Buigen of barsten?

Discussie in 'Overig' gestart door Hopf, 27 feb 2012.

  1. Hopf

    Hopf ♫ ♪

    Lid geworden:
    10 okt 2005
    Berichten:
    1.078
    Het doorbladeren van een groot aantal inmiddels gedateerde jaargangen van ‘The Strad’, aangeschaft samen met het lid Sibelius van deze groep (is hij eigenlijk nog als lid actief?) levert, naast leesvoer in de vorm van recensies van lang geleden van concerten en recitals in Londen en New York/ de aankondiging van nieuwe enorme talenten die inmiddels alweer volkomen vergeten zijn/de rubriek (Phillips en Sotheby) ‘sales’ die een aardige schets biedt van de stormachtige, zeg maar exponentiële, prijsontwikkeling van zowel strijkinstrumenten als strijkstokken, ook nog wel eens een artikel op dat de fantasie prikkelt. Of althans mijn fantasie.

    Het artikel ‘Bent violin fronts’ in de aflevering van april 1991 is daar een aardige illustratie van. De schrijver, Ieunan Owen, gaat uit van de gedachte dat het bovenblad bepalend is voor de klank van een viool. En hij vraagt zich in dat verband af of in het verleden de welving van bovenbladen (en achterbladen) werd bewerkstelligd door buigen in plaats van het gebruikelijke verwijderen van hout. De zijkanten (ribben) worden namelijk ook gebogen. Buigen biedt namelijk als voordeel dat de nerf (the grain) zo lang mogelijk in takt blijft, hetgeen zou leiden tot zowel beter akoestische als mechanische eigenschappen. Hij verwijst in dit verband naar de resultaten van onderzoek van zowel Bucur als Oliver-Rogers in ‘The journal of the Catgut Acoustical Society (no. 41)’ en van Athanus Lolov in een publicatie over dit onderwerp in ‘the Journal of the Galpin Society (no. XXXVII), maart 1984’.
    In deze laatste publicatie stelt Lolov aan de orde dat de instrumenten van Stradivarius en Guarneri, naast een ‘mysteriously irreproducible beauty and power of tone’, ook fysieke eigenaardigheden vertonen die tegen de achtergrond van de traditionele vioolbouw niet goed zouden zijn te verklaren. Hij noemt in dat verband in hoogte verlopende ribben (tapered ribs), vervormde f-gaten en het feit dat de nerf van het bovenblad bij de centrale voeg (lijmnaad) schijnt af te buigen ((the grain of the top appears to converge slightly at the extremities of the centre joint – easily confused with irregularities in the wood).
    Hij noemt ook het feit dat Stradivarius het hout voor bovenbladen zelf spleet en dus kennelijk geen hout gebruikte dat jarenlang was gedroogd. En dan stelt hij een tweetal vragen aan de orde:

    - kan een dikkere plank in kortere tijd zodanig goed drogen dat het hout veilig in een viool kan worden gebruikt?

    En naar aanleiding daarvan:

    - is het mogelijk uit vers hout dunnere platen te zagen (of te splijten), deze platen met behulp van wiggen en een klem de welving van een bovenblad aan te laten nemen zodanig dat na het drogen (qua duur hiervan spreekt de schrijver spreekt over ‘a season’) de welving ook permanent in stand blijft? Hij wijst er daarbij op dat bij de gereedschappen van makers uit een ver verleden wiggen zijn aangetroffen, waarbij het niet duidelijk is welke rol deze bij de vioolbouw hebben gespeeld.

    Aangezien ook hier ‘the proof of the pudding in the eating’ is, is de heer Owen aan de slag gegaan. Uitgangspunt hierbij waren twee niet gedroogde, spiegelbeeldige planken met een dikte van 5/16 inch elk. Ten einde te voorkomen dat ik bij mijn vertaling mogelijk in de fout ben gegaan, er is sprake van ‘two unseasoned book-matched slabs of spruce, each 5/16 inches thick’.
    Het plaatsen van de twee foto’s uit het artikel in dit bericht zou mij veel uitleg besparen, maar ik heb geen idee of dat mogelijk is. Dus aan de hand van die foto’s het volgende (graag enig begrip voor het feit dat ik geen vioolbouwer ben).
    Voorafgaand aan het buigingsproces zijn de buitenkanten van de twee delen vooraf in vorm gezaagd. Denk maar aan een bestaand boven- of onderblad dat weer in twee delen is gesplitst. Beide bladen worden met de buitenkant naar beneden geplaatst tussen twee houten vormen die doen denken aan een in tweeën gezaagde buitenmal waarin een viool wordt gebouwd. Op die vormen worden vervolgens drie lijmklemmen geplaatst: bij de onderkant en de bovenkant van blad en één in het midden (van de buitenkant). Vervolgens wordt een tweetal wiggen tussen de beide platen geschoven ter hoogte van de upper en lower bouts. Volledigheidshalve: dit inschuiven gebeurt vanaf het midden van de beide (halve) bladen. De schrijver geeft helaas geen maten voor die wiggen, maar die zullen ongeveer uitkomen op de helft van een bladhelft. Tenslotte worden de (drie) lijmklemmen aangedraaid.
    Echt makkelijk gaat het allemaal niet, want aan voor dit doel geschikt ‘nat’ hout is moeilijk te komen. Voorts splijt het hout wel eens tijdens het drogingsproces in de klem.

    De volgende stap is het schaven van de binnenkanten van de platen. Ik bedoel de vlakken waarmee de platen tegen elkaar moeten worden gelijmd. Dit ten einde uiteindelijk een ‘heel’ blad te vormen. Overigens is het, volgens de eerdergenoemde heer Lolov, niet ondenkbaar dat het blad niet plat op de ribben ligt (‘the plate does not always lie flat’). Enig gebruik van druk ten einde het blad te laten aansluiten bij de ribben is dan de oplossing. Om de heer Owen tenslotte zelf aan het woord te laten: ‘A certain amount of pressure is then needed to press this part of the plate down to the ribs - a plausible motive for tapering the ribs slightly as did so many of the early makers’.
    Een voordeel is wel dat de uiteindelijke vormgeving, zeg maar het bijwerken van de bladen, beperkt kan blijven. De ‘vorm’ zit er als gevolg van het buigingsproces al in. En voorts schraap of schaaf je met de nerf mee. En er niet meer doorheen.

    Op basis van de hiervoor beschreven benadering is een aantal violen gebouwd. ‘Met redelijk succes (with a certain amount of modest succes)’, vindt de schrijver zelf. In ieder geval voldoende aanleiding om door te gaan met experimenteren.

    Hopf
     
  2. reguz

    reguz

    Lid geworden:
    18 nov 2009
    Berichten:
    43
    Beste Hopf,

    Het is heel aardig op deze site eens iets te lezen waar een aantal vragen ontstaan waar geen antwoord op word gegeven. Waarom buigen? Wat wil je er mee bereiken?
    Om geluid uit een snaar te krijgen span je hem. Om een bepaalde toon te maken moet je een bepaalde spanning opbouwen. Als je op de zelfde manier denk aan de corpus van een viool zou het interessant zijn te weten dat een bepaalde spanning die door de spanning van de snaren ook spanningen in de bladen van het instrument worden opgebouwd bepaalde eigenschappen teweeg brengen. Als je een toon speelt die overeenkomt met de spanning op een gedeelte van het in spanning staande gedeelte van het bovenblad dan zou dat spontaan kunnen gaan trillen. Het kan ook "aangedreven worden". Als er veel van die spanningen in verschillende richtingen aanwezig zijn kun je dus die tonen goed exciteren en naar voren brengen. We weten dat het spectrum van een toon bijzonder gecompliceerd is. Dit zou samen kunnen hangen met het feit dat er buiten de specifieke spanning die overeenstemt met de toon die we spelen er automatisch ook andere tonen worden gemaakt. Als die eigenschappen beter naar voren gebracht kunnen worden op gebogen bladen is heel duidelijk. Wat erg belangrijk is dat je enige mate van controle hebt over dat deel of delen van een bovenblad om de optimale spanningsverhoudingen te kunnen opbouwen. Om daar iets van te kunnen begrijpen moet je dus in eerste instantie weten hoe die vorm er exact uitziet en ten tweede de eigenschap van het hout en ten derde de dikte om te weten welke spanning kan ontstaan en ten vierde tussen welke punten de spanning word opgebouwd. Met andere woorden: de plaats waar de actie begint en de plaats waar er reactie plaats vindt.
    De vraag waar ook geen antwoord word op gegeven is waarom een gewelde vorm?
    Om iets meer te weten wat dit alles inhoud van vragen een misschien van antwoorden heb ik jarenlang een studie gemaakt van een geometrische vorm en daarna bestudeerd wat er met die vorm gebeurt in het instrument als er spanning op komt door de spanning van de snaren. Wat ik gevonden heb is dat het instrument in feite niet een maar twee is, dwz aan een kant van de kam/stapel en de ander kant van de kam/stapel. Bij het toenemen van de statische belasting van de snaren beweegt de stapel niet maar wel de eind klossen en daarbij de vorm er tussen.
    U alle kunt hier iets over lezen op www.zuger.se
    Ik sta altijd open voor discussie.

    Opm.*: "Helaas is mijn Nederlands door meer dan 50 jaren wonende in een ander land niet meer zoals het was. De Nederlandse taal is in die jaren ook erg veranderd". (Reguz).


    * Ik heb een aantal correcties aangebracht die -naar mijn mening- de leesbaarheid vergroten.

    Frits
     
  3. Oosterhof Vioolbouw

    Oosterhof Vioolbouw Frits Oosterhof Beheerder

    Lid geworden:
    29 mrt 2003
    Berichten:
    14.220
    Homepage:
    Ik heb een hele tijd geleden wat literatuur doorgespit over dit onderwerp en kan er wel wat meer over zeggen.
    Het stoombuigen van de bovenbladen heeft het voordeel dat ze dunner gemaakt kunnen worden met behoud van de sterkte. Waarom is dat een voordeel? Wel, dunnere bladen kunnen beter de lagere frequenties verwerken, wat zeker ten goede komt bij de bouw van altviolen. Het idee is zeker niet nieuw en werd reeds in 2003 gepubliceerd in de herfstuitgave van de BVMA door Jane Julier.1)

    Er gebeuren een aantal interessante zaken bij dat stoombuigen waarvan onderstaande afbeeldingen een indruk geven:

    [​IMG]

    In de ‘buitenbocht’ (het convexe oppervlak) treedt uitrekking op en in de ‘binnenbocht’ (concave oppervlak) compressie. Hout kan een compressie van 30% verdragen maar een uitrekking boven de 2% geeft al gauw breuk. Buigen zonder breuk kan alleen dán plaats vinden wanneer de lignine tussen de houtvezels voldoende plastisch is geworden door hitte. Bij een temperatuur van zo’n 90°C begint dat op te treden.
    Bij een stoomgebogen blad staat de nerfrichting altijd loodrecht op het opppervlak: zie eerste afbeelding rechts.

    Een aantal afbeeldingen gedurende het buigproces:
    [​IMG]
    [​IMG]
    [​IMG]

    Als dat buigen allemaal is gelukt, komt het probleem om de 5 mm dikke platen te voegen. Dat schijnt echter op dezelfde manier te gaan als het voegen van niet-stoomgebogen bladen. Er is alleen wel een klein probleempje: er is geen materiaal voor de verlijming op de klosjes!


    Als eindconclusie geeft stoombuigen van de bovenbladen de volgende voordelen:

    - Akoestisch gezien heeft het beste klankhout de grootste stijfheid – dichtheid ratio 2).
    - Buigen ten opzichte van snijden vergroot altijd de stijfheid van ieder stuk hout.
    stoombuigen van de achterbladen wordt niet toegepast!

    Literatuur:
    1): Hands and Minds at Work by Jane Julier, BVMA Newsletter Issue 33, Autumn 2003

    2): Tap Routine by Joseph Curtin, The Strad October 2006
     
  4. reguz

    reguz

    Lid geworden:
    18 nov 2009
    Berichten:
    43
    Beste Frits,

    Ten eerste bedankt voor de aangebrachte correcties in mijn Nederlands!

    Als ik nu lees wat je schrijft denk ik aan verschillende dingen.
    Het is volkomen juist dat wanneer je hout buigt er trekspanning ontstaat aan de buitenkant en drukspanning aan de binnenkant van het hout. Ergens in het midden in de overgang is er dus helemaal gen spanning. Dit is de neutrale laag. De foto die je laat zien dacht ik dat die niet van een met stoomgebogen stuk hout is. Je schrijft dat de nerfrichting altijd loodrecht op het oppervlak (=horizontaal) staat. Ik ben het daar niet mee eens. Om dat voor elkaar te krijgen moet de nerfrichting van het begin dus in een andere richting staan. Het is mogelijk, maar dan allemáál én op een specifieke plaats. Al een paar centimeter verder op langs de lengte as zijn de radii van de dwarsdoorsnede heel anders en in de 'bouts' nog véél vlakker. Er ontstaat dus een dilemma dat de nerfrichting niet haaks op het oppervlak staan. De vraag is of dit ooit mogelijk is bij het buigen van hout. De foto die je laat zien zou van een normaal stuk hout kunnen zijn van een boom die kaarsrecht naar boven groeit, zonder met de zon mee te draaien. Een stuk hout uit zo'n boom heeft de eigenschap dat in een vioolblad alle nerven in de zelfde richting staan ten opzichte van het oppervlak en dat mag (kan) haaks zijn.
    De vraag die ook ontstaat is, of het een voordeel is dat een gebogen blad bij de "tension" en de "compression" op verschillende plaatsen dus heel verschillend wordt. De eigenschap van het hout heeft dus op verschillende plaatsen een heel nieuw eigenschap gekregen waarvan we niets afweten. Daarbij komt dat een gebogen blad aan de buitenkant afgewerkt moet worden om de "juiste" vorm te krijgen en dat houdt in, dat er niet overal evenveel hout word afgewerkt. Het hout dat "tension" heeft word dus verminderd en de eigenschap wordt dan nogmaals veranderd. Is dit gunstig of ongunstig? Daarna komt het afwerken van het hout aan de binnenkant en dit brengt hetzelfde teweeg. Wat weten we dan van de spanningstoestand van het blad? Niets. Het is al heel moeilijk iets te begrijpen van de eigenschappen van een blad dat uit een homogeen stuk hout gevormd wordt.
    Als we nu kijken naar de eigenschap van het hout weten we dat die in twee richtingen gespleten kan worden. Tussen de winter jaarringen en haaks daar op. Als we kijken naar de lengte doorsnede in het centrum kunnen we niet zien maar wel begrijpen, dat er kloofmogelijkheden bestaan door "schijfjes" af te splijten. De samenhangende structuur wordt door de vorm van de lengtedoorsnede doorbroken, speciaal juist onder het niveau van de dikte van het blad op de top van de welving. Deze negatieve (?) eigenschap kan dus verholpen worden door het blad (5-6mm dik) te buigen. Het blad kan dan in de lengte richting niet zo makkelijk meer worden gespleten.
    Deze eigenschap zou positief kunnen zijn maar zoals reeds boven is beschreven zijn er een aantal negatieve eigenschappen wanneer je een blad maakt van gebogen hout.
    Echter ik ken vioolbouwers die deze methode toepassen en goed klinkende instrumenten bouwen. (kost Euro 14.000) Dus zelfs erg goed als je de prijs in overweging neemt.
    Echter de "plakken" die ze afzagen van de stam hebben nooit de nerven haaks op het oppervlak staan. Er is zelfs kwestie van dat er heel weinig winternerven zijn. Ze willen zoveel mogelijk van de stam gebruiken.

    Op de foto's van het praktische werk dacht ik te zien dat de gewelfde vorm in de lengte-as (waar het aan elkaar gelijmd moet worden) een stuk heeft, dat helemaal "plat" is, dus geen radii heeft. Juist deze vorm is erg belangrijk wanneer het instrument door de spanning van de snaren die het instrument comprimeert te kunnen laten buigen. Deze manier van buigen, het in de bouwkunde "knikken" genoemd en komt voor bij pijlers of wel "columns".
    Een pijler is altijd recht terwijl de "pijler" in het instrument gebogen is. Het is dus makkelijker om z'n pijler te laten "knikken". De gebogen vorm is dan erg belangrijk. Belangrijk ook daarvoor dat de zijdelingse dus aansluitende "bout" ook van vorm gaat veranderen. Op de bout komt dus spanning te staan. In een instrument van goede kwaliteit zijn de spanningsverhoudingen tussen de "upper bout" en de "lower bout" zodanig dat ze gelijkmatig reageren als er kleine spanningsveranderingen optreden. Dat gebeurt als een snaar wordt aangestreken. DE toon die de snaar maakt (= frequentie) komt overeen met de toestand van spanning ergens op de bout die dan gaat trillen en ... dan word er geluid gemaakt. De frequenties die door het blad kunnen worden geëxciteerd treden altijd op aan hetzelfde oppervlak van een bout, dus op een lokale plaats. Het doet er niet toe of de frequentie op de ene of op de andere snaar wordt gespeeld, de toon wordt gemaakt door het trillen op dezelfde plaats. Maar omdat de lengte van de snaar die de frequentie maakt verschilt van lengte is ook de aandrijfkracht verschillend en werkt ook de kam op een wat andere manier.

    Als U iets begrijpt van deze uitleg en terugdenkt aan het vervormen van het blad door te buigen hebben we ook over het opbouwen van spanning in de structuur. De vraag is dus is dat gunstig of ongunstig?
    Ik heb daar geen antwoord op. Ik weet echter dat de vorm van welving van enorme invloed is om een spanningstoestand op te kunnen bouwen zodat "alle" frequenties geëxciteerd kunnen worden. Of dat mogelijk is om te doen (als het ooit mogelijk zou zijn), ligt aan de eigenschap van het hout, de vorm van het hout en de dikte van het hout en de interne actie (* of wordt hier bedoeld: interactie?) tussen het boven en onderblad.

    Ik ben je dankbaar Frits als je hier goed Nederlands (en misschien ook begrijpbaar) van kunt maken.

    Aan dat eerste verzoek om er goed Nederlands van te maken, heb ik voldaan.
    V.w.b. het tweede verzoek moet de lezer proberen te begrijpen wat er wordt bedoeld.

    Frits
     
  5. Oosterhof Vioolbouw

    Oosterhof Vioolbouw Frits Oosterhof Beheerder

    Lid geworden:
    29 mrt 2003
    Berichten:
    14.220
    Homepage:
    Ik heb een aantal opmerkingen:

    Wanneer een stuk hout wordt onderworpen aan buigingskrachten werken op dat stuk hout de eerder aangegeven krachten: aan de buitenkant rek en aan de binnenkant compressie. De eerder getoonde foto die ik hieronder nog eens vergroot weergeef is wel degelijk een stuk stoomgebogen hout, waarvan de oorspronkelijk richting van de nerven loodrecht aan het grondvlak en parallel aan de latere krans lopen. Een radiaal gezaagd stuk Fichte met een gemiddelde dikte van 5 mm.

    Er blijkt grote verwarring te zijn over het begrip nerven die loodrecht op het oppervlak staan. Om er niet al te veel woorden aan te hoeven wijden heb ik een afbeelding die ik eerder plaatste uitvergroot en voorzien van pijlen die aangeven wat de nerfrichting is. Die richting is steeds loodrecht op het bladoppervlak gericht.

    Bij het eerder genoemde buigen, dus zonder enige temperatuursverhoging, zal al vrij snel breuk optreden in het rekgebied, maar dat is nu juist te voorkomen door gebruik te maken van een hogere temperatuur die verkregen wordt met stoombuigen waardoor de lignine plastisch wordt. Het eindresultaat is een spanningsvrij gebogen stuk hout met nerven die zich in de zelfde wijze hebben ‘meebewogen’ als de buigingsrichting!

    [​IMG]

    Spanningsvrij dus, want wanneer dit stuk hout wél onder spanning zou staan, zal het hout zich in de tijd zodanig richten dat er een evenwicht is ontstaan. Het gevolg is een geheel andere vorm dan die we willen. Zo lang er geen evenwicht is bereikt is er een overschot aan energie. Die situatie is nooit statisch en het gevolg is dat het systeem de balans zoekt. Dat kan lang duren of korte tijd. Die onbalans ontstaat nu juist niet door het stoombuigen of door iedere buiging van hout onder invloed van een hogere temperatuur!

    Wanneer nu deze stoomgebogen bladen worden bewerkt aan binnen- en buitenkant voor de juiste dikteverdeling, gebeurt dat op dezelfde wijze als bij gestoken bladen. In die zin is er geen verschil. Stoomgebogen hout heeft net zo min ‘tension’ of spanning als ‘normaal’ gestoken bladen! Ik denk dat hiermee het grootste bezwaar wordt weerlegd.

    Het grote voordeel van stoomgebogen hout is de veel hogere Elasticiteitsmodulus! (symbool E in de natuurkunde).
     
  6. reguz

    reguz

    Lid geworden:
    18 nov 2009
    Berichten:
    43
    Dank je Frits,

    Hout als grondstof met buigsterktes in verschillende richtingen wordt benoemd als "anisotropie". Dit betekent dat hout bijvoorbeeld gemakkelijker is te buigen in de dwarse richting dan in de lengterichting.
    Als hout nat word zwelt het. De cellen nemen vocht op en het is dan makkelijker te buigen. Als zo'n stuk hout tijdens buigen gelijktijdig wordt verwarmd droogt het eerder ter plaatse van het contact met het voorwerp dat een hogere temperatuur heeft en krimpt het door compressie en warmte. Dit zou praktisch ook met alleen verwarmen kunnen gebeuren maar bv. het hout van de krans word altijd vochtig gemaakt en wat ik weet van degenen die bladen buigen is, dat zij die een korte tijd in water ondergedompeld brengen.

    Wat het oppervlak betreft, begrijp ik nu wat Frits bedoelt en het is goed te zien aan de nu vergrootte foto. Persoonlijk dacht ik aan een plat oppervlak waar het blad op ligt. Prima met deze toelichting.

    Dat de elasticiteitsmodules verandert is ook te begrijpen: de houtstructuur verandert. Of dit positief is voor een blad weet ik echter niet. Het is dacht ik belangrijk dat degenen die de conversatie lezen, toelichting krijgen als er zomaar iets gezegd wordt.
    Velen weten waarschijnlijk niet wat de Elasticiteitsmodulus is en hoe je en waar je aan moet denken bij het vormen van bladen.

    Frits kun je het een ander nader toelichten?
     

Deel Deze Pagina