品開発のスペシャリスト、そして発明家でもあるジョセフ・カッツェンバーガー氏にとって、この課題はアコースティックギターの設計に対する新しいアプローチのインスピレーションとなりました。

「すべては、ある単純な疑問から始まりました」と、Katzenberger Engineering and Innovations（KEI）のオーナーであるカッツェンバーガー氏は語ります。「美しい音色を損なうことなく、アコースティックギターにどうすればより大きなパワーを与えられるだろうか？」

その問いが最終的に、カッツェンバーガー氏の特許取得済み「フォールド・ホーン・アコースティック・ギター」の発明へとつながった。この楽器は、ハイエンドのスピーカーシステムで一般的に見られる音響ウェーブガイドとフォールド・ホーン技術を、ギターの設計に応用したものである。

音楽と工学の融合

職業はエンジニアであり、生涯にわたる情熱としてアマチュアミュージシャンでもあるカッツェンバーガーは、テクノロジーによってアコースティックギターの演奏体験をどのように向上させられるかについて、長年にわたり考え続けてきた。

「エンジニアリングは私の本業でしたが、常に音楽と工学を何らかの形で融合させ、ギターを改良したいと考えていました」と、インディアナ州エルクハートにあるRegal Mold社のシニア・プロジェクト・エンジニアであるカッツェンベルガー氏は語った。

このギターのコンセプトは、スピーカーメーカーが音を効率的に放射し、低音域のレスポンスを向上させるために、かねてよりフォールド・ホーンや音響ウェーブガイドを採用してきたにもかかわらず、同様の原理がアコースティック・ギターには真の意味で応用されたことがなかったという気づきから生まれた。

「アコースティックギターは、発明された当初から音量が不足していたのです」とカッツェンバーガー氏は語った。「目標は、クラシックな音色を保ちつつ、音量を大きくすることでした」。

その結果生まれた彼の設計では、展開すると全長約5フィートになる内部の折り畳み式ホーンが、ギターのボディに直接組み込まれている。この内部の導波路により、フルレンジスピーカーを用いた音の伝達がより効率的になるだけでなく、温かみのある音色と低音域のレスポンスも豊かになる。

構想から現実へ

統合CAD/CAMが、型破りなアコースティックギターのコンセプトをCNC加工による試作品へと変えるのにどのように役立ったか

「フォールド・ホーン・アコースティック・ギター」というコンセプトを製造可能な製品へと変えるには、高度なCAD/CAM技術と綿密な設計の反復が必要でした。カッツェンベルガー氏は、Regal Mold社でCimatronを使用し、同社の統合CAD/CAMソフトウェアとCNC加工能力を活用して、ギターのプロトタイプを設計・製造しました。

「まず最初に、Cimatronで設計を行いました」とカッツェンベルガー氏は語った。「おそらく10回は再設計したと思います」。このソフトウェアの統合ワークフローは、プロトタイプ開発において特に大きな価値を発揮した。

「CADで作成した設計データを、同じCimatronファイルを使って直接プログラミングに反映させ、さらにCNCマシンへ直接送り込むことができました」とカッツェンベルガー氏は語った。「これは非常に大きなメリットです」

ギターのボディそのものが、製造上の独特な課題をもたらしました。各試作機は、厚さ約6インチ、幅18インチ、長さ24インチのハードメープルの無垢材のブロックから加工されました。

「これまで前例がなかったため、CNCマシンから一体のまま取り出せるかどうか分からなかった」と彼は語った。 内部の折り畳まれたホーン形状は、高くて薄い壁構造を伴っており、切断プロセス全体を通じて構造的完全性を維持するために、慎重な加工戦略が必要でした。また、一般的な金属ではなく木材から加工されたため、加工パラメータも慎重に調整する必要がありました。

「切削速度と送り速度が極めて重要でした」とカッツェンバーガー氏は語った。「木材にはクーラントを使用できないため、切りくずが適切に排出されるようにしなければなりませんでした。」その複雑さにもかかわらず、プロトタイプの加工プロセスは成功した。「見事にうまくいきました」と彼は述べた。

伝統的な職人技による製造

CAD/CAM技術によって設計の製造が可能になった一方で、伝統的な楽器製作の職人技も依然として同様に重要でした。カッツェンベルガー氏は、強度と安定性を理由にギターのボディ材にハードメープルを選定し、サウンドボードには、高級弦楽器において長年にわたり定評のあるスプルースを採用しました。

「スプルースは、弦楽器の表板材として世界最高峰の一つと見なされています」と彼は説明した。「ヴァイオリン、チェロ、ギター――多くの楽器がスプルースの表板を採用しているのは、その木目が音を極めてよく伝導するからです」。その結果、工学的な精度と伝統的な音響的特性を兼ね備えた楽器が誕生した。

「不可能」の再定義

今日、カッツェンバーガーは自身のコンセプトを磨き続けると同時に、この技術を大規模生産へと導く機会を模索しています。

その斬新なデザインと力強い音色に魅了されたミュージシャン、オーディオ愛好家、メーカーの間で、この「フォールド・ホーン・アコースティック・ギター」はすでに大きな関心を集めている。

「これまでにないものなので、反応は圧倒的に好意的です」とカッツェンバーガーは語った。カッツェンバーガーにとって、この発明は、工学的な創造性と実践的な問題解決を組み合わせるという、より広範な哲学を反映している。

「エンジニアでありイノベーターとして、私の原動力は複雑な問題に対する設計上の解決策を見つけることです」と彼は語った。「これらの特許は、継続的な改善へのその取り組みを体現しています。」

CAD/CAM技術と音響工学の原理を組み合わせることで、カッツェンバーガー氏は、デジタル製造ツールがいかにして野心的なアイデアを実際に機能する形へと変えるのに役立つかを実証した。

この製品をカバーする2つの特許は、米国特許第10,777,172号および米国特許第12,094,438号である。いずれも20年間有効な実用新案特許である。

詳細情報およびYouTube動画は、katzenberger-engineering.comでご覧いただけます。