Jukka Muilu SÄHKÖKITARAN MUOTOILU JA TUOTEKEHITYS Opinnäytetyö KESKI-POHJANMAAN AMMATTIKORKEAKOULU Puutekniikan koulutusohjelma Kesäkuu 2008
TIIVISTELMÄ OPINNÄYTETYÖSTÄ Yksikkö Aika Tekniikka, Ylivieska 26.6.2008 Koulutusohjelma Puutekniikan koulutusohjelma Työn nimi Sähkökitaran muotoilu ja tuotekehitys Työn ohjaaja Dipl. ins. Seppo Jokelainen Työelämäohjaaja Tekijä/tekijät Jukka Muilu Sivumäärä 27+10 Tämä opinnäytetyö on omakohtainen ja käsittelee sähkökitaramallin kehittämistä ja muotoilua. Tavoitteena oli luoda täysin uudenlainen, uniikki ja ergonomisesti toimiva sähkökitaramalli, joka olisi myös mahdollista valmistaa teollisena sarjatuotantona. Opinnäytetyön alkuosassa käsitellään soitinrakennusteollisuuden nykytilaa, muotoilulle asetettuja vaatimuksia ja yleisimpiä soitinrakentamisessa käytettyjä puulajeja. Tämän jälkeen keskitytään työn aiheena olevan sähkökitaramallin kehitystyöhön ja muotoiluun. Tuotekehityksen aluksi selvitin alan kehitysnäkymät ja markkinat. Hanke käynnistyi luonnostelemalla ja suunnittelemalla sähkökitaramalli. Tuotteen muotoilua kehitettiin mallikappaleita tekemällä ja mahdollisia ongelmakohtia poistaen. Lopulta saatiin valmistettua hiottu, kolmas versio sähkökitaramallista, jossa toteutuisi myös teollisen valmistuksen lähtökohta-asetelma. Tuloksena syntynyttä sähkökitaramallia arvioitiin sen rakenteellisten ominaisuuksien, muotoilun, ergonomian sekä soinnin kannalta. Opinnäytetyössä mietittiin myös parannusehdotuksia ja tuotteen tulevaisuutta. Asiasanat Sähkökitara, soitinrakennus
ABSTRACT CENTRAL OSTROBOTHNIA UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES Ylivieska, technology Date 26.6.2008 Degree programme Wood Technology Name of thesis Designing and developing an electric guitar Instructor Seppo Jokelainen, M. Sc., Senior Lecturer Supervisor Author Jukka Muilu Pages 27+10 This thesis is a subjective work and deals with developing and designing an electric guitar model. The main goal of this work was to develop a completely new, unique and ergonomic electric guitar model, which could be mass-produced industrially. The first part of this thesis deals with the present state of guitar building industry, design requirements and commonly used wood types. After that the focus is on the main theme, i.e. designing and developing a new model for an electric guitar. The product development process started by researching the trends and markets of the branch. At next stage of the project a model for an electric guitar was sketched and designed. The design of this product was developed through making models and eliminating possible problems. Finally, the third, elaborated version of the model was created. This model is also suitable for industrial mass-production. The produced guitar model was evaluated by its constructive features, design, ergonomy and acoustic tone. Possible advancements and the future prospects of the product future were also discussed in this work. Key words Electric guitar, instrument building
LYHENTEET CAD NC CNC Computer Aided Design Numerical Control Computerized Numerical Control
ESIPUHE Tämä opinnäytetyö on tehty Keski-Pohjanmaan ammattikorkeakoulun, Ylivieskan yksikön, puutekniikan koulutusohjelmassa. Opintosuuntaumani on puutuotteiden valmistusteknologia. Kyseessä on omakohtainen työ, jonka tarkoituksena oli kehittää uudenlainen, uniikki sähkökitaramalli. Kiitokset vanhemmilleni Esko ja Pirkko Muilulle vuosien varrelta saamastani tuesta. Haluan kiittää myös puutekniikan insinööriopiskelijoita Juha Iivarista ja Kimmo Silventoista laboratoriotöissä avustamisessani. 22.08.2008 Ylivieskassa Jukka Muilu
TIIVISTELMÄ ABSTRACT LYHENTEET ESIPUHE SISÄLLYS 1 JOHDANTO 1 1.1 Muotoilu ja tuotekehitys 1 1.2 Työn lähtökohta 1 2 SOITINRAKENNUSALAN KUVAUS 3 3 YLEISTÄ SÄHKÖKITARAN VALMISTUKSESTA 5 3.1 Muotoilulle asetettuja vaatimuksia 5 3.2 Puulajien vaikutus sähkökitaran sointiin ja rakenteeseen 6 3.2.1 Yleisimmät puulajit sähkökitaran runko-osissa 7 3.2.2 Puulajit sähkökitaran kaulassa ja otelaudassa 8 3.2.3 Kotimaisten puulajien käyttö sähkökitaranrakennuksessa 9 4 TYÖN KUVAUS 10 4.1 Ensimmäinen malli 10 4.1.1 Suunnittelu 10 4.1.2 Tuotekehitys 12 4.1.3 CNC-työstö 13 4.1.4 Valmistusprosessin kuvaus 15 4.1.5 Arviointi 17 4.2 Toinen malli 17 4.2.1 Tuotekehitys ja suunnittelu 17 4.2.2 CNC-työstö 19 4.2.3 Valmistusprosessin kuvaus 20 5 LOPPUPÄÄTELMÄT 21 5.1 Arviointi 21 5.2 Akustinen sointi 21 5.3 Rakenne 22 5.4 Muotoilu ja ergonomisuus 23 6 SOITTAJIEN ARVIOITA LOPPUTUOTTEESTA 25 6.1 Arvio 1 25 6.2 Arvio 2 25 LÄHTEET 27 LIITTEET
1 1 JOHDANTO Tämä opinnäytetyö on tehty henkilökohtaisena työnä vuosien 2006-2008 aikana puutekniikan insinöörin tutkintoa varten. Tavoitteena oli valmistaa täysin uudenlaista muotoilua omaava, uniikki ja ergonomisesti toimiva sähkökitara tuotekehityksen kautta. Tuotteesta oli myös tarkoituksena kehittää sellainen, että se olisi mahdollista valmistaa teollisena sarjatuotantona CNC-työstönä. Osa työn tavoitteista tuli vasta työn edetessä esille, koska ei ollut tarkkaa tietoa, mitä kaikkea voitiin parantaa tai kehittää. 1.1 Muotoilu ja tuotekehitys Muotoilu on esineen tai muun kohteen muodon suunnittelua ja/tai sen valmistusta. Se voi käsittää myös muun kohteen käytettävyyden suunnittelun. Muotoilu voidaan jakaa taiteelliseen ja teolliseen muotoiluun. Taiteellinen muotoilu on käsityötuotteiden ja teollisesti valmistettujen käsityötuotteiden valmistusta. Teollinen muotoilu käsittää teollisesti valmistettujen, sarjavalmistettujen tuotteiden muotoilun. (Jokinen 1987, 124.) Tuotekehitys on toimintaa, jossa pyritään saamaan markkinoille täysin uusi tuote tai parannetaan jo olemassaolevaa tuotetta/palvelua. Se on monivaiheinen prosessi tuoteidean etsimisestä lopullisen tuotteen/palvelun optimointiin. (Jokinen 1987, 9.) 1.2 Työn lähtökohta Itse kitaransoittoa harrastavana kiinnostuin täysin uudenlaisen kitaramallin muotoilusta. Päätin kehittää kitaran, jonka tulisi olla kestävä, hyvin soiva ja ergonominen eli sillä olisi pystyttävä soittamaan vaikeuksitta sekä istualtaan että seisaaltaan. Kitaran runko-osan tulisi olla myös sellainen, että se olisi mahdollista työstää CNC-koneella kokonaisuudessaan.
2 Lopullinen malli oli tarkoitus kehittää tuotekehityksen kautta mahdollista teollista sarjatuotantoa silmälläpitäen. Kitarasta tehtiin siis mallikappaleita, joiden avulla kitaraa kehitettiin seuraavaan vaiheeseen ongelmakohtia poistaen.
3 2 SOITINRAKENNUSALAN KUVAUS Sähkökitaroita on ollut jo 1940-luvulta asti ja niistä päivistä lähtien on valmistettu mitä erilaisimpia malleja. Kuitenkin kaksi yhä nykyäänkin myydyintä kitaramallia ovat Gibsonin valmistama Les Paul ja Fenderin Stratocaster-kitaramalli. Näiden kitaramallien muotoilu on säilynyt lähes samana 1950-luvulta asti muutamia pieniä muutoksia lukuun ottamatta. Kummallakin kitaranvalmistajalla on kuitenkin jotain yhteistä: molemmat onnistuivat kehittämään kitaran joka soi hyvin, on ergonomisesti toimiva ja mahdollista valmistaa sarjatuotantona. Alalla on myös monia pieniä yrityksiä, jotka pyrkivät erottautumaan markkinoilla erikoisemmalla muotoilullaan ja rakenneratkaisuillaan. Lisäksi on soitinrakentajia, jotka tekevät tilauksesta soittimia asiakkaan tarpeeseen, usein kopiokitaroita tunnetuista malleista. Suomessakin on muutamia soitinrakennusalan yrityksiä, mutta sähkökitaran rakentajia on varsin vähän ja todellinen sähkökitaroiden sarjatuotanto puuttuu maastamme. Suurimpien yritysten tuotantomäärä lähentelee sataa kitaraa vuodessa. (Guitar Fan. 01/07.) Soittimen rakentaminen on mahdollista lähes keneltä vain, mutta sen suunnittelu on vaikeaa ilman jonkinasteista teknillistä pätevyyttä (Mottola 2004). Myös tuotekehityksen kannalta on välttämätöntä, että suunnittelija kykenee luovaan työhön ja hallitsee tarvittavat luonnontieteet (Jokinen 1987, 9). Moni onkin yrittänyt suunnitella täysin uudenlaista kitaramallia markkinoille, mutta on siinä epäonnistunut. Yksi syy tähän on se, että kitarat ovat jo muotoutuneet pääsääntöisesti toimivimpaan muotoonsa ergonomian ja soinnin kannalta. (Hiscock 1998, 3-4.) Soittimen suunnittelijan on tiedettävä alan standardit ja kuluttajan odotukset tuotteelle. On myös tärkeää tietää, kenelle mahdollista lopputuotetta tullaan markkinoimaan. Innovaatiot, kokeilunhalu, ekologisten arvojen korostaminen ja kierrätyksen mahdollistaminen ovat eräitä nykyajan kitaranrakennuksen piirteitä. On etsittävä
4 toisenlaisia, ekologisesti kestävämpiä ratkaisuja jalopuulajien käytön sijaan. Ekologisuuden kannalta olisi myös tärkeää, että soitinrakennukseen käytettävä puumateriaali olisi lähtöisin läheltä eikä turhaan kuormitettaisi luontoa. Jokainen teknillinen ala kehittyy huimasti näinä päivinä - myös soitinrakennusteollisuus. Varsinkin alan teknillinen kehitys on ollut huomattavissa viime vuosina. Esimerkiksi kitaravahvistimien ja efektilaitteiden valmistaja Line6 on kehittänyt Variax- kitaramallin, joka mallintaa useita eri kitaramalleja, jopa akustista kitaraa. Gibson on vastikään lanseerannut Robot Guitarin, jossa on itsestäänvirittävä virityskoneisto.
5 3 YLEISTÄ SÄHKÖKITARAN VALMISTUKSESTA 3.1 Muotoilulle asetettuja vaatimuksia Paitsi kestävä ja hyvin soiva, soittimen tulee olla myös ergonomisesti hyvä soitettava. Vaikka kitara olisi tyylikäs ulkonäöltään, on se puutteellinen, jos sillä ei voida soittaa mukavasti sekä istualtaan että seisaaltaan. Lisäksi muotoilussa on otettava huomioon työstön asettamat rajoitteet. Varsinkin kaarevat pinnat ovat ongelmallisia, sillä työstävän terän pyörimissuunta voi repiä puuta jos se tulee puun syitä vastaan. Myös teräviä kulmia runko-osassa on vältettävä, sillä ne kolhuuntuvat helposti ennen pintakäsittelyä ja työstettäessä. Näiden lisäksi kitaraa suunniteltaessa on muistettava, että sen tulee kestää vuosikymmenien ajan kovaa käsittelyä. Kitaran runko on suunniteltava niin, että se on hyvä soitettava myös istualtaan. Sen tulisi istua polven päälle tukevasti. Myös käden asento soitettaessa asettaa omia rajoitteitaan, jolloin kitararungon yläosan pyöristyksien (viisteiden) ansiosta soittokäsi voi levätä runkoa vasten rannetta liikaa kuormittamatta. Rungon yläosan pyöristykset helpottavat myös kitaran kallistamista ja soittomukavuutta. Joidenkin mielestä osa soittomukavuutta on myös kaulakulma. Silloin kaulan alaosa on ylempänä kuin yläosa, mahdollistaen korkeampien tallojen käytön. Tarvittavat säätimet, sisääntuloreiät ja hihnatapit on sijoitettava niin, että niiden käyttö on nopeaa ja helppoa. Niiden sijainnilla voi olla myös esteettistä merkitystä. Myös käytetyillä talloilla, virittimillä ja mikrofoneilla on suuri merkitys kitaran ulkonäköön. Seisaaltaan soitettaessa on tärkeää, ettei kitara ole kaulapainoinen. Kaulapainoinen kitara ei pysy tasapainossa soittokäden sitä tukematta, vaan sen lapa kallistuu maata kohden. Usein kitara suunnitellaankin siten, että sen ylemmän sarven kärki sijaitsee otelaudan 12:nnen nauhavälin kohdalla. Tähän kohtaan kiinnitetään myös kitarahihna ja sähkökitara on tällöin paremmin tasapainossa.
6 Rungon muoto tulisi suunnitella siten, että soitettaessa otelaudan alimmille nauhoille pääsy olisi vaivatonta. Tällaista muotoilua kitararungossa kutsutaan soololoveksi ja se on poikkeuksetta lähes jokaisessa sähkökitaramallissa. Myös rungon takaosa on kaulaliitoksen kohdalta usein viistetty/ohennettu siten, että alimmilta nauhoilta soittaminen on helpompaa. Kaulaliitoksen toteutustapa vaikuttaa muutenkin suuresti soittomukavuuteen ja on kolme yleisintä tapaa toteuttaa liitos: pulteilla, liimasaumalla tai niin sanottu läpikaula. Läpikaulaisessa kitarassa kaulapuu kulkee runko-osan läpi ja koko kitara on tällöin kuin yhtenäistä puuta. Pulttiliitos on edellä mainituista kaulaliitostavoista ehkä epäkäytännöllisin soittomukavuuden kannalta, mutta sen etuna on kaulojen ja runko-osien sarjatuotannon helpompi toteutus. Lavan muotoilussa on tärkeää, että virityskoneistot sijaitsevat kielten välisten etäisyyksien mukaisesti tai ainakin ilman liiallista, rasittavaa kulmaa. Kielet eivät saa hangata toisiinsa. Virityskoneistojen käytön tulee olla myös vaivatonta. On kolme yleisintä tapaa sijoittaa virityskoneistot kuusikielisessä kitarassa: riviin, kolme kummallekin puolelle tai neljä toiselle puolelle ja kaksi toiselle. Virityskoneistot voivat kaikki sijaita myös ikään kuin lavan alapuolella rivissä. 3.2 Puulajien vaikutus sähkökitaran sointiin ja rakenteeseen Kitarassa käytetty puuaines vaikuttaa hyvin paljon kitaran äänen väriin ja soinnin pituuteen, sustainiin. Sillä on vaikutuksensa myös kitaran painoon ja näin ollen sähkökitaran soittomukavuuteen. Painava puuaines värähtelee pääsääntöisesti pitempään. Myös sähkökitarassa käytetyt mikrofonit vaikuttavat vähintään yhtä paljon kuin siinä käytetyt puulajit, mutta tässä työssä ei keskitytä siihen. Koska eri puulajit ja puun osat ovat akustisilta ominaisuuksiltaan erilaisia, arvostetaan puuta soitinrakennusmateriaalina. Käyttämälle erilaisia puulajeja on mahdollista saada aikaan ainutlaatuisia ominaisuusyhdistelmiä. (Kärkkäinen 2003, 240.)
7 Yleensä runko valmistetaan pehmeästä, hyvin soivasta jalopuulajista. Yleisimmät runkopuina käytetyt puulajit ovat mahonki, vaahtera, lehmus, saarni ja leppä. Kaula puolestaan valmistetaan kovasta puusta, joka kestää kielten aiheuttamaa jännitettä eikä vääntyile. Usein se on vaahteraa tai mahonkia. Otelautapuun tulee olla kovaa mutta sileää, nukkaantumatonta materiaalia kestääkseen jännitettä ja kulumista sekä ollakseen miellyttävä soittaa. Yleisimpiä otelaudassa käytettyjä puulajeja ovat ruusupuu, vaahtera ja eebenpuu. Puuaineksen tulee olla mahdollisimman homogeenistä ja hyvinkuivattua, mielellään suorasyistä (tai säännöllistä loimua). (Soitinrakentajat AmF 2005.) Soitinpuuta valitessa on sen jäykkyys, taivutusvastus, usein tärkeää. Taivutusvastus kuitenkin vaihtelee suuresti ja sitä voi arvioida vain koputtelemalla eri kappaleita. Korkeampiääninen on jäykempää samankaltaisissa puumateriaaleissa. (Soitinrakentajat AmF 2005.) 3.2.1 Yleisimmät puulajit sähkökitaran runko-osissa Kitaranvalmistaja Warmothin kotisivuilta löytyy tietoutta eri puulajien ominaisuuksista soitinrakennuskäytössä (Warmoth 2006). Tämä kappale sisältää otteita kyseiseltä sivustolta. Mahonki on yleisimpiä soitinrakennuspuita. Sen paino vaihtelee suuresti kevyehköstä painavaan käytetyn lajikkeen mukaan. Soitinpuuna käytettynä sen sointi on lämmin ja se soi pitkään. Mahonkia on helppo työstää, sillä se on pehmeä, avoinsyinen materiaali. Vaahtera on tiheäsyinen, kova puulaji ja runko-osissa sitä käytetäänkin yleensä vain kansilevyinä. Varsinkin loimuvaahtera on komea kansipuu. Vaahteran sointi on kirkas, pureva ja se myös soi pitkään. Se on painava puulaji. Lehmus on kevyt, tiheäsyinen ja väriltään vaalea, homogeeninen puulaji. Tiheäsyiseksi puulajiksi se imee pintakäsittelyainetta runsaasti. Lehmusta on
8 helppo työstää ja sen sointi on melko lämmin ja erottuva. Se toistaa keskiääniä hyvin. Saarni on painava, kova puulaji. Sen sointi on kirkas ja pitkä. Saarnia on myös kohtalaisen helppo työstää. Suosaarni on sähkökitaroissa paljon käytetty puulaji. Se on upeannäköinen ja hieman tavallista kevyempi saarnilajike, jolle on ominaista hyvä tasapaino soinnin pehmeyden ja kirkkauden välillä. Leppä on kevyt puulaji, jolla on täyteläinen, tasapainoinen sointi. Väriltään leppä on vaaleaa. Se on kaikista käytetyin puulaji sähkökitaroiden runko-osissa. 3.2.2 Puulajit sähkökitaran kaulassa ja otelaudassa Warmothin kotisivuilta löytyy tietoa myös sähkökitaroiden kaulapuista ja otelautamateriaaleista (Warmoth 2006). Vaahtera on sopivaa puuainesta käytettäväksi sekä kaulassa, että otelaudassa. Sen vetolujuus on hyvä ja kestävänä puulajina se onkin vakiinnuttanut paikkansa yleisimpänä kaulapuuna. Otelaudassa käytettävä vaahtera tulee lakata. Ruusupuu on raskas, tumma puulaji, jota käytetään yleisesti kitarankauloissa erityisesti otelautapuuna ja akustisissa kitaroissa myös rungossa. Soinniltaan ruusupuu on lämmin. Kalkkipitoisena ruusupuu on kuitenkin herkkä tylsyttämään terät. Eebenpuu on erittäin kova ja raskas puulaji. Sitä on käytetty perinteisesti arvokkaiden soittimien otelautamateriaalina. Soinniltaan se on kirkas. Eebenpuu ei yleensä vaadi pintakäsittelyä lainkaan vaan pelkkä hiominen riittää.
9 3.2.3 Kotimaisten puulajien käyttö sähkökitaranrakennuksessa Eri puulajien ominaisuudet vaihtelevat suuresti ja sähkökitara voidaan tarvittaessa valmistaa myös mahdollisuuksien mukaan kotimaisesta puulajista, kuten haavasta, koivusta tai tervalepästä. Tällaista materiaalinkäyttöä ovatkin jo harrastaneet suomalaiset kitaranrakentajat, kuten helsinkiläinen Lottonen Guitars Oy. (Maa- ja metsätalousministeriö, 2007.) Ongelmallista suomalaisen puulajin käytössä on kuitenkin se, että puu pitäisi kaataa pakkasella halkeilun ehkäisemiseksi ja tukki pitäisi myös halkaista sen laadun varmistamiseksi. Sahauksen tulee olla täsmällistä oksakohtien välttämiseksi. Vaikeaa on soitinpuiden erottelu tukkien erotteluvaiheessa, kun soitinpuun markkinat ovat Suomessa niin pienet. (Maa- ja metsätalousministeriö, 2007.) Joensuulainen sähkökitaranvalmistaja Flaxwood on kehittänyt luonnonkomposiitista valmistettavan sähkökitaranrungon. Kyseisessä materiaalissa käytetään havupuuseosta ja se toistaa koko äänialan tasaisesti, taajuuksia erityisesti vahvistamatta tai vaimentamatta. Etuna on myös materiaalin ekologisuus. (Guitar Fan. 02/07, 03/07.)
10 4 TYÖN KUVAUS 4.1 Ensimmäinen malli 4.1.1 Suunnittelu Aloitin mallin suunnittelun käsin paperille luonnostelemalla syksyllä 2006. Lähtökohdaksi otin ergonomisen, täysin uniikin sähkökitaramallin luomisen. Kitaran tulisi olla hyvä soittaa sekä istualtaan että seisaaltaan ja sitä olisi pystyttävä kustomoimaan kitaraelektroniikaltaan käyttäjien tarpeita vastaavaksi. Luonnostelu kesti useamman päivän ennen kuin mallin ensimmäinen versio alkoi olla valmiina. Suunnittelussa tuli ottaa huomioon tarvittavat mittasuhteet ja kitarassa käytettävät osat. Luonnoksen valmistuttua millimetripaperille, mallinsin sen Vertex 3D-ohjelmistolla. 3D-ohjelmiston avulla on helpompi hahmottaa sähkökitaran mittasuhteita ja tehdä siihen tarvittavia muutoksia. Mallinnus kestikin useita kuukausia ennen kuin työ alkoi näyttää mieleiseltä. Mallinsin myös kaikki tarvittavat jyrsinnät oikeille paikoilleen. Oli tärkeää hahmottaa sähkökitara kokonaisuudessaan jo luonnosteluvaiheessa, sillä kaula on estetiikan kannalta tärkeä osa myös runko-osan suunnittelua. 3Dmallinnus tapahtuikin kokonaisuudessaan sekä runko-osa että kaula toisiinsa liitettyinä. Päätin tehdä kitarasta 24.75-tuumaisen skaalaltaan (etäisyys satulasta tallaan) ja tämä oli otettava huomioon sekä kaulan mitoituksessa että rungon osien sijainnissa. Koska olin päättänyt tehdä kiinteätallaisen kitaran, oli kyseinen skaala paras Tune-O-Matic-tallamallille käytettäväksi. Suunnittelin kitarasta elektroniikaltaan varsin yksinkertaisen: yksi humbucker-mikrofoni ja volumepotentiometri.
11 KUVA 1. Eräs Vertex 3D-ohjelmistolla mallintamani kitaran runko-osa. Malli ei liity opinnäytetyöhön CNC-työstin MDF-levystä 43 mm paksun mallin suunnittelemastani kitaran runkokappaleesta. Tämä siksi, että olisi helpompi muodostaa kokonaiskäsitys kappaleesta kun olisi konkreettinen mallikappale saatavilla. Havaitsinkin mallissa heti parannettavaa, joten palasin tietokoneen äärelle parantamaan suunnitelmaani. Jotkin ulottuvuudet olivat liian suuria, jolloin soittomukavuus olisi kärsinyt liikaa ja sarjatuotanto olisi vaikeutunut (aiheutunut liikaa hukkapaloja). Myös istualtaan soittaminen olisi ollut epämukavaa, joten kehitettävää oli vielä.
12 4.1.2 Tuotekehitys Ensimmäisen mallin tuotekehitys käsitti neljä vaihetta: käynnistäminen, luonnostelu, kehittäminen ja viimeistely (Jokinen 1987, 14). Eniten aikaa vievä vaihe oli kehittäminen. Tuotekehitys oli sähkökitaran suunnittelussa kuitenkin ensisijaisen tärkeää virheiden havaitsemiseksi ja niiden poistamiseksi. Hankkeen aloittamiseksi oli ensin selvitettävä alan kehitysnäkymät, markkinat ja muut hankkeen käynnistämiseen tarvittavat tiedot. Vasta tämän jälkeen tuotekehitys oli mahdollista aloittaa. Itse kitaransoittoa harrastavana olin kuitenkin seurannut jo vuosia alan kehitystä ja markkinoita, mistä oli suuri apu hankkeen alkuunsaattamiseksi. Olin huomannut, ettei markkinoilla ollut entuudestaan samankaltaista, rock-kitaristin työkaluksi tarkoitettua tuotetta, millaista itse olin kehittämässä. Omassa mallissani on uudenlaista muotoilua. Hanke vaikutti siten kannattavalta tuotteen mahdollista sarjatuotantoa ajatellen. Jo luonnosteluvaiheessa olikin tarkoituksena kehittää kitaramallista sellainen, että sitä olisi mahdollista valmistaa teollisena sarjatuotantona. Tuotekehitys on tällöin erityisen tärkeää kitkattoman valmistamisprosessin aikaansaamiseksi. Valmistaminen ei saa sisältää liikaa työvaiheita, eikä viedä kohtuuttoman paljon aikaa. Malli tulisi vielä muuttumaan paljon, mitä en vielä tässä vaiheessa tietenkään osannut mitenkään arvioida. Esimerkiksi rungon viisteet olivat täysin erilaiset kuin viimeisimmässä, toisessa mallissa. Koska kyseessä on omakohtainen työ, oli tämän tuotteen tuotekehitysprosessi varmasti erilainen kuin tunnetuilla kitaranvalmistajilla. En voinut tehdä asiakastyytyväisyystutkimuksia ja kehittää tuotetta tällaisen palautteen avulla. Tuotetta oli kehitettävä lähinnä runko-osan ergonomisuuden parantamiseksi ja soitettavuuden helpoittamiseksi. Runko-osan ylempää alasarvea pienennettiin ja myös soololovea suurennettiin, sillä se oli alkujaan aivan liian pieni (ks.liitteet, kuva 8). On tärkeää, että alimmilta nauhoilta soittaminen on vaivatonta. Estetiikan kannalta taas oli tärkeää suunnitella yhtenäisiä muotoja kappaleeseen ergonomisuuden siitä kärsimättä. Tämä toteutuu kitaramallissa muun muassa siten, että ylemmän alasakaran kaari ja soololoven kaari ovat samassa kulmassa
13 ja runko-osan ylä- ja alakaaret ovat lähes täysin peilikuvia toisistaan. Mallin tulee olla tasapainoinen ergonomisuudeltaan ja soitettavuudeltaan. Tuotekehitystä tulisi vielä tapahtumaan tämän, ensimmäisen mallin valmistuttuakin: soittomukavuus seisaaltaan soitettaessa vaikutti hyvältä, mutta istualtaan soittamisen mukavuudessa oli parannettavaa. 4.1.3 CNC-työstö Kitaran runko-osasta tekemäni CAD-piirustuksen avulla aloin tehdä AlphaCAMohjelmaa CNC-työstöä varten koulun laboratoriotiloissa. AlphaCAM-ohjelmalla mallinnetaan tarvittavat työstöradat, terät, työstösyvyydet ja muut tarvittavat tiedot, joiden avulla CNC-kone työstää kappaleen. Tein ohjelman, joka työstäisi ulkomuodon, kaulataskun, tallan jyrsinnät, kielten läpivientireiät ja mikrofonikolon. En pitänyt vielä tässä vaiheessa tärkeänä tehdä ohjelmaa, joka olisi jyrsinyt myös viisteet, sillä koin, että ne saattaisivat vielä muuttua toisenlaiseksi. Muutenkin tässä mallissa näkyy vielä enemmän käsityön jälki. Halusin toisaalta oppia tekemään käsityönä kitaranrakennuksen eri vaiheita. Käyttämäni CNC-kone oli koulun laboratoriotiloissa sijaitseva SCM Routronic HPC-2, jonka ohjausyksikkönä NUM 1060. Siinä on liikkuva revolverimallinen työstöyksikkö ja kaksi liikkuvaa pöytää. Työstö tapahtui kolmella terällä, jotka olivat 16 mm tappi, 12 mm tappi ja 6 mm tappi. Käytetty puumateriaali, hondurasmahonki, osoittautui helpoksi työstää eivätkä kaarevat muodot ja terävät kulmat aiheuttaneet repimistä. Työstöradat olivat ohjelmoitu kiertämään puunsyiden mukaisesti, jolla oli asiaan tietenkin vaikutuksensa. Hondurasmahonki on arvostettua soitinrakennuspuuta sen keveyden ja lämpimän soinnin vuoksi.
KUVA 2. Esimerkki AlphaCAM-ohjelmasta 14
15 KUVA 3. CNC-kone koulun laboratoriotiloissa 4.1.4 Valmistusprosessin kuvaus CNC-työstettyäni runko-osan jyrsin siihen yläjyrsimellä elektroniikkakolon kitaran taustapuolelle ja tein viisteet kavahöylällä ja hiomalla. Seuraavaksi aloitin kaulan valmistuksen valmistamalla vaahterasta aihion, jonka sitten sahasin määrämittaansa sekä sahasin ja liimasin siten, että muodostui tarvittava noin 13- asteen lapakulma. Lapakulma tarvitaan, jotta kielet soisivat oikein. Jyrsin kaularaudan uran ja aloin muotoilla kaulaa kavahöylällä ja hiomalla. Kappaleeseen käytettyä vaahteraa minulla oli jo valmiiksi saatavilla ja siinä oli hieno loimukuvio. Liimasin valmistamani otelautapuun kaulaan. Otelautapuu oli palisanteria ja olin sahannut siihen urat 22:n otelautanauhan asennusta varten. Koska otelautapuuksi
16 käy vain harva puumateriaali, palisanterin käyttö oli näin ollen perusteltua. Näiden vaiheiden jälkeen viimeistelin kaulan, muotoilin lavan sekä porasin reiät virityskoneistoa varten. Liimasin myös lapaan mahonkiviilun yhtenäisen ulkonäön saavuttamiseksi. Liimattuani kaulan runko-osaan kiinni asensin nauhat uriinsa ja kitara oli valmis pintakäsiteltäväksi. Suoritin pintakäsittelyn sivelemällä Liberon-öljyä noin viisi kerrosta, jonka jälkeen vielä vahasin kitaran kauttaaltaan samanmerkkisellä antiikkivahalla. Lopputulos oli kiiltävä ja miellyttävän tuntuinen öljykäsittely, joka korosti hienosti mahongin syykuvioita. Myös kaulaan tuli sama öljykäsittely, joka tuntuu soittajan käteen miellyttävältä. Kaulan pintäkäsittely ei ole liian liukas, kuten jotkin lakkakäsittelyt eikä soittokäden hikoaminen haittaa. KUVA 4. Kaulan muotoilua Kaiken kaikkiaan valmistukseen kului laskelmieni mukaan noin 130 tuntia, mikä on pitkä aika. Kitara oli kuitenkin ensimmäinen valmistamani, en saanut sen valmistamiseen mitään opastusta ja tein luonnollisesti tällöin myös muutamia virheitä. Täysin uuden asian opiskelu vei aikaa.
17 4.1.5 Arviointi Kitarasta tuli itseäni miellyttävä, mutta varsinkin sen lämmin ja erotteleva sointi yllätti positiivisesti. Malli ei ollut kuitenkaan vielä mielestäni täydellinen ja aioinkin heti valmistaa siitä seuraavan, vielä paremman mallin muutamilla muutoksilla: pulttikaula liimakaulan sijaan, Floyd Rose tremolotalla ja hieman erilailla muotoiltu body. Varsinkin viisteitä pidin ongelmallisina ja halusin kehittää niistä sellaiset, että ne olisi mahdollista ajaa CNC-koneella kummallekin puolelle muiden työstöjen ohella. Tämä lyhentäisi valmistusaikaa huomattavasti, kun koko runkoosa olisi mahdollista työstää yhdellä kertaa. Silloin ei myöskään tulisi vahingossakaan virheitä, joita käsityönä tehdessä saattaa tulla. Teollista sarjatuotantoa silmälläpitäen tuntuivat jotkin tässä mallissa käytetyt ominaisuudet vääriltä. Varsinkin viisteet, liimakaula ja öljy pintakäsittelyaineena eivät mielestäni sopineet malliin. Kitara pysyi hyvin tasapainossa soitettaessa, mutta istualtaan soitettaessa havaitsin yhä kehitettävää kitaran soittomukavuudessa. Kaiken kaikkiaan tulos oli kuitenkin hyvä ensimmäiseksi valmistamakseni kitaraksi. 4.2 Toinen malli 4.2.1 Tuotekehitys ja suunnittelu Tämän, lopullisen mallin suunnittelun lähtökohtana oli luoda hiottu, viimeistelty malli edellisestä, jossa toteutuisi paremmin teollisen valmistuksen lähtökohtaasetelma. Keskityin tässä mallissa pelkästään runko-osan muotoiluun, sillä edellinen kaulamalli ja suunnittelemani lapa oli jo mielestäni onnistunut, eikä kitaran kaulan valmistuksella ollut enää tuotekehityksen kannalta niin suurta merkitystä kitaran ulkonäölle. Aika alkoi olla myös vähissä, joten ostin valmiin kaulan (Kramer Focus 6000-mallisesta kitarasta) ja aloin suunnitella runko-osaa lopulliseen muotoonsa.
18 Malli syntyi edellisen muotoilua kehittämällä. Heikot, ongelmalliset kohdat poistettiin ja kappaleesta luotiin kestävämpi, viimeistelty versio. Yksityiskohtiin oli nyt helpompi paneutua ja hakea niihin erilaisia ratkaisuja, kun oli edellisellä mallilla päässyt soittamaan. Tuotteen visuaalista laatua ja käyttöarvoa onnistuttiin kohottamaan melko pienillä, mutta merkittävillä ratkaisuilla. Erityisen tärkeää oli kuitenkin se, että tuotteen valmistettavuus helpottui merkittävästi: runko-osa olisi nyt mahdollista työstää kokonaan CNC-koneella noin puolessa tunnissa ja olisi mahdollista työstää jopa useita kappaleita kerralla. Hukkapaloja syntyi myös nyt vähemmän, jolloin kappale olisi ekologisempi valmistaa. Kuten aiemmin olen maininnut, päätin tehdä tästä mallista pulttikaulalla varustetun ja muotoilla runko-osasta tasapainoisemman ja soittomukavuuden kannalta miellyttävämmän. Viisteiden tulisi pehmentää radikaalia ulkonäköä, mutta tukea soittokättä jokaisessa soittoasennossa. Edellisen mallin viisteet eivät mielestäni olleet kaikista parhaimmat soittomukavuudeltaan ja muutenkin hankalat toteuttaa CNC-työstössä. Aloitin suunnittelun mallintamalla Floyd Rose-tremolotallalle tarvittavat jyrsinnät kitaran bodyyn. Koska päätin pidentää skaalan 24.75 tuumasta 25.5 tuumaan ja Floyd Rose-talla on pitempi kuin aiemmin käytetty Tune-O-Matic mallinen, jouduin muotoilemaan rungon käytännössä uudestaan. Pidensin rungon alaosaa ja muotoilin sakaroita uusiksi. Tein sakaroista jonkin verran täyteläisemmät, jotta mahdollista repimistä ei tapahtuisi niin paljon CNC-työstön aikana ja malli olisi muutenkin kestävämpi. Mallinsin runko-osasta myös leveämmän mallisen soittomukavuuden parantamiseksi ja koska keskiosan piti olla mielestäni hieman suurempi näyttääkseen paremmalta. Viisteiden mallinnus tapahtui vasta AlphaCAM:lla ohjelmoitaessa. Suunnittelin runko-osan molemmille puolille samanlaiset viisteet, jotka seurasivat yläkaaren muotoa. Alaosan viisteet olivat lähestulkoon samanlaiset kuin edellisessä mallissa. Kokonaisuus näytti mielestäni paremmalta ja paljon tasapainoisemmalta kuin edellisessä mallissa ja olin valmis aloittamaan kitaran valmistuksen.
19 4.2.2 CNC-työstö Tein kolme työstöhjelmaa: etupuolen, taustapuolen ja jigin työstöä varten. Etupuolen ajo-ohjelma sisälsi ulkomuodon ja viisteiden jyrsinnän sekä mikrofonikolon ja kaulataskun työstön. Myös kaulan kiinnitysruuvien, tallan, volumepotentiometrin, input-jakin ja tallan ankkuritappien reiät työstettiin samalla. Viisteiden mallintamiseksi oli määritettävä ohjauskäyrät, joiden kuperaa profiilia terä seuraa työstettäessä. Näin viisteistä saadaan tehtyä täysin samanlaiset koko matkalta. Viisteiden mallintaminen osoittautuikin hankalaksi, sillä niiden tuli olla malliin sopivat. Viisteiden CNC-työstö on teollisessa valmistuksessa tärkeää valmistusprosessin nopeuttamiseksi ja mahdollisten työstövirheiden vähentämiseksi. Tämän jälkeen kappale voitiin kääntää jigin päälle, jolloin pystyttiin työstämään myös toiselle puolelle vastaavanlaiset viisteet, tallan jyrsinnät ja elektroniikkakolo. Jigi valmistettiin 20 mm paksuisesta MDF-levystä ja runko-osa 44.5 mm paksuisesta pähkinäpuuaihiosta. Pähkinäpuu on sähkökitaroiden runkopuuna käytettynä harvinainen materiaali, mutta sitä oli sopivasti saatavilla ja se on kohtalaisen helppo työstettävä. Materiaali vaikutti onneksi soivan puuta koputellessa. Aivan tuntematon puulaji pähkinä ei kuitenkaan ole soitinrakennuksessa, sillä varsinkin bassokitaroiden runko-osissa se on melko käytetty puulaji. Rungon etupuolelle jyrsittiin myös 4 mm syvä alue, johon liimasin vaahteran palan ennen taustapuolen ajoa. Tällä oli kuitenkin merkitystä vain ulkonäön ja kokeilun kannalta. Kaipasin runko-osaan hieman kontrastia tylsältä näyttävän pähkinäpuun rinnalle. Sillä saattaa olla kyllä jonkin verran merkitystä akustisen soinnin kannalta, mutta sitä on näin jälkikäteen vaikea arvioida. CNC-työstö tapahtui samalla laboratorion koneella kuin aiemmin. Nyt ohjelmat olivat kuitenkin huomattavasti monimutkaisemmat, koska runko-osa työstettiin kokonaisuudessaan CNC-koneella. Etupuolen ajoon käyttämäni terät olivat 20 mm, 16 mm, 12 mm ja 6 mm tapit sekä 10 mm ja 4 mm poranterät. Taustapuoli työstettiin käyttämällä 20 mm, 16 mm ja 12 mm tappiteriä.