Competenza ingegneristica

La precisione è fondamentale

Martin Molin ha un grande progetto: perfezionare il design della sua “Marble Machine”, un congegno che emette musica grazie all’impatto in caduta di sfere in acciaio. E al contributo ingegneristico di SKF.

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Il musicista svedese Martin Molin ha dedicato gli ultimi sette anni alla creazione della Marble Machine, un ingegnoso, ma a suo dire impraticabile, strumento musicale.

“Per suonare va benissimo una chitarra, anche una tastiera MIDI è perfetta. Ma la Marble Machine è la peggior soluzione che si possa avere”, ammette.

Allora perché dedicare sette anni, se non di più, a sviluppare uno strumento così poco funzionale? In un certo senso Molin concepisce questa macchina più come un’opera d’arte che come un’opera ingegneristica e, non a caso, spesso la descrive come una scultura.

“La gente va ancora a cavallo, nonostante siano state inventate le automobili”, afferma. “Io desidero capire fin dove posso arrivare con il mio cavallo”.

Per apprezzare appieno l’inventiva di Molin bisogna illustrare brevemente la Marble Machine. Il suo aspetto ricorda quello di un telaio meccanico di epoca vittoriana, al cui interno sono contenute 2.000 sfere in acciaio, che Molin chiama biglie (marble), a cui si deve il nome della macchina. Il primo prototipo, costruito al volo come egli stesso sostiene, aveva ricevuto molte visualizzazioni online. Questo ha spinto Molin a crearne uno più sofisticato, dotato di una manovella ad azionamento manuale, che attiva i meccanismi che trasportano le sfere verso la parte superiore della macchina. Da qui, grazie alla gravità, le sfere vengono rilasciate in caduta tramite cancelletti e vanno a colpire lo strumento sottostante. Alcune cadono sui tasti del vibrafono per suonare determinate note, mentre altre cadono sulle percussioni.

Molin sostiene che è importante “suonare” la macchina, anziché limitarsi a premere un pulsante e farsi da parte. Le sfere cadono secondo un pattern musicale prestabilito che Molin contribuisce a rendere dinamico. “La melodia è programmata, ma è l’azionamento delle leve a renderla dinamica”, commenta. Questo permette a Molin di silenziare alcune sezioni per passare, per esempio, dalla strofa al ritornello. La macchina incorpora anche un basso, che egli stesso suona.

“Devono esserci sorprese ed errori”, sottolinea. “Voglio utilizzarla dal vivo, in modo che ad ogni concerto il pubblico ascolti versioni diverse della melodia”.

Molin dice che sta programmando la versione 3 e che, una volta perfezionata, intende inserirla tra gli strumenti della sua band, i Wintergatan, e portarla in tournée.

SKF feat. Wintergatan – The Marble Machine

Musica meccanica

La “macchina a biglie” è costituita da componenti standard ed è interamente meccanica, ovvero priva di parti elettriche o elettroniche. “Usando i motori elettrici, forse potrei eliminare il 60 percento dei componenti”, osserva. “Ma l’artista che è in me, dice che ha più senso farlo a modo mio”.

La gente va ancora a cavallo, nonostante siano state inventate le automobili. Desidero capire fin dove posso arrivare con il mio cavallo.

Martin Molin

La macchina presenta evidenti somiglianze con strumenti quali la pianola, detta anche autopiano, che era popolare all’inizio del 1900. Nell’ambito della sua ricerca, Molin ha visitato due musei di strumenti meccanici. “Questi strumenti affascinano le persone per circa un minuto, dopodiché subentra la noia”, sostiene. Per questo ha voluto che i meccanismi interni della macchina fossero a vista anziché nascosti dietro pannelli. “Voglio mostrare il cuore della macchina, perché mantiene vivo l’interesse delle persone”.

Questo esprime anche l’impressione di Molin di stare creando una scultura, anche se con parti in movimento che emettono musica. Si tratta di raggiungere un equilibrio tra arte e ingegneria, che per Molin è un tema ricorrente. Ammette di essere alle prime armi come ingegnere, ma sottolinea la sua propensione ad apprendere continuamente.

La sfida da affrontare è la questione dei tempi delle sfere. Per suonare a tempo, le sfere devono essere controllate con una precisione nell’ordine del millisecondo. “È una precisione superiore a quella raggiungibile da un musicista in carne e ossa”, osserva. Per un musicista, un leggero fuori tempo è considerato un effetto ritmico, il cosiddetto “feel” o “groove” o “emotion”, ma per una drum machine è considerato un errore.

Il musicista svedese Martin Molin è l’ideatore della Marble Machine, che emette musica grazie alla caduta di sfere di acciaio.

Rigore ingegneristico

Tuttavia, come dice Molin, è molto difficile realizzare un meccanismo che suoni con tempi assolutamente precisi. Per farlo si è in parte attenuto più rigorosamente ai principi dell’ingegneria, chiedendo aiuto a SKF e ad altri. “Ho capito quanto sia importante l’affidabilità”, commenta. “La macchina deve poter funzionare in modo efficiente, senza rompersi durante i concerti per non deludere il pubblico”.

Grazie all’aiuto di SKF e di altri, Molin sta imparando i principi ingegneristici fondamentali che lo aiuteranno a perfezionare la sua macchina. Pubblica regolarmente video su YouTube, in cui condivide le sue idee, i suoi progressi e gli ostacoli incontrati. Spesso i visualizzatori suggeriscono possibili soluzioni.

L’interesse generato dai post di Molin ha in parte attirato l’attenzione di SKF. Roger Emlind, un ingegnere SKF di grande esperienza, è diventato il principale collegamento tra l’artista e l’azienda. Si considera un banco prova e al tempo stesso una guida per Molin nel mondo dei prodotti SKF, che integra i principi dell’ingegneria tradizionale per risolvere i problemi non convenzionali creati dalla Marble Machine. (Maggiori dettagli nel riquadro).

L’approccio a tratti ingenuo di Molin fa sì che incappi in soluzioni potenzialmente rivoluzionarie ai problemi che si presentano. Una di queste si basa sul principio di Huygens, dal nome del fisico olandese del XVII secolo Christiaan Huygens, il quale applicò il pendolo per la misurazione del tempo e l’osservazione astronomica. “Sto progettando di applicare il principio di Huygens per regolare la potenza assorbita utilizzando la gravità”, spiega Molin.

Molin, inoltre, utilizza due grandi volani al posto della manovella, per regolare il passaggio delle sfere attraverso le varie parti della macchina. “Una parte interessante del tempo musicale è la capacità di far ruotare un singolo albero con un numero di giri molto preciso”, afferma.

Tra le altre cose, Molin è intento a perfezionare di continuo il design del cancelletto che rilascia le sfere in base ai requisiti della musica programmata. E sembra avere un rapporto di amore-odio con le “biglie”, che secondo lui hanno un comportamento “bizzarro”. Dice: “Mi ha sorpreso la variabilità di cui sono capaci. Sono fondamentalmente caotiche e creano scompiglio. Ma è ciò che mi propongo di risolvere nella versione 3”.

I componenti principali dello strumento sono le sfere in acciaio SKF di tipo standard.

Terza e ultima

Molin dice che la versione 3 della Marble Machine sarà anche quella finale. Non c’è ancora un modello funzionante, perché sta perfezionando le singole parti, come i volani e la trasmissione di Huygens, e inserendo pedali al posto della manovella, per avere entrambe le mani libere per suonare.

Molin ha anche iniziato a utilizzare la modellazione CAD 3D per progettare vari elementi (anche se non manca di aggiungere che carta e matita sono fondamentali).

Nonostante i sette anni di lavoro, Molin mantiene il suo entusiasmo per il progetto. Anche se non vede l’ora di concluderlo. “Voglio ultimarlo per dimostrare cosa significa non rinunciare ai propri sogni”.

Molin si è in parte attenuto più rigorosamente ai principi dell'ingegneria, chiedendo aiuto a SKF e ad altri.

Aiuto dietro le quinte

Roger Emlind ha alle spalle molti anni di esperienza in SKF e, prima ancora, in SAAB, ma, come dice, lavorare con Martin Molin è stata un’esperienza del tutto nuova.

“Non hai a che fare con un normale progettista di macchine; è desideroso di imparare, ed è consapevole dei propri limiti”, afferma.

La visione “l’arte prima di tutto” di Molin ha richiesto un approccio non convenzionale alla progettazione. Per Emlind, più abituato a trattare con ingegneri fatti e finiti, questo ha comportato una progettazione implicita dei cuscinetti.

Da quando SKF è entrata nel progetto, il ruolo principale di Emlind è stato quello di offrire a Molin approfondimenti e orientamento, compresi consigli sui prodotti SKF più idonei.

“La scelta dei prodotti ha richiesto solo pochi minuti”, commenta.
Oltre alle sfere in acciaio di tipo standard SKF, per la versione 3 saranno impiegati diversi prodotti SKF, tra cui pignoni, catene, cuscinetti Y e boccole. Il cuscinetto Y consente a Molin il posizionamento semplice e preciso dell’albero mediante due soli bulloni. La boccola offre un design più semplice dell’albero e tolleranze meno ristrette per fissare l’albero al volano e, allo stesso tempo, assicura il corretto posizionamento e riduce al minimo le vibrazioni.

Oltre ad aiutare a scegliere i prodotti giusti, Emlind ha messo a disposizione le proprie competenze e la precisione per eseguire calcoli dettagliati sul principio di Huygens. “Volevo capire se qualcosa poteva portare a una configurazione non corretta del sistema”, dice. “Un ingegnere deve porsi anche questo tipo di domanda”.

Pur essendo Molin un neofita nel mondo dell’ingegneria, Emlind dice di essere rimasto “sbalordito” dalla sua perseveranza e dalla disponibilità a condividere le sfide.

“L’intero progetto è una combinazione di arte e ingegneria davvero bella e interessante: ne sono rimasto affascinato”.

Negli ultimi sette anni Molin ha sviluppato la sua Marble Machine, uno strumento musicale che, per sua ammissione, è impraticabile.