跳到主要內容區塊

古典樂器新型態

  • 次標題:3D列印行不行?
  • 文:陳建銘
  • 圖:達志影像/Shutterstock、張登茂
  • 點擊數:48
3D列印技術日趨進步,在生活中有各種不同的應用。
簡介

今年年初英國皇家音樂學院博物館(Royal College of Music Museum)公告準備以3D列印技術複製館藏中十種具有歷史意義的重要樂器,包括世界上最早的吉他(Lisbon,1581年)、現存最早的單簧管之一和十七世紀初的兩臺豎笛,開拓了眾人對於傳統樂器與3D列印結合的各種想像。


近年來,3D列印技術日趨進步,各種生活應用無奇不有,諸如航太工業、醫療產業、汽車零件、運動用品等,並且大大降低出錯率,甚至利用3D列印技術進行天馬行空的創新與研發過程,使得在產品正式上線前有更多的實驗性,並達成完整功能的確立。

這幾年國內外也逐漸開始有人嘗試以3D列印技術為樂器生產製程投入全新源泉,甚而出現維修技術專業人才培養,讓珍惜樂器的人能走進樂器內心,撫慰破損的零件使其重新亮相。


科技業汲取3D製程,讓金工也能3D化

3D列印技術的應用範圍極廣,綜觀全球音樂產業,3D列印技術多被使用在耳機、揚聲器、樂器零件或是樂器的製造,而3D列印不僅能降低樂器生產的成本,更能量身訂做符合使用者需求的樂器。近年加拿大小提琴家Mary Elizabeth Brown開發3D列印製作的小提琴,希望能夠降低購買成本讓更多學生能夠接觸古典音樂,亦有美國的學生利用3D列印幫助軍樂隊成員製作一個樂器臂架,使失去右手的演奏者能夠握住樂器。

3D列印技術需要的不只是音樂背景,需要的更是技術背景,在臺灣的資深樂器經營者兼薩克斯風維修技師張登茂表示,「我以前在中國大陸從事電子產業的工程師,當時就有用3D列印生產模型的經驗,或許是受到精工樂器維修的父親影響,讓他在2010年自中國大陸回到臺灣後,因此回臺後想到樂器的金工零件也能利用這樣的技術進行,開始想著如何讓樂器更上一層樓,又要如何讓一個樂器保持三十年不變的品質,過程中還得讓維修與研發過程中的容錯率降低?

因此,他便想到以前在中國大陸曾經有運用3D列印製程進行塑膠模具開模與生產的經驗,於是,他開始研究如何在樂器製造品質上更加精進,首先就從常見的耗材用品──薩克斯風吹嘴著手,一個金屬製的吹嘴可從數百、數千至上萬元不等的價格,但如何能夠兼顧中低價位與高階顧客,就是生產最重要的思考理由,他便透過當時在中國大陸所使用的3D列印技術,將不同環境下可以影響的變異因素逐一列出,生產出好幾套的吹嘴再從中挑出理想款式,此一構想也在2010年成功實現,直至現今仍是通路的熱門商品。


金工產業3D化 破除逆向研發的五大障礙

既然吹嘴能以3D列印先研發、再製作,促使他也開始與不同領域的產業合作,延續著與金工廠商的密切合作,2014年時就連國外音樂人也慕名而來委請他製作一款世上獨一無二的「雙管薩克斯風」,打破樂器的本質音色,讓原有單音可以藉有雙管、雙鍵延伸到多音,讓一個人就可以演奏雙人合奏的效果,當時全球未曾有人以雙管製作,但張登茂就率先採3D列印方式製造出雙管薩克斯風模型,再藉由不斷的試音與失敗過程中,讓管鍵之間相互搭配,以最低成本堆疊出最高精度的樂器。

張登茂亦曾到美國印第安納州的Straubinger長笛學習維修技術,意外的得到創始人David Straubinger的賞識,後續除了繼續學習製造技術外,David Straubinger更傳授了長笛一般不外傳的笛頭Head Joint製造技巧,張登茂後來亦與工研院黃智宏博士合作,利用3D列印技術打造出長笛笛頭,更請印第安納州立管弦樂團的長笛首席Migeal吹奏測試,效果震驚在場所有人,而後他也再與黃志宏博士合作開發創新技術,以3D列印新技術輔佐傳統樂器的製程。

「百年來,聲音無法被數據化,而研發又分為正向與逆向,前者是無中生有,後者是仿造複製。如今,我們運用3D列印要做的事情就是破除逆向研發的五大障礙,縮減誤差,製造出與具有相同品質的樂器。」張登茂明確指出百年來全球樂器製造研發所面臨的問題與狀況。所謂五大障礙(誤差),首先是「成品」在出廠的模具製造本身就存在的誤差,意味模具出廠時的每次都有可能會產生的小狀況;再者是原件在「收集」過程(如拍攝照片)以及繪圖時產生的「技術」問題;再者,由機臺操作者複製出來的「模具」會因機器不同而有所差異,最後則是「生產」之時,因為加壓或材料不同而每次產生誤差。百年來,藉由這五大障礙,讓許多試圖想要複製樂器的逆向者永遠無法超越正向者的產品,因而使得每件樂器皆能擁有獨一無二的特質、創造出完美絕倫的音色,但也相對讓技術掌握在某些族群、限縮自身的眼界,最終可能失傳沒落。


解放樂器靈魂,提升永恆價值與品質

張登茂有鑑於樂器複製、研發者的逆境,為消除資訊落差,以「解放樂器靈魂」為訴求,增進能夠鑑賞者進入市場,並進而從事樂器保養、維修,甚至獨立開發的工作,力求消弭樂器市場窄度,他希望讓樂器成為一項容易取得學習且又能鑑賞的藝術品,也試圖讓更多人看見永恆不變的價值。

擁有許多3D列印技術合作經驗的張登茂表示,3D列印技術的成功背後代表了辛苦付出的勞力、大量的失敗與時間金錢,「外人看好像以為跟印表機影印一樣簡單,實則牽涉大量材料、電機、程式、雷射技術,列印的挑戰在於,每一個不同的物品,都是一個全新的世界,參數條件完全無法留用,必須重頭實驗,一步一步建立參數做起。」張登茂說,3D列印技術牽涉廣,一般也極難普及,但藉既有的經驗讓張登茂在未來從事相關樂器開發仍有所期許,他始終相信價值將可以留存後世,讓傳統樂器活出新時代的智慧。