Elektrická gitara

Autor:	Stanislav Révay
Študijný odbor:	Aplikovaná informatika	3. Bc. (2019)

Opis projektu

Cieľom práce bolo vytvoriť plne funkčnú elektrickú gitaru pomocou CNC frézy. Vyrábaná gitara by mala byť vytvorená dizajnom najpopulárnejších gitár na svete a to Les Paul. Les Paul je dizajn pomenvaný po projektantovy a skvelom džezovom gitaristovy Lester William Polsfuss, ktorý prišiel s myšlienkou dizajnu a prevedenia gitary už v roku 1941.

Prečo?

1. Naberanie skúseností s digitálnymi technólogiami výroby (CNC fréza, 3D tlač)
2. Cena originálnej gitary sa pohybuje v priemere okolo 2000€, doma vyrobená gitara by mala niekoľkokrát lacnejšia aj pri použití vysoko kvalitných komponentov.
3. Radosť z vyrábania vlastného produktu, ktorý môže byť skvelou reprezentáciou skúseností a vlastností výrobcu.

Použité materiály

• Masívne orechové drevo (na telo aj krk gitary)
• Masívne palisandrové drevo (na hmatník)
• Pražcový drôt
• Balzové drevo (kryty elektroniky)
• Filament na výrobu plastového krytu
• Plastové držiaky snímačov
• Gombíky potenciometrov
• Snímače (typ humbucker - dve cievky v jednom snímači)
• Potenciometre (4ks)
• Konektor JACK 6,3mm
• Kabeláž
• Skrutky a matice rôzneho druhu a veľkosti

Výroba

Výroba elektrickej gitary bola nakoniec oveľa zložitejšia ako sa predpokladalo. Je však možné ju rozumne rozdeliť do troch častí, a to:

• Návrh v CAD systéme a premena návrhu do G-kódu
• Vyrezávanie drevených častí gitary, či už strojom alebo manuálne
• Inštalácia elektronických prvkov

Návrh gitary

Návrh tela gitary bol robený svojpomocne pomocou softvéru CorelDraw X7. Do softvéru bol importovaný blueprint (pdf výkres) gitary, na základe ktorého bolo telo gitary obkreslené. Pri navrhovaní bolo potrebné dbať na vysokú presnosť, pretože v prípade, že by nebol presný návrh a teda ani samotný výrobok, gitara by neladila alebo by došlo k jej konštrukčnému poškodeniu vzhľadom na vysoké pnutie kovových strún, ktorému musí odolávať. Rovnako musia byť presne navrhnuté výrezy pre potenciometre a snímače. Každý nepresný výrez by si vyžadoval veľa manuálnej práce, keďže už nie je možné vyfrézované telo gitary umiestniť do CNC stroja rovnako presne ako keď bola ešte len kusom dreva s pravouhlými rohmi. Navrhnuté su dve časti tela gitary. Prvou je spodná, hrubšia časť, do ktorej sú umiestnené otvory pre elektroniku, vedenie kabeláže, snímače a krk gitary. Nájdete ju v PDF dokumente LesPaul_BODY. Druhou časťou je tenšia časť, do ktorej sú vyfrézované už len otvory na snímače, krk gitary a diery pre potenciometre a prepínač snímačov. Druhá časť je naviac frézovaná do postupného stúpania. Toto stúpanie bolo následne ručne obrúsené a vytvára dojem klenby gitary. Druhá časť sa nachádza v PDF LesPaul_TOP. Obe navrhnuté časti sú v programe Cut2D prepočítané a dostáva výstup programu vo forme G-kódu. V tomto programe je nutné si nastaviť parametre presne podľa CNC frézy, ktorá bude drevo opracovávať. Nesprávnym nastavením môže dôjsť k poškodeniu rezaného materiálu alebo dokonca k poškodeniu frézy. Je lepšie si G-kód otestovať na menšom kuse rovnakého materiálu, aký ideme rezať.

Vyrezávanie

Telo gitary

Celé telo gitary je vyrezané CNC frézou. Výhodou takého vyrábania produktu je opakovateľnosť procesu a zisk času, nakoľko stačí na proces párkrát nahliadnuť, či prebieha tak ako má. Telo gitary je vyrezávané na vlastnoručne vyrobenom CNC stroji, ktorý je riadení softvérom Mach3. Softvér načíta G-kód a po zatlačení tlačidla Štart ho vykoná, čo pre nás znamená, že začne s vyrezávaním.

Mach3

Gitara po frézovaní

Gitara po lepení a obrúsení

Krk a hmatník

Celý krk aj s hmatníkom sú robené ručne. Krk pozostáva z dvoch kusov orechového dreva, ktoré sú navzájom zlepené. Hrubá forma krku bola vyrezaná kotúčovou pílou (kvôli nedostatku poriadnych rezacích zariadení). Optimálne a nepochybne bezpečnejšie je však vyrezanie pásovou pílou, ktorá je stabilnejšia a presnejšia. Typ guitar Les Paul má špecifický krk tým, že je oproti telu gitary naklonený o 4,4°. Pri ručne vyrábanom krku je dodržať tento uhol problém, no postupným dobrusovaním a tetovaním je možné prekonať aj tento problém. Do krku sa vyfrézuje drážka pre výstuhu krku. Na túto gitaru bola zakúpená obojsmerná výstuha krku, ktorá slúži na vyrovanie krku do oboch smerov v prípade, ak sa krk časom zdeformuje stále pracujúcim drevom. Hlava gitary (miesto pre ladiacu mechaniku) je pod 16° uhlom.

Krk s drážkou na výstuhu

Ak je krk už obrúsený do finálnej podoby, tak začneme opracovávať hmatník. Je dobré opracovávať tieto dve časti zvlášť pre prípad, že sa jedna z nich počas opracovávanie zničí. Obrúsený hmatník sa prilepí na krk a nechá sa zaschnúť aspoň 24 hodín. Pri lepení je dobré dať si pozor, aby sa nezalepila aj výstuha krku. V našom prípade bola zapustená o niečo nižšie a dotlačila sa kusom dreva, ktoré vystalo z hmatníka.

Výroba hmatníka

Vyrezávanie tela a krku je dokončené a po zlepení týchto dvoch častí je dobré začať s umiestňovaním pražcov na hmatník. Pre každý pražec sa vypíli drážka. Je viac než vhodné si zakúpiť špeciálnu pílu na rezanie drážok, pretože v inom prípade (v mojom) sú pražce zasadené nedostatočne presne a nasadzujú sa veľmi ťažko. Vytvorená drážka bola v tomto prípade o niečo užšia ako nožička pražca a preto sa pražce ohýbali a bude nevyhnutné ich vybrať a zrekonštruovať hmatník nanovo. Kvalitné náradie je viac než potrebné! Ak sú už pražce nasadené, prilepí sa na hmatník ešte nultý pražec a hmatník je hotový. Dôležité je gitaru nalakovať podľa svojich preferencií. Odporúčajú sa 3 vrstvy laku.

Inštalácia elektronických prvkov

Inštalácia elektronických prvkov je v podstate najjednoduchší krok pri výrobe gitary. Ak sme všetky predošlé kroky zvládli s úplnou presnosťou, tak osadenie elektroniky je ako skladanie nábytku z Ikea. Všetko perfektne sadne tam, kam má. Veľkou (a pre mňa nečakanou) výhodou je, že aktívne snímače EMG 85, ktoré sú v projekte použité prídu v balení už s kompletnou elektronikou.

Obsah balenie snímačov

To znamená, že nekúpime len snímač, ale aj dva potenciometre, konektor JACK, a všetku kabeláž k snímačom, ktorá sa jednoducho len zapojí už na predpripravené piny potenciometrov a snímačov. Dokúpime k elektronickým prvkom ešte jeden troj-polohový prepínač na prepínanie snímačov a jednoducho podľa návodu zapojíme.

Schéma zapojenia elektroniky

Po osadení elektroniky si zmeriame vzdialenosť 628mm medzi nultým pražcom a potenciálnym umiestnením kobylky (uchytenie strún na tele gitary) a navŕtame dve diery pre uchytenie kobylky. Kobylku do tela gitary pripevníme výrobcom dodávanými skrutkami a gitara je hotová.

Výsledky práce

Výsledkom tohto projektu je plne fungujúca elektrická gitara typu Les Paul s naturálnou povrchovou úpravou. Gitara má vďaka kvalitnému orechovému drevu dlhotrvajúci tón a vďaka kvalitným aktívnym snímačom je tento zvuk dokonale zachytený na zbavený rušivých elementov. Gitaru je možné využívať na štúdiové nahrávky, na koncertovanie je asi trocha ťažšia (váhou).

Užitočné rady

• V prípade, že batériu k aktívnym snímačov schováme pod kryt elektroniky, je dobré si do tela gitary zapustiť matice, aby sa drevo na mieste skrutky neopotrebovalo a teda aby sme nemali problém s vypadávaním zadného krytu.
• Použitie aktívnych snímačov má oproti pasívnym viacero výhod. Tými sú napríklad vyššia amplitúda signálu z gitary a teda hlasnejší výstup gitary. Aktívne snímače sú menej náchylné na rušenie a v neposlednom rade majú nižšiu hladinu šumu (výhoda do nahrávacieho štúdia). Nevýhodou je zrejme len nutnosť výmeny batérie po určitom čase.

Fotografie hotovej gitary