1. Beschreibung des Objekts

1.1 Material und Aufbau

Bei „Sphäre 12/16“ handelt es sich um ein hohles doppelwandiges Kugelobjekt mit einem Außendurchmesser von 1,80m. Der Durchmesser der inneren Kugel beträgt 26cm weniger, so dass sich eine umlaufende Wandstärke von 13cm
ergibt. In diesem Zwischenraum finden 48 Tongenerator-Platinen von je ca. 5 mal 5cm Größe und 48 Lautsprecher Platz, sowie einige andere Komponenten, die diverse mechanische und elektronische Funktionen des Objekts gewährleisten. Bei Berührung der an der Innenseite der Innenschale angebrachten Kontaktflächen werden die Tongeneratoren ausgelöst; das Objekt wird also von innen bedient. Die Kugel selbst ist aus 8mm dickem Baustahl geschweißt, wobei ungefähr 1000 einzeln zugesägte Metallstäbe verarbeitet wurden. Sie besteht aus zwei getrennt hergestellten Halbkugel-Doppelschalen, die für die Benutzung oder Ausstellung des Objekts zusammengefügt sind. Mittels einer integrierten Hydraulikpumpvorrichtung wird die obere Hemisphäre für den Ein- und Ausstieg geöffnet und geschlossen. Für den Transport der Kugel sind die Kugelhalbschalen jederzeit separierbar.

Die Kugelschalen, wenn man sie als Ganzkugeln betrachtet, sind aus 18 Großkreisen geschweißt, nämlich 16 Längenkreisen und einem doppelgurtigen Äquator, an dem sich die Kugel muschelartig öffnet und der somit jeden der 16 Längenkreise in zwei Hälften teilt. Die Längenkreise sind durch insgesamt acht Breitenkreise miteinander verbunden (den Doppelring-Äquator eingeschlossen). Es bilden sich somit in der Vertikalen sechzehn Segmente, in der Horizontalen acht. Jede äußere Kugelhalbschale ist mit der inneren mehrfach verstrebt. Alle verarbeiteten Kreisformen besitzen jeweils 16 Ecken. Keiner der verwendeten Metallstäbe wurde gebogen; alle Teile sind geradlinig.

Die 96 Kontaktschaltflächen sind aus 2mm dickem Hasendrahtgitter hergestellt, wobei jede der quadratischen Maschenöffnungen ca. 2,5cm Seitenlänge hat. Aus Gründen der elektronischen Funktionalität ist die Hälfte dieser Schaltflächen freihängend angebracht, also nicht elektrisch leitfähig durch mehrere Plastik-Kabelbinder mit dem Kugelskelett verbunden, die andere Hälfte hat elektrischen Kontakt mit der Kugelkonstruktion selbst, ist dementsprechend stabil an den Stahlstäben befestigt und bildet zusammen mit dem Stahlskelett selbst einen einzigen elektrischen Pol.

Das Objekt ist speziell konstruiert worden, um mich oder eine andere eine Person mit einer Körpergröße von ca. 180cm im Innern aufzunehmen. Durch Körperbewegungen kann die Kugel ins Rollen gebracht werden. Beim Belasten der Innenschale hat der Spieler darauf zu achten, dass sein volles Körpergewicht punktuell nur auf die Stahlkonstruktion selbst oder auf diejenigen Kontaktflächen auftrifft, die nicht freihängend angebracht sind. Um diese Schaltflächen auch im Dunkeln und unter schneller Bewegung leichter von den anderen unterscheiden zu können, sind deren Mittelpunkte mit LEDs permanent hinterleuchtet. Die LEDs fungieren außerdem als musikalische Orientierungshilfe: Es wurden LEDS mit vier verschiedenen Farben verwendet, nämlich vier blaue, vier gelbe, vier grüne und36 rote. Die blauen LEDs markieren diejenigen Schaltflächen, die die Note C triggern, die grünen markieren das E und die gelben das G. Zusätzlich wurden hinter den durchleuchteten Maschen der Schaltflächen halbtransparente Papierflächen installiert, auf die der jeweils zugeordnete Ton notiert ist. Da die Kugelinnenschale praktisch vollständig mit den Kontaktschaltflächen für die Tongeneratoren überzogen ist, verursacht jede Berührung der Innenwand ganz unumgänglich einen Ton, jedenfalls sofern der Spieler mit der Haut eines beliebigen Körperteils Berührung zum Stahlskelett selbst oder zu mindestens einer der leitfähig mit dem Stahlskelett verbundenen Schaltflächen hat. Insgesamt sind 48 verschiedene Töne möglich, wobei jeder Generator im Moment der Tonerzeugung über eine weiße LED nach außen hin Licht abgibt. Der generierte Ton hingegen wird in Richtung des Kugelmittelpunkts geworfen. Darüber hinaus wird der Signalausgang eines jeden Tongenerators auf einer Platine zusammengeführt, die den Anschluss eines drahtlosen Mikrofonsenders erlaubt. So ist die Zuführung des Summe-Signals auf ein externes Mischpult möglich, wobei wahlweise ein zusammengeführtes Summesignal oder zwei getrennte Signale (eine Summe pro Hemisphäre) abgegriffen werden können.

Die Außenschale der Kugel ist nicht verkleidet. Wird die Kugel bedient, so ist der Spieler im Innern hinter der Stahlkonstruktion, der Elektronik und den Maschendrahtschaltflächen durch die Zwischenräume sichtbar.

Die elektronische Schaltung jedes Tongenerators besteht aus einem zweiteiligen System. Der erste Teil ist eine simple Sensorschaltung, bestehend aus zwei Kontaktpunkten und einem HEXFET-Transistor, der bei sehr geringem Basisstrom leitend wird und damit die Ausgangsstufe des zweiten Teils der Schaltung, des Generators selbst, triggert. Dieser Generator besteht im Kern aus einem 555-
Timer-Modul, der in der Lage ist, frequenzvariable Rechteckschwingungen zu erzeugen. Durch den Einsatz von Kondensatoren werden diese Rechteckkurven an den Flanken etwas geglättet, so dass das generierte Ausgangssignal einer Sinuswelle näher kommt, diese aber nicht perfekt erreicht.

Als tonales System wird das gegenwärtige westlich-abendländische verwendet, bei dem die Oktav in zwölf Halbtonschritte unterteilt ist. Jeder einzelne Tongenerator ist mit einem Frequenztrimmer ausgestattet, der eine recht genaue Stimmung jedes einzelnen Tons erlaubt. Eine Stimmung im Frequenzverhältnis ¹²√2 : 1 ≈ 1,05946309 ergibt bei 48 Tönen damit einen Tonumfang von genau 4 Oktaven. Da Töne unterschiedlicher Frequenz unterschiedlich laut wahrgenommen werden (was zum einen durch die Non-
Linearität des menschlichen Gehörs, zum anderen durch die unterschiedliche Dichtheit der Schwingungen bedingt ist) und da Lautsprecher unterschiedlicher Leistung verbaut wurden, befindet sich auf jeder Tongenerator-Platine ein weiterer Trimmer, mit dem sich die Lautstärke der einzelnen Töne individuell angleichen lässt.

1.2 Details zu Herstellungsprozessen

1.2.1 Vorbereitung

In einem ersten Schritt wurde mit Kreide eine Umrisslinie um meinen Körper gezogen, während ich auf dem Boden lag. Ich habe dabei auf der Seite gelegen, mit leicht angezogenen Knien und leicht gebeugtem Oberkörper. Das sollte die Grundhaltung sein, die ich einnehmen würde, wenn ich mich im Innern des Objekts befinde. Danach wurde die längste Strecke – vom Kopf bis zum Fußballen – gemessen und als Durchmesser der inneren Kugel festgelegt: 154cm. Um die Kugel eigenstabil zu machen, bin ich von Anfang an davon ausgegangen, dass sie doppelwandig sein muss. So wurde als Wandstärke 13cm festgelegt, genug Platz, um sämtliche Elektronik und die notwendige Mechanik in diesem Zwischenraum unterzubringen. Daraus ergab sich dann der Durchmesser der Außenkugel von 180cm.

1.2.2 Stahlkonstruktion

Bei meiner Suche nach geeignetem Konstruktionsmaterial bin ich recht schnell auf den kostengünstigen Baustahl gestoßen, der in Massen produziert wird und sich aufgrund seiner außerordentlichen Biege- und Bruchfestigkeit speziell für extreme Gewichtsbelastungen eignet. Des Weiteren lässt er sich aufgrund seiner Beschaffenheit sehr leicht und zuverlässig verschweißen.

Um eine Kugel zu schweißen, müssen viele geradlinige Elemente dieser Stahlstäbe in einer gewissen Gleichmäßigkeit miteinander verbunden werden. Ich habe mir daher die Kugel als ein Objekt vorgestellt, dass aus mehreren Ringen zusammengesetzt ist. Unweigerlich ist mir die geologische Einteilung der Erdkugel in Längen- und Breitenkreise in den Sinn gekommen, und ich habe mich entschlossen, meine Kugel auf Basis dieses Systems zu errichten. Da nur geradlinige Eisenstäbe zum Einsatz kommen sollten, war es an der Zeit, eine angemessene Anzahl an Ecken für jede Kreisform festzulegen. Zeichnerisch fand ich heraus, dass mir die Proportionierung des Sechzehnecks für die verwendeten Größenverhältnisse am harmonischsten erschien. Ebenfalls vorgegeben war die Notwendigkeit, ins Innere der Kugel zu gelangen. Zu Beginn war mir nicht klar, wie sich dieses Problem elegant lösen ließe. Ich habe mich daher entschlossen, und mich stattdessen darauf konzentriert, eine stabile Kugelform zu konstruieren, die aus zwei konzentrischen Schalen besteht. Somit war gegeben, dass jeder verarbeitete Längenkreis bereits ein Doppelring sein musste. Ich habe mit Kreise und Filzstift auf flachem Boden Konstruktionen in Originalgröße angefertigt und die Metallstäbe dementsprechend zugesägt: 16 Stäbe für den äußeren Ring, 16 für den inneren und 16 Verbindungsstreben, um die beiden Ringe zusammenzuhalten. Darüber hinaus musste jeder Kreis mit weiteren 16 Streben versehen werden, um ihm formstabil zu halten. Für jeden Doppelring wurden also 80 Metallstäbe verarbeitet.

Bei einem Außendurchmesser von 1,80m hatte ich das Problem in Erwägung zu ziehen, dass das Objekt durch die schmalen Türen der Arbeitsräume passen musste, um am Ende nach draußen transportiert werden zu können. Es war also unumgänglich, das Objekt aus zwei unabhängigen Hälften zu konstruieren, die sich für den Transport zerlegen lassen. Ich habe mich also entschlossen, einen doppelgurtigen Äquatorialring zu verwenden, an dem die beiden Hälften zusammenfügbar sein würden.

Nachdem ich die zehn Doppelringe geschweißt hatte, wurden acht von ihnen halbiert. 14 von diesen 16 halbringen wurden daraufhin geviertelt. Jede der Kugelhalb-Doppelschalen wurde daraufhin wie folgt hergestellt: Ein Ganzring (ein Gurt des Äquators) lag flach auf dem Boden. Ein Halbring wurde mit seinen offenen Enden so auf den Ganzring aufgesetzt, dass er orthogonal auf ihm stand und zwei gegenüberliegende Ecken des Äquators berührte. Die Rechtwinkligkeit wurde mit einer Wasserwaage und einem Senkblei festgestellt. In der richtigen Position gehalten, wurde er zunächst punktuell verschweißt. Nacheinander wurden nun die Viertelringe aufgesetzt, jeweils eine verbleibende Ecke des Äquators mit der obersten Ecke des installierten Halbrings verbindend. Zwei kurze Stücke Stahl-Hohlrohr mit ca. 6cm Durchmesser und 3mm Stärke wurden so vorbereitet, dass sie an den beiden Schnittpunkt aller Kreisformen, also am obersten Doppelpol, zusätzliche Fläche fürs Verschweißen zur Verfügung stellen würden. Nachdem alle Viertelringe eingesetzt und verschweißt wurden, wurden die Schweißpunkte verstärkt und zusätzlich insgesamt 32 kurze Stahlstäbe an den Berührpunkten zwischen den aufgesetzten Doppelringen und dem Äquator-Doppelring zum Zwecke der Stabilisierung hinzugefügt. Jetzt war es an der Zeit, die Doppel-Meridiane durch Breitenkreise  miteinander zu verbinden. Dies geschah durch stückweises Verbinden jedes Ecks eines jeden der aufgesetzten Meridiane mit dem entsprechenden Eck des nebenliegenden Meridians. Die Breitenkreis-Segmente wurden sowohl zwischen den inneren als auch zwischen den äußeren Meridianen eingesetzt und verschweißt.

Jede Hemisphäre besteht also aus exakt 480 geradlinigen Einzelteilen.