Strumento smontato pronto per la scansione con strumenti ottici. In apertura foto Studio Piasentini.
Grazie al supporto di Zeiss, un liutaio ha eseguito tomografie di importanti strumenti al fine di studiarne le caratteristiche costruttive. Il software Virtual Clamping ha permesso di ricavarne la forma originale, eliminando parte delle deformazioni dovute al tempo.
di Andrea Pagani
Non sempre è agevole collegare tra loro mondi estremamente distanti tra loro. Rispetto al manifatturiero moderno, ad esempio, la liuteria è ancora oggi basata su tecniche artigianali rimaste quasi immutate sin dal XVIII secolo.
Quando è possibile gettare un ponte tra passato e presente, i risultati positivi non tardano ad arrivare. Francesco Piasentini è un liutaio che ha saputo unire le più tradizionali attività di studio, progettazione, costruzione e restauro di strumenti a quella di ricercatore appassionato di tecnologia.
Il punto di contatto tra questi due mondi si è concretizzato grazie alle soluzioni proposte da Zeiss, in particolare con la tomografia e con la successiva gestione delle scansioni tramite software dedicati.
Scansione di un particolare di violino con GOM ScanCobot.
ANTICO E MODERNO, INSIEME
In un certo senso, violini e altri strumenti ad arco non sono molto diversi da macchine e impianti industriali odierni: all’epoca, infatti, erano veri e propri utensili da lavoro e come tali dovevano funzionare correttamente, presentavano tolleranze dimensionali molto strette e necessitavano di un accurato controllo della qualità, affinché suonassero nel modo giusto e mantenessero tali caratteristiche nel corso del tempo.
“Ancora oggi i liutai lavorano in maniera artigianale, come 300 anni fa, ma per la fase di studio delle tecniche di costruzione di strumenti molto antichi è possibile avvalersi di tecnologie più moderne”, spiega Francesco Piasentini. “Ad esempio, da circa 10 anni eseguo tomografie su strumenti importanti, principalmente per attività diagnostica e per comprendere come sono realizzati, al fine di creare delle copie che si avvicinino il più possibile allo spirito dell’originale. Disporre di tali informazioni è un grande valore aggiunto per ogni liutaio che desideri conoscere sempre meglio le tecniche costruttive dei liutai del 1700”.
Le soluzioni per la tomografia proposte da Zeiss, come la Metrotom, hanno permesso a Piasentini di approfondire ulteriormente la propria attività di diagnostica per i liutai, per lo studio di collezioni o per supportare quei dealer che hanno la necessitò di certificare lo stato di conservazione di uno strumento.
Il software Virtual Clamping, poi, ha spalancato la porta a una serie di ulteriori possibilità nell’ambito della costruzione e della replica di strumenti antichi.
Violino con vincoli applicati per eliminare le deformazioni dovute all’età dello strumento.
CONOSCERE PER CAPIRE
La tomografia è utile per comprenderne a fondo le caratteristiche costruttive di uno strumento, come le bombature delle tavole armoniche e la distribuzione dei loro spessori. Fattori che influenzano drasticamente la timbrica e la risposta di un determinato strumento.
Violini, viole e violoncelli costruiti nel XVII secolo sono stati sottoposti per secoli alle tensioni generate dal tiraggio delle corde e dalle variazioni termo-igrometriche ambientali. Questo ha generato le deformazioni che possiamo facilmente osservare tramite rilievi tomografici o in luce strutturata.
“Per realizzare una copia fedele di uno strumento antico non basta dunque replicarne le misure fisiche, ma è necessario eliminare le deformazioni derivanti da centinaia di anni di storia dello strumento”, aggiunge Francesco Piasentini. “Per questo occorre procedere con la creazione di una prima copia fisica delle tavole armoniche sulla quale eliminare le eventuali deformazioni legate ai segni del tempo applicando dei vincoli sul modello in legno. Una procedura lineare, ma piuttosto lunga da svolgere. Ecco dove è giunto in aiuto il software Virtual Clamping di Zeiss”.
Profilo di un violino deformato e in stato libero.
Con Virtual Clamping, in particolare grazie al modulo De-Warp, molti di questi passaggi possono essere eseguiti via software ed eliminare così alcuni step. Il file risultate può essere utilizzato sia per la creazione delle tavole, sia per la produzione di modelli analoghi ai calchi in gesso utilizzati per lo studio e la replica di uno specifico strumento.
“Tavole e fondo non sono piatti, ma presentano una propria topografia: il fatto di poterli consegnare senza deformazioni è di notevole aiuto per chi desidera eseguire una propria interpretazione. Un primo risultato pratico di questa attività è dunque la possibilità, per chi lo desidera, di crearsi una gipsoteca con modelli fedeli di particolari strumenti senza le relative deformazioni. Con il file si possono inoltre recuperare ulteriori viste a supporto del lavoro del liutaio, il tutto con un livello di accuratezza superiore alle semplici tracciature manuali dei contorni”, dice Francesco Piasentini.
Il modulo X-Ray, invece, è specifico per la gestione delle nuvole di punti derivanti dalle tomografie e da altri strumenti di scansione. Si tratta di un software nato circa 20 anni fa e costantemente sviluppato; oggi è metrologicamente molto avanzato e completo, ma negli ultimi anni Zeiss ha puntato sempre più nella direzione della tomografia, nella gestione dei volumi e nelle comparazioni tra modelli diversi.
Scansione deformata con il modulo software De-Warp.
COME FUNZIONA VIRTUAL CLAMPING
Il Virtual Clamping nasce per gestire particolari cedevoli, come le lamiere, sulle quali persino la gravità contribuisce in modo significativo alla deformazione.
Inserendo i parametri fisici del materiale, quali modulo di elasticità, densità ecc., il software elimina gli effetti derivanti da queste forze esterne e consente di identificare le deformazioni residue che appartengono al particolare stesso o che sono legate al processo produttivo.
La sfida in questo caso è stata ancora più complessa, poiché il legno è un materiale con fibre orientate; il software ha applicato le relative deformazioni al modello digitale, dopodiché sono state effettuate le misurazioni del particolare in legno sia senza vincoli, sia deformandolo su un piano di riferimento per portare a zero il piano di chiusura della parte posteriore del violino. Le successive scansioni hanno confermato la sostanziale corrispondenza tra il modello virtuale elaborato dal software di Zeiss e il pezzo reale, a conferma della correttezza del processo digitale.
Tavole e fondo di un violino non sono piatti, ma presentano una propria topografia.
In questo modo è stata validata la possibilità di poter misurare il particolare senza vincoli e di applicare delle deformazioni virtuali con il software per rendere disponibili le informazioni della geometria modificata, utili in tutte le successive elaborazioni.
“Questa attività è stata svolta in collaborazione con la sede di Padova di Zeiss, dove ho ricevuto il supporto necessario per sviluppare l’applicazione”, ha concluso Piasentini. “Ho fornito alcuni input specifici necessari per il mio lavoro ed è stata elaborata una strategia molto efficace, che ha dato i risultati voluti. Mi rendo conto che non si tratti di una tecnologia alla portata di tutti, in particolare dei liutai, ma grazie al supporto di Zeiss è possibile accedervi in maniera efficace e rapida. L’applicazione di Virtual Clamping è inoltre integrata in un ambiente di lavoro molto completo e stabile, fattori cruciali quando ci si trova a gestire grandi quantità di dati”. ©TECN’È
Differenza tra particolare elaborato con il software di Virtual Clamping e lo stato libero.