Tuoteprojekti: Sähkökitara, osa 1 - Suunnittelu ja piirtäminen

Saimme tuoteprojekti-opintojen tehtäväksi suunnitella, piirtää ja toteuttaa yksilö- tai parityönä vähintään viisi erillistä osaa käsittävän puisen tuotteen. Osien aihiot tulisi työstää perustyöstökoneilla. Muodot, koristeet, liitokset ym. tulisi työstää niin pitkälle kuin mahdollista NC-tekniikalla. Lisäksi valmistamisessa tulisi käyttää kokonaan tai osittain lämpökäsiteltyä puuta.

Viime vuonna perusopinnoissa päätyöni oli sähkökitara, jonka valmistin pitkälti käsityönä erilaisten sabluunoiden avulla. Olin hankkinut tuota varten mainion Petri Jaakkosen toimittaman Sähkökitaran rakentaminen-kirjan. Kirjassa esitellään Telecaster-tyylisen sähkökitaran valmistus kokonaisuudessaan, jonka lisäksi liitteenä on 1:1 työpiirustus rakennettavasta soittimesta. Olin jo viime vuonna perusopintojen aikana jutellut opettajien kanssa mahdollisuudesta toteuttaa sähkökitaraprojekti NC-jyrsimen avulla, joten ajatus oli edelleen mielessä. Yksin tämä projekti olisi varmasti ollut liian haastava tänä vuonna toteutettavaksi mutta onneksi tuoteprojektin pystyi tänä vuonna toteuttamaan parityönä. Päätimmekin Henrin kanssa tehdä yhteistyötä.

Minulla on siis jo kokemusta sähkökitaran rakentamisesta, joten uskon, että tällä kertaa osaamme välttää monet sudenkuopat ja haasteet, eikä aikaa kulu yhtä paljoa, etenkään kun pyrimme hyödyntämään mahdollisimman paljon NC-tekniikkaa. Seuraavaksi esittelen hieman Telecasterin historiaa, jotta muutamat mallille tyypilliset rakenteelliset ratkaisut ja sähkökitaralta vaadittavat ominaisuudet tulevat käsiteltyä.

Fender Telecaster on amerikkalaisen, alun perin radiokorjaajana aloittaneen, Leo Fenderin 1940-50-lukujen vaihteessa kehittämä ensimmäinen sarjavalmisteinen sähkökitaramalli, joka tunnettiin ensin Fender Broadcaster-nimellä. Vuonna 1951 Broadcaster-mallin nimi muutettiin Telecasteriksi. Aluksi kitaraa käyttivät lähinnä kantrimuusikot, mutta myöhemmin myös muiden musiikkityylien soittajat ottivat Telecasterin omakseen. Fenderin lähtökohtana oli soitinten teollinen valmistus, joten rakentamisen tuli olla yksinkertaista ja materiaalien halpoja. Rakenne olikin hyvin yksinkertainen: runko oli valmistetty lepästä tai saarnista, ja siinä oli neljällä pultilla kiinnitetty kokovaahterakaula. Fenderin ideana oli, että osat olisivat jokaisen soittajan vaihdettavissa. (Nuutinen ym. 2011, 13.)

1940-luvulla sähkökitaran syntyyn ja kehittymiseen vaikutti orkesterien äänenvoimakkuuden nousu. Aluksi kitarat olivat akustisia kitaroita, joihin oli jälkiasennuksena lisätty passiivinen magneettimikrofoni. Kun äänenvoimakkuus kasvoi, myös kierto- eli feedbackongelmat kasvoivat. Ratkaisun ongelmaan keksi Lester William Polfus, joka paremmin tunnetaan nimellä Les Paul (vrt. Gibson Les Paul-kitaramalli). Les Paul keksi kiinnittää kitaran kaulan ja muut osat 4 x 4 tuuman parrunpätkään, jolloin soittimesta tuli akustisesti niin ”huono”, että kierto-ongelma hävisi. Rakenteen hyvänä puolena oli myös äänen pituuden eli sustainin merkittävä lisääntyminen. (Nuutinen ym. 2011, 14—15.)

Sähkökitaran sydän on magneettinen mikrofoni, joka reagoi suoraan kielten värähtelyihin ja siirtää tämän energian sähköisiksi impulsseiksi, jotka vahvistetaan kitaravahvistimessa. Mikrofonin täytyy olla mahdollisimman kiinteästi paikallaan, jotta värähtely siirtyisi tehokkaasti. Akustiseen kitaran kanteen kiinnitettyyn mikrofoniin verrattuna, sähkökitaran rakenne estää feedback-ongelman syntymistä. Lisäksi sähkökitaran rungon kokopuinen rakenne antaa suunnitteluun enemmän mahdollisuuksia, sillä ”niin kauan kun sähkökitaran koppa pitää mikrofonin suhteellisen vakaana ja suo tilaa välttämättömille sähkökomponenteille, on sen muoto käytännöllisesti katsoen riippuvainen ainoastaan suunnittelijan mielikuvituksesta”. (Denyer 2006, 50.)

Sähkökitaroissa käytetään magneettisia mikrofoneja. Kitaramikrofonit muuttavat värähtelevän kitarankielen tuottaman energian vaihtovirraksi, ja vahvistin suurentaa syntyneen pulssin useita kertoja ennen kuin kaiutin muuttaa energian jälleen ääniaalloiksi. Kitaroissa käytetään joko yksi- tai kaksikelaisia mikrofoneja, ja niitä on mallista riippuen yhdestä kolmeen kappaletta. Koska kaulamikrofoni on lähempänä kielten keskikohtaa, se antaa pehmeämmän äänen verrattuna tallamikrofonin diskanttivoittoiseen ääneen. Tästä syystä kitaroissa käytetään mikrofoninvalitsinta, jolla voidaan valita kerrallaan käyttöön yksi mikrofoni tai usean yhdistelmä. (Denyer 2006, 52.)

Yksinkertaisimmillaan magneettinen mikrofoni sisältää kestomagneettipalkin, jonka ympärille on käämitty hyvin ohutta, noin hiuksen paksuista eristettyä kuparilankaa useita tuhansia kerroksia. Tätä käämitystä kutsutaan kelaksi. Magneetti synnyttää ympärilleen magneettisen kentän, jota teräksiset kielet häiritsevät, kun kieliä näpätään. Usein magneettina käytetään alnicoa eli alumiinin, nikkelin ja koboltin seosta, mutta jotkut valmistajat käyttävät myös keraamisia magneetteja. Mitä voimakkaampi magneetti on käytössä, ja mitä enemmän kelassa on kierroksia, sitä voimakkaampi vahvistettu ääni on.

Wikipedian mukaan Telecaster on kokopuurunkoinen kitara, jonka mensuuri on 648 mm (25,5"). Mensuuri on kielisoittimissa satulan ja tallan välinen etäisyys eli kielen soivan osan pituus. Telecastereissa on tavallisesti kaksi yksikelaista mikrofonia, yksi äänenvoimakkuuden ja äänenvärin säädin sekä mikrofonien vaihtoon kolmiasentoinen kytkin. (http://fi.wikipedia.org/wiki/Telecaster.)

Fenderin Telecaster-kitarat liitetään kirkkaaseen, ponnekkaaseen ja läpitunkevaan yksikelaisen mikrofonin ääneen, jossa on kuusi erillistä magneettista napapalaa. Kela on käämitty suoraan napapalojen päälle ja jokainen napapala on ennalta säädetty kompensoimaan kielten erilaista äänenvoimakkuutta. (Denyer 2006, 52.) Lisäksi vinoon asennettu tallamikrofoni parantaa kitaran diskanttitoistoa (http://fi.wikipedia.org/wiki/ Telecaster).

Kaulan kiinnitys runkoon ruuveilla liimaamisen sijasta tekee soinnista perkussiivisen. Yksi "Tele-soundin" salaisuuksista on sen talla. Kielet menevät rungon läpi, ja kielten vastakappaleina kitaran takapuolella on kuusi metalliholkkia. 3-osaiset tallapalat luovat jämäkän kontaktin kielten ja rungon välillä. Rakenteen ansiosta sointiin tulee täyteläisyyttä ja lisää jälkisointia (sustain). Telecasterin kokopuinen runko mahdollistaa puhtaan vahvistetun soinnin ilman kierto-ongelmia. (http://fi.wikipedia.org/wiki/Telecaster.)

Tässä kuva viime vuoden päätyöstäni:

Lähdimme liikkeelle kitaran rungosta. Tavoitteena on siis rakentaa Telecaster-mallinen kitara muutamin poikkeuksin. Käytämme suunnittelun apuna Sähkökitaran rakentaminen-kirjan mukana tulleita piirustuksia, mutta tarkoituksemme ei ole kopioida tätä mallia kokonaisuudessaan, vaan pyrimme myös lisäämään omaa suunnittelua työhön. Materiaalivalinnat esittelen aihioiden työstövaiheessa.

Tärkein viiva kitaran rakennuksessa on keskilinja. Tätä ei saisi koskaan kadottaa suunnittelun tai valmistamisen aikana. Niinpä piirsimme ensimmäisenä vaakasuuntaisen viivan. Mietimme, kuinka saisimme muodon tehtyä helpoiten. Päätimme ensimmäisenä kokeilla muodon piirtämistä erillisten pisteiden kautta. Levitimme piirustukset pöydälle ja piirsimme vihkoon taulukon, johon merkitsimme pisteiden koordinaatit. Minä mittasin ja Henri toimi kirjurina. Mittasin piirustuksista ääriviivojen koordinaatteja noin 5 mm välein. Tämän jälkeen piirsimme nämä pisteet Surfcamiin ja yhdistimme pisteet viivaksi. Tämä ei kuitenkaan tuottanut sellaista tulosta, että sitä olisi voinut käyttää.

Ryhdyimme piirtämään rungon muotoa ympyröiden avulla. Mittasimme piirustuksista muutamia kaarien pisteitä ja loimme ympyrät näiden pohjalta. Kun olimme saaneet luotua sopivan kokoiset ympyrät, piirsimme näiden välille tangenttiviivoja. Tämän jälkeen trimmasimme ylimääräiset viivat pois. Rungon muoto on keskilinjan suhteen symmetrinen, joten pystyimme hyödyntämään peilaustoimintoa. Kun olimme saaneet rungon ääriviivat luotua, piirsimme kaulataskun ja mikrofoni- sekä kontrollikolojen paikat. Perinteisessä telecasterissa on kaksi yksikelaista mikrofonia, mutta halusin tähän malliin kaksi kaksikelaista mikrofonia, joita kutsutaan myös humbuckereiksi. Humbuckerit ovat vähemmän herkkiä häiriöille. Meidän täytyi siis mitoittaa mikrofonien taskut tarkasti, sillä emme voineet käyttää valmiiden piirustuksien mittoja. Kaulataskun leveydeksi laitoimme 56 mm, mikö on ns. standardimitta. Mietimme myös, että olisimme piirtäneet tallan kiinnitysreiät jo valmiiksi, mutta päätimme jättää ne myöhempään vaiheeseen, sillä piirtohetkellä meillä ei ollut vielä tietoa tulevan tallan tarkoista mitoista.

Kun olimme saaneet rungon piirrettyä, aloitimme kaulan piirtämisen. Myös kaulassa keskilinjan säilyttäminen on erittäin tärkeää. Piirsimme jälleen ensimmäiseksi vaakasuuntaisen viivan keskilinjaksi. Myös kaulan pituus on tarkkaa, sillä mensuurin eli kielen soivan pituuden täytyy olla oikea, sillä muuten kitara ei soi vireisesti. Kaulaan tulee 22 nauhaa ja piirustukset oli mitoitettu 21. nauhaiselle kaulalle, joten pidensimme hieman kaulaa. Tein myös viime vuonna 22-nauhaisen kaulan, ja siinä otelauta tuli hieman yli kaulan päästä. Tämä ei missään nimessä ole oma keksintöni vaan ihan normaali käytäntö. Päätimme kuitenkin tällä kertaa hieman pidentää kaulaa ja rungon kaulataskua. 

Kaulan leveys on satulan kohdalta 42 mm, mikä on myös yksi tavallisimpia mittoja. Virittimien reiät on 10 mm. Kaulaa tehdessä laskimme mittoja välillä jopa tuhannesosien tarkkuudella. Käytimme Stewart-MacDonaldin nauhalaskuria apuna, kun laskimme kaulan pituutta. Koska kielet venyvät enemmän ensimmäisiltä nauhoilta painettaessa, siirsimme teoreettista satulan paikkaa 0,6 mm lähemmäksi ensimmäistä nauhaa. 

Kaulan lavan muotoilussa annoimme itsellemme vapaat kädet. Lapa on muotoilultaan kyllä fendermäinen, mutta mielestämme se ei kuitenkaan muistuta täysin minkään valmistajan käyttämää muotokieltä. Kun olimme saaneet kaulan ulkomuodon piirrettyä, piirsimme vielä uran kaularaudalle, jonka tehtävänä on vastustaa kielten aiheuttaa vetoa. Myös tämän mitoittaminen oli tarkkaa, sillä jos kaularauta asennetaan huonosti, saattaa se alkaa resonoida soitettaessa.

Olen erittäin tyytyväinen siihen, kuinka onnistuimme suunnittelussa. Olen myös yllättynyt siitä, kuinka nopeasti saimme valmista. Olisin odottanut, että piirtäminen vie paljon enemmän aikaa. Nyt meiltä kului aikaa vain parin maanantaiaamun verran.