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Klavier im CT – Wissenschaftler durchleuchten historische Instrumente

23.03.2015, von , in Karte anzeigen

 

Gottlob Hubert: Tafelklavier, 1787. © Germanisches Nationalmuseum

Gottlob Hubert: Tafelklavier, 1787. © Germanisches Nationalmuseum

Wissenschaftler vom Germanischen Nationalmuseum in Nürnberg und dem Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen (IIS) in Fürth (beide Bayern/Mittelfranken) forschen gemeinsam.  Wie das zusammenpasst und welche Rolle dabei ein wertvolles historisches Klavier spielt, das bei dem Versuch gar nicht bespielt wird – das hat sich Inga Pflug angeschaut und Forscher von beiden Einrichtungen getroffen.


Hubert auf dem Drehteller © Inga Pflug

Hubert auf dem Drehteller © Inga Pflug

Dick eingepackt in Folie liegt „Hubert“ auf einem großen Drehteller. Ein großer Computertomograph (CT) soll gleich ein dreidimensionales Röntgenbild von seinem Inneren erstellen. Aber „Hubert“ ist kein Patient, sondern ein Klavier. Und dem Instrument fehlt auch nichts. Und trotzdem lassen Physiker Theobald Fuchs und Frank P. Bär, der Leiter der Musikinstrumente-Sammlung am Germanischen Nationalmuseum, „Hubert“ nicht aus den Augen.

Was hier am Fraunhofer-Entwicklungszentrum für Röntgentechnik (EZRT) gleich passiert, soll ganz neue Grundlagen für die

Schaltraum und Kontrollzentrale © Inga Pflug

Schaltraum und Kontrollzentrale © Inga Pflug

Untersuchung von Musikinstrumenten schaffen.
„Musikinstrumente sind eben Dinge bei denen es sehr wichtig ist, wie sie von innen aussehen“, sagt Frank P. Bär. Weil aber oft Konstruktionsmerkmale wie Furniere oder Scharniere den Blick versperren und die Wissenschaftler historische Instrumente auch nicht zerstören wollen, bleibt ihre innerste Bauweise oft verborgen, so Bär. „Wir werden das erste Mal schauen, wie es darunter aussieht. Also auch an Stellen, wo wir mit optischen Methoden nicht hinkommen.“ Da die Untersuchungen im 3D-CT zerstörungsfrei und somit konservatorisch vertretbar ablaufen, sollen sie geisteswissenschaftliche Untersuchungsmethoden sinnvoll ergänzen.

Mit rund 14 Metern Höhe bietet die Hochenergie-Halle am Fraunhofer-Entwicklungszentrum Röntgentechnik in Fürth genügend Raum für das Röntgen riesiger Objekte. © Fraunhofer IIS / Kurt Fuchs

Mit rund 14 Metern Höhe bietet die Hochenergie-Halle am Fraunhofer-Entwicklungszentrum Röntgentechnik in Fürth genügend Raum für das Röntgen riesiger Objekte. © Fraunhofer IIS / Kurt Fuchs

Das Tafelklavier „Hubert“ stammt aus dem 18. Jahrhundert und verdankt seinen Spitznamen seinem Erbauer Gottlob Christian Hubert. Während es nun von dem tonnenschweren Riesen-CT durchleuchtet wird, müssen die Forscher den Raum verlassen. Schließlich arbeitet das Gerät mit einem Neun-Megaelektronenvolt-Linearbeschleuniger.

In der Schaltzentrale nebenan ist zu sehen, wie sich „Hubert“ auf dem Drehteller langsam um die eigene Achse dreht. „Beim Arzt dreht sich in dem weißen Kasten typischerweise die Röhre um den Patienten“, erklärt Theobald Fuchs. „Physiker sagen ja gerne, ‚alles ist relativ‘. Das heißt, es ist egal, ob sich die Röhre um den Patienten dreht oder der Patient sich unter der Röhre.“ 24 Stunden dauert eine Umdrehung. Eine spezielle Elektronik liest währenddessen die Daten von 10.000 Fotodioden aus und liefert ein riesiges Röntgenbild.

Dr. Michael Böhnel (li.) und Nils Reims analysieren die zweidimensionale Röntgenaufnahme eines Elektrosportwagens. © Fraunhofer IIS / Kurt Fuchs

Dr. Michael Böhnel (li.) und Nils Reims analysieren die zweidimensionale Röntgenaufnahme eines Elektrosportwagens. © Fraunhofer IIS / Kurt Fuchs

Bis zu vier mal fünf Meter kann dieses 3D-CT-Bild groß sein. Die Forscher am EZRT haben hier schon die Flügel von Windrädern, ganze Autos und Überseecontainer durchleuchtet. Und so – ohne die Objekte zu zerstören – Bauteile geprüft und Materialien analysiert.

An Hubert interessiert die Forscher vom Germanischen Nationalmuseum vor allem, welche Hölzer Klavierbauer Gottlob Christian Hubert im 18. Jahrhundert mit welchen Methoden verbaut hat. 1.800 Einzelbilder erstellt der Computertomograph. Zusammengesetzt ergeben sie ein dreidimensionales Bild, durch das die Forscher virtuell hindurchgehen können. Sogar die Holzdichten und die Maserung sind zu erkennen. „Wir sehen eben nicht nur einen Plan oder eine Darstellung, sondern das, was tatsächlich da ist“, sagt Bär.

Schnittbild von Hubert © Inga Pflug

Schnittbild von Hubert © Inga Pflug

Und die Bilder sind so genau, dass sogar eine Altersbestimmung anhand der Wachstumsringe durchführbar wäre, ist Fraunhofer-Physiker Theobald Fuchs überzeugt. All diese Daten sollen dann mit anderen Instrumenten verglichen werden. So können die Wissenschaftler Hersteller und Instrument historisch einordnen. „Wer waren seine Lehrer, das wissen wir noch nicht, das könnten wir herausbekommen“, erhofft sich Frank P. Bär.

Gefördert wird das Projekt MUSICES von der Deutschen Forschungsgemeinschaft. Das Germanische Nationalmuseum (GNM) und das Entwicklungszentrum Röntgentechnik (EZRT) des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen (IIS) in Fürth wollen so einen Standard mit Richtlinien und Verfahrensanweisungen für die dreidimensionale Röntgen-Computertomographie (3D-CT) von Musikinstrumenten entwickeln. Die Standards sollen es ermöglichen, dass Forscher überall auf der Welt ihre Instrumente vor Ort untersuchen lassen können und die Bildqualität gleichzeitig vergleichbar bleibt. Mittelfristig könnten die Erfahrungen mit den Musikinstrumenten dann auch auf andere Kulturgüter und die Industrie übertragen werden.

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