Musik ohne Schmerzen dank Geigenstütze

Mit der Dolfinos-Geigenstütze soll der Einstieg ins Geigespielen für Kinder erleichtert werden (Bild: Fotolia).

Nackenschmerzen, Beschwerden der Wirbelsäule, Abszesse: 70% der Geigerinnen und Geiger haben aufgrund ihrer Leidenschaft gesundheitliche Probleme. Für Kinder und Jugendliche gibt es selbst nach 200 Jahren Entwicklung noch keine altersgerechte Lösung. Dies wurde dem Musiktherapeuten Michael Wiener bewusst, als er eine talentierte, junge Geigerin kennenlernte, die bereits mit 17 Jahren zum dritten Mal einen entzündeten Geigerfleck operieren musste. Zusammen mit Dermatologen der Uni Zürich analysierte er das Problem. Schnell wurde klar: Um eine echte Lösung zu entwickeln, müssen verschiedene Disziplinen ― Instrumentenbau, Musikpädagogik, Akustik, Materialwissenschaft, Design und Medizin ― zusammenarbeiten. Aus dieser Zusammenarbeit entstand ein spielbarer Prototyp, anhand dessen die Vorteile der erarbeiteten Innovation bestätigt werden konnten. Um den Prototypen in ein serienreifes Produkt überzuführen, gründeten Isabel Molina und Michael Wiener das Start-up Dolfinos. Der Prototyp zeigt, dass die Dolfinos-Stütze Verspannungen, Fehlhaltungen und Druckstellen vermindert. Zur Kontrolle des Instruments ist weniger Kraft notwendig. Dadurch werden medizinische Langzeitschäden verhindert. Optimierte Hebelkräfte führen zu einfacheren Lagewechseln und zu einer befreiteren Spieldynamik.

Kinder-Version muss innovativ und kostengünstig sein
Die erste Zielgruppe von Dolfinos sind professionelle Geigerinnen und Geiger. Damit auch der Nachwuchs von den Vorteilen dieser Stütze profitieren kann, will das Start-up ein Kindermodell entwickeln. «Bevor sie den ersten Ton spielen, müssen Kinder monatelang lernen, eine Geige richtig zu halten», sagt Robin Born von Dolfinos. Eine ergonomische Geigenstütze könnte diesen Prozess vereinfachen. Die Herausforderung: Eine Kinder-Stütze muss besonders kostengünstig sein, damit sie überhaupt marktfähig ist. Dazu muss das Produkt industriell gefertigt werden können. Während die Geigenstütze für Erwachsene aus verschiedenen Einzelteilen zusammengesetzt wird, soll die Kinder-Version in einem vollautomatischen und einstückigen Verfahren hergestellt werden.

Die Haftstruktur der Geigenstütze aus elastischen Thermoplasten (Bild: FHNW)

Unterschiedliche funktionelle Oberflächen
Die Kunststoffprofis der Hochschule für Technik FHNW schlugen Dolfinos vor, die ganze Kinder-Geigenstütze im Spritzgussverfahren herzustellen. «Das ist effizient und kostengünstig», sagt Dr. Christian Rytka, der das Forschungsprojekt an der FHNW leitete. Jedoch ist die Herstellung nicht ganz so einfach: «Bestimmte Bereiche der Stütze müssen unterschiedliche funktionelle Oberflächen aufweisen und insgesamt ist die Geometrie komplex», erklärt Christian Rytka. Im Brust-Bereich muss die Oberfläche haftend und anpassungsfähig sein, um die Geigerin oder den Geiger zu entlasten. Am Kinn ist hingegen eine gleitende und atmungsaktive Eigenschaft gefragt. Das Team um Christian Rytka experimentiere mit verschiedenen Methoden und Materialien, um in Anlehnung an den sogenannten «Gecko»-Effekt funktionelle Oberflächen im Spritzgussverfahren herzustellen. Schliesslich konnten die gewünschten Hafteigenschaften mit Hilfe einer Mikrostruktur in Kombination mit einem thermoplastischen Elastomer erzielt werden. Dabei wurden hunderte von aufwendigen Haftversuchen auf verschiedenen Textilien im Rahmen einer Bachelor-Arbeit durchgeführt. Tobias Sutter, ehemaliger Student an der FHNW, führte sogar Reibversuche auf seiner Haut durch. Dieselbe Technologie kann auch für Erwachsene nützlich sein, da viele Musikerinnen bei Ihren Auftritten  Dekolletés bevorzugen. Die Ergebnisse wurden anschliessend durch experimentelle Tests mit Geigerinnen und Geiger abgeglichen.

Erfolgreiche Tests im Spritzgussverfahren
Bevor die Kunststoffexperten ihre Erkenntnisse anwenden konnten, musste Dolfinos ein virtuelles Modell der Geigenstütze bauen. Anschliessend wurde ein 3D-Scan von einer handmodellierten Kinderstütze durchgeführt und die entstandene Punktewolke in ein CAD-Modell transformiert. Auf dieser Basis stellten die Forscherinnen und Forscher mit dem 3D-Drucker die beiden Werkzeughälften für das Spritzgussverfahren her. «Die Stütze selber kann nicht so einfach mit dem 3D-Drucker produziert werden, weil wir auch faserverstärkte Thermoplaste testen wollten», erklärt Sebastian Wollmann, wissenschaftlicher Assistent am Institut für Nanotechnische Kunststoffanwendungen FHNW, «und die können noch nicht optimal gedruckt werden.» Die ersten Tests mit den Werkzeugen ergaben aufschlussreiche Resultate, die für die weitere Industrialisierung nützlich sein werden.

Schrittweise Markteinführung
Der Zeitpunkt der Markteinführung der Kinder-Geigenstütze kann voraussichtlich in einem halben Jahr eingeschätzt werden. Zuerst will Dolfinos im Sommer 2017 mit der Profi-Version an die Öffentlichkeit gehen. «Uns ist sehr wichtig, dass das Produkt qualitativ absolut hochwertig ist», sagt Robin Born von Dolfinos, «die Musikerinnen und Musiker und die Geigen haben das verdient.» Darum lassen sie renommierte Musiker wie David Garrett oder Joshua Bell die Geigenstütze testen. «Die bisherigen Reaktionen waren hervorragend», sagt Robin Born, «es sieht sogar so aus, also ob die Stütze zu einer besseren Klangqualität führt.» Auf jeden Fall wird die Geigenstütze für weniger Schmerzen und bessere Spieldynamik sorgen ― für Profis und später auch für den Nachwuchs.

Wer ist beteiligt?

• Auftraggeber: Dolfinos AG, Baden
• Ausführung: Institut für Nanotechnische Kunststoffanwendungen FHNW
  
• Förderung: Forschungsfonds Aargau
  
• Projektteam: Dr. Ing. Christian Rytka (Leitung), Sebastian Wollmann