Typologie von Metalldrähten

Musiksaiten

Saiten für Musikinstrumente werden nach ihrem Material und nach der Konfektionierung für einen Instrumententyp unterschieden, etwa Gitarrensaiten, Saiten für Klavier, Violine oder Harfe. Der Aufbau der Saiten umfasst einzelne Drähte oder umwickelte Drähte. Durch die Umwickelung wird die Masse der Saite gezielt erhöht. Wie stark hängt vom spezifischen Gewicht des jeweiligen Metalls ab. Je höher die Masse ist, desto tiefer klingt die Saite. Wobei es ohne Umwickelung kaum möglich wäre die dicken, schweren Saiten für tiefe Instrumente herzustellen. Als Träger für umwickelte Saiten wird neben Polymeren häufig ein Stahldraht verwendet. Dieser wird, je nach Anspruch mit einem Draht der verschiedensten Metalle (z.B. Chromstahl, Wolfram, Silber, Aluminium, Titan, Nickel versilbert, Kupfer, Kupfer versilbert, Phosphorbronze, Messing u.a.).

Mit Aluminium, das ein sehr geringes spezifisches Gewicht hat, lassen sich relativ dicke Saiten herstellen. Aluminium klingt dabei hell und wird für höhere Saitentöne verwendet. Silber hat dagegen ein relativ hohes spezifisches Gewicht, wodurch die Saiten dünn werden. Meist wird aber kein massiver Silberdraht eingesetzt, sondern ein versilberter Nickeldraht wird genutzt. Titan ist ein teures Material mit einem geringen spezifischen Gewicht und wird meist für die dünnste Saite verwendet. Nachteilig ist, dass der mechanische Verschleiß recht hoch ist. Gold ist ein sehr unempfindliches Metall und kann als dünne Schicht einen Schutz gegen Handschweiß bilden. Wegen des hohen Preises wird Gold allerdings nur bei Violinen-Saiten verwendet.

Eine Musiksaite muss zur Tonerzeugung in Schwingung versetzt werden. Dieses kann erfolgen durch:

  • Streichen mit einem Bogen,
  • Zupfen mit dem Finger,
  • Anschlagen mit Hämmern

Der Ton wird höher, wenn u.a. der Drahtdurchmesser (und dadurch die Massenbelegung) verringert wird, ein tieferer Saitenklang kann durch Erhöhung des Durchmessers erreicht werden.

Wolfram als Saitendraht muss über einen konstanten Durchmesser, Ovalität, Zugfestigkeit und Bruchdehnung verfügen und ist daher eine Alternative zu hochwertigen Musiksaiten. Durch die hohe Dichte (fast doppelt so hoch wie Stahl) ist die Herstellung von dünneren Saiten möglich, ohne die Tonfrequenz im Instrument zu verlieren. Eine dünne Saite erleichtert das Spielen und die hohe Dichte schützt die Saite, gibt ihr ein gutes Gewicht und Spannung und erhöht die Lautstärke bei einer schnellen Resonanz.

Beschrieben wird der Zusammenhang einer schwingenden Saite durch die Taylorsche Formel

 f = 1/2l · (F/m)½

f: Frequenz [Hz]
l: schwingende Saitenlänge [m]
F: Saitenzugkraft [N]
m: Masse pro Längeneinheit [kg/m]

Folgende Aussagen sind möglich:

  • f ~ 1/l: verkürzt man eine Saite auf die halbe Länge, verdoppelt sich die Schwingungszahl (Oktavenanstieg);
  • f ~ 1/D: eine Vergrößerung des Saitendurchmessers schwingt die Saite mit geringerer Frequenz, d.h. je größer der Durchmesser, desto tiefer der Ton;