Orgelzink

Material für optimalen Klang

Feinkorrekturen an der Aufschnitthöhe der Labialpfeife
© Fraunhofer IBP

Scanning-Laser-Doppler-Vibrometer-Messköpfe, gleichseitig vor dem Messobjekt positioniert
© Fraunhofer IBP

Während in den USA viele Pfeifen von zahlreichen Orgelbaufirmen aus Zink bestehen, werden sie in Deutschland fast ausschließlich aus dem traditionell so genannten Orgelmetall, einer Zinn-Blei-Legierung, gefertigt. In der langen Orgelbautradition wurde zeitweilig auch hierzulande Zink im Pfeifenbau verwendet. Zink stellte jedoch die Orgelbauer vor das Problem, dass die aus Zink hergestellten Pfeifen anders ertönen, als jene aus Orgelmetall. Auch die Intonateure der Pfeifen, die das härtere Zink mit der Hand bearbeiten mussten, kamen damit nur schwer zurecht. Mit dem Schritt zurück zum Orgelmetall blieb dann die Frage offen, ob und wie Zink als sinnvolle Materialalternative zu bewerten sei.

Unter Nutzung der aktuellen Kenntnisse und Methoden der Orgelakustik am Fraunhofer IBP wurde diese Frage aufgegriffen. Zunächst ließ sich im Austausch mit Herstellern und Verarbeitern von Zink feststellen, dass Zink heute in einer deutlich höheren Qualität zur Verfügung steht. Die Chancen für den Intonateur, auch mit diesem Material gut umgehen zu können, haben sich also verbessert. Bleibt noch die Klangfrage, inwieweit sich die Wandschwingungen der Pfeifen bei der Verwendung von Zink ändern und wie groß der Einfluss auf den Klang ist.

In Zusammenarbeit mit der Werkstätte für Orgelbau Mühleisen in Leonberg wurden unterschiedliche, aus Orgelmetall und Zink angefertigte  Pfeifenpaare sowohl schwingungstechnisch als auch akustisch untersucht. Die Wanddicke der entworfenen und in diesem Projekt verwendeten Experimentalpfeifen aus Zink geträgt etwa 90 Prozent der normalen Orgelmetall-Pfeifen. Der beteiligte Intonateur musste die Aufgabe lösen, die stofflich unterschiedlichen Pfeifenpaare auf einen nach seinem Gehör gleichen Klang einzustellen.

Die Ergebnisse der vibroakustischen Experimente zeigen deutliche Unterschiede zwischen den frequenzabhängigen Wandschwingungen der aus den beiden Materialien gefertigten Lippenorgelpfeifen. Zur »störungsfreien« Schwingungsanalyse kamen drei Laser-Vibrometer auf einmal zum Einsatz, um synchron eine dreidimensionale Analyse der Pfeifen zu erreichen. Die anschließenden akustischen Messungen ergaben jedoch, dass die Pfeifen offenbar trotzdem auf denselben Klang intoniert werden können. Dies beweist sowohl die Analyse der Stationärspektren als auch die der Einschwingvorgänge (Ansprache der Pfeifen). Zur Untermauerung dienten simultan durchgeführte Aufnahmen mit einem Mikrofon-Array, mit dessen Hilfe das von der Orgelpfeife ausgehende, komplexe Schallfeld sozusagen auf einen Blick erfasst und dargestellt werden kann.

Das Forschungsergebnis ist klar: Das in mancher Hinsicht vorteilhafte Zink stellt auch klanglich eine echte Alternative dar. Für den praktischen Gebrauch gilt es nun, die Materialstärken so zu optimieren, dass sowohl Klang als auch Bearbeitung des Materials passen. Mit geeigneten Werkzeugen können dann die robusten Zinkpfeifen problemlos intoniert werden.