¶ Impressionen
¶ Unser Vorhaben:
¶ Bewegliches „Spielzeug“ II - mechanische Geräte
Mechanische Apparate, handgeschnitzte Getriebe, einfache Übersetzungen und alternative Energien:
Leonardo lässt grüßen… werden wir also wieder Erfinder!
“Die ersten Elemente der technischen Mechanik müssen in unseren Lehrplan aufgenommen werden. … Ohne das lebt der Mensch eigentlich immer in einer ihm unbekannten Umgebung.” Rudolf Steiner (GA 302, S. 72) -
Wer hat, bringe seinen Laptop mit. Er könnte u.U. für interaktives Arbeiten nützlich sein.
¶ Leonardo da Vinci: Was erfand er wirklich?
Ein kurzer Fernsehbeitrag “Terra X” für den schnellen Überblick.
¶ Fortschreibung des Themas “eine Bewegung erzeugt eine andere”
Der Vollständigkeit halber erscheint es angemessen hinzuschauen, wie ein 10./11.-Klässler an die „Beweglichkeitsthematik“ herangehen wird. Hier kommen Aspekte wie Präzision und Maßhaltigkeit hinzu. Die Mechanik lässt sich verfeinern, mehrere Bewegungsabläufe lassen sich koordinieren, Bewegungsrichtungen mehrfach umlenken, Kräfte durch Übersetzungen ausgleichen. Zusätzlich kann das gesamte Projekt auf kleinstem Raum mehrdimensional komprimiert werden. Interessante Objekte sind hier der Chronometer, oder eine endlos laufende Kugelbahn. Spannend wird der Einsatz anderer Materialien sein, vielleicht beim Bau einer kleinen Dampfmaschine, die dann den Antrieb eines Bootes oder Wagens ermöglicht… Spannend wird es auch sein, wenn ein Antrieb gefunden wird, der dann zumindest für eine zeitweise selbstständige Automobilität sorgt. (Bewegung, S. 22)
Mit diesen Zeilen schlossen wir die Darstellung über bewegliches Spielzeug und ließen mehr oder weniger unbewusst eine Lücke entstehen zwischen den 7./8.- und den 11.- Klässler:innen. Als Ausblick war das aber durchaus sinnvoll und angemessen. Diesen Blick in die Zukunft tun die Schülerinnen und Schüler durchaus, Oberstufenfachlehrer:innen eröffnen ihnen diesen. Die Klassenlehrerzeit ist vorüber, jetzt gehe es „richtig“ los. Das wird oft so benannt, gleichzeitig hört man aber auch die Stimmen, die sagen, dass es jetzt noch mal von vorn losgehe, im Grunde wie mit dem ersten Schuljahr.
¶ Lebensalter und Entwicklungsphasen
Beides ist durchaus richtig. Jetzt wird man sich entwicklungsmäßig auf der Ebene des intellektuellen Denkens bewegen, sieben Jahre zuvor war es der Bereich des Fühlens, des seelisch Bewegten, den das Kind als einen neuen Erlebnisraum betrat. Bei seinem ersten Rubikonerlebnis trat das Kind fühlend der Welt gegenüber, als es die Vertreibung aus „seinem“ Paradies erleben musste, bei seinem zweiten Rubikonerlebnis mit etwa 11⅔ trat es erkennend der Welt gegenüber, ganz im Geiste von Entdeckungen und Erfindungen. Das nächste Rubikongeschehen (Ich-Einschlag) bahnt sich mit 16⅓ an (Pazival): jetzt wird es darum gehen, der Welt handelnd gegenüber zu treten und eine Aufgabe übernehmen. Gleichzeitig mit dem Gestaltungsswillen die innere Bereitschaft Fehler zu machen.
Die Jahrsiebenschritte des Erdenlebens kennzeichnen jeweils den Moment einer Ankunft auf einer „neuen“ Lebensebene. Dem tatsächlichen Entwicklungsschritt auf die nächste Stufe geht jeweils eine „Reifung“ voraus. Äußere Lebensbedingungsfaktoren beeinflussen diesen Prozess zwar, im Grunde ist es aber einer, der einer komplexen inneren wie äußeren Ordnung folgt. Die Zeitstruktur ist fest, das Tempo, in dem gelebt wird, ist in sich konsequent. Alles hat seine Zeit. Dieser Spruch hat Gültigkeit.
Kollisionen, Ungenauigkeiten, Abweichungen ergeben sich erst, wenn sich ein starres System von Bedingungen und Regeln der sich entwickeln wollenden organisch lebendigen Beweglichkeit entgegenstellt.
Frage: Die Wesensglieder sind zunächst noch nicht geboren und hängen anfänglich alle zusammen wie Hüllen um den physischen Leib. Haben sie aber dennoch schon ihre „Zeitstruktur“? Ihren Rhythmus, der schon da ist, dem sie aber noch nicht von sich aus folgen können?
Daraus würde sich ein Vierschritt ergeben:
1. Ankunft 2. Herantasten und Kennen lernen 3. Erkennen und Prüfen 4. Reifen und Konzeption
¶ Sympathie - Antipathie
Jedes Lebensalter hat seine Spezialität, seine besonderen Entwicklungsaufgaben und Herausforderungen. Dann kommt noch hinzu, dass alles Teil der großen Pendelbewegung ist, die sich als Sympathie und Antipathie darstellt, die manchmal einen Totpunkt hat, an dem die Bewegung umschwingt. Das ist der Moment einer totalen Schwerelosigkeit, der höchste Punkt, den wir auf der Schaukel erreichen können, alleine, den Überschlag kann man nur zu zweit schaffen. Aber den streben wir ja nicht an. Ebenso kommt im lebendigen Seelenleben die Hemmung nicht vor. Man würde eher von einem Innehalten sprechen. Das Pendel schwingt durch. Irgendwo greift das Ich dann ein. Ist es am Totpunkt? Am Tiefpunkt? Sehr spannend. Manchmal hat es auch keine Chance, will und will, kann aber nicht, dann übertreiben wir es mit der Sympathie oder der Antipathie, je nachdem. Meist geht dann irgendwas zu Bruch oder es wird übergestaltet, überformt, jedenfalls irgendwas über die Maßen. Oder wir tun uns weh oder verletzen uns oder bekommen einen Schlag. Dann ist erstmal Feierabend.
¶ Lebensrhythmen
Dann haben wir noch Tag und Nacht, dass wir einschlafen und aufwachen, unsere Themen mit auf die himmlische Reise schicken und am Morgen doch eine Lösung mitbringen, die nicht von uns ist, auf die wir vielleicht gar nicht gekommen wären. Astral- und Ätherleib kommt die Aufgabe zu, sich ordnungsgemäß zu trennen. Wie alles, muss man auch das lernen, damit es hinterher einfach so klappt. Atmen muss man lernen, tut man zwar, wenn man geboren wird und lebt, der erste große Ausatmer, begleitet von Gebrüll. Alles Neue ist anstrengend und wir sind einfach nur Wille, durch und durch, deshalb müssen wir häufig und tief schlafen. Auf der Engelswiese sind wir ja noch zu Hause und anfangs sind wir mehr und länger "oben" als hier unten. Das "Wachen" bekommen wir schnell raus, denn wir haben einen Sack voller Pläne, Vorhaben, Ideen, Aufträge, die ja alle in Angriff genommen werden wollen. Deswegen entwickeln wir uns ja, ob wir wollen oder nicht. Alle Entwicklung geht vom Kopf aus, das ist klar, aber die Erziehung kommt dem entgegen. Alles, was wir tun, erzieht uns, auch das Werkstück. Ja, dann gibt es die Erziehungsberechtigten, die bereiten uns so manches Problem, das wir ohne sie nicht hätten. Aber wir brauchen sie, gäbe es sie nicht, hätte unser Ich nichts, an dem es sich reiben könnte, immer in diesen "Pausen" wenn es umschwingt, das Pendel, wenn das Ich lernt, seinen Job zu machen, zu testen, sich anzunähern, provozieren, ausprobieren, dann immer wieder zu prüfen, zu erkennen, sich seiner selbst bewusst zu werden. Nein, die Zeit ist nicht unendlich, ganz und gar nicht. Sieben Jahre sind sieben Jahre, ungefähr, aber doch verlässlich annähernd gleich. Manchmal geht das Leben schneller, besonders bei Menschen, die nicht so viel Zeit auf ihrer Lebensuhr haben, aber das weiß man ja vorher zum Glück nicht. Zeit verplempern ist generell ungünstig. Menschen, die Zeit verplempern sind für ihre Kinder kein brauchbares Gegenüber, Eltern nicht, Lehrer schon gar nicht. Die ersten wollen wir nachahmen, den zweiten wollen wir nachfolgen. Aus Kindersicht ist das manchmal zum Haareraufen.
Die Frage war ja, ob es diese Vierteilung gibt, die später mal unseren Wesensgliederapparat funktionieren lässt, also vier Runden Astralgeschehen, jeweils zweimal am Tag Verbindung eingehen mit dem Ätherleib, einmal raus, einmal rein, jeweils 7 mal, dann ist der Impuls, den das Ich gesetzt hat genügend durchrhythmisiert, dass er vergessen werden kann, im Ätherorganismus wohlgemerkt, da kann er auch erinnert werden, was Kenntnis war, kommt als Fähigkeit wieder, was Fähigkeit war wird Fertigkeit, nach einer Zeit entwickelt sich das zu einer Haltung, einer inneren Haltung. Da, wo es nicht geklappt hat, kommt es zu Störungen, die wir zunächst nicht bemerken, die sich aber zu Wort melden in unseren 40er Jahren. Plötzlich sind da Störungen, die wir vordem nicht kannten, die uns jetzt aber durchaus beschäftigen müssen, weil sie uns das Leben gehörig durcheinander bringen können.
¶ Gibt es eine Vierheit?
Die Frage war aber nach der Vierheit. Das letzte Viertel, das ich Reifung genannt habe ist die Ruhezeit, in der sich der Mensch auf das nächste Level vorbereitet und sich dann anfängt hineinzudenken in das, was auf ihn zukommt. Nachdem er schulreif geworden war, lernt er alles Mögliche kennen, sein Lehrer vermittelt ihm das, der bereitet ihm alles so auf, dass es seine Gefühlsebene erreicht, liefert ihm seelisch verwertbare Bilder, die er dann nächtens mitnehmen und seinem Engel präsentieren kann. Dann knallt das Ich rein. Der kleine Mensch tritt der Welt fühlend gegenüber, Dann mit 11 der zweite Einschlag, jetzt erkennt er die Welt. In der ruhenden Reifung mit dem Klassenspiel geschieht der Übergang in die Oberstufe. Jetzt kommen neue Inhalte komplexerer Natur, in die der junge Mensch sich hineindenkt. Die Bilder haben ausgedient, sie wirken jetzt nach. Jetzt sind es die Strukturen, die durchschaut und erkannt werden wollen, für so einen richtigen Gehirnakrobaten kein Thema, von wegen, weit gefehlt.
Der Ich-Einschlag steht noch aus, die Aufgaben, die es zu bearbeiten und zu lösen gilt stehen noch nicht zur Debatte. In diesem Alter der 9./10. Klasse ist es die Idee, die einer komplexen Struktur zugrunde liegt. Es kommt darauf an, die Einzelteile zu isolieren und voneinander getrennt zu verstehen, ehe daraus ein größeres Ganzes mit seinen vielschichtigen Anforderungen in Angriff genommen und gebaut werden kann.
Ein zweites isoliertes Element neben Antrieb und Hemmung sind Umsetzung und Umlenkung in einem Getriebe. Spielen, Tüfteln, Ausprobieren, Scheitern, alles ist erlaubt und muss geübt werden, ehe die Aufgaben in "echt" gesucht und ausgewählt werden. Aus diesem Grund: Angler und Haspel. Wer weitergehen will, kann das gerne tun. Selbst. Individuell, individualisiert.
¶ Die Herangehensweise
Ich erinnere nicht genau das Jahr, wohl aber den Ort, Stuttgart. Im alten Saal, der gleichzeitig einmal als Turnhalle diente gab es eine Profilbretterrückwand auf der Längsseite, die wohl gegen Bälle schützen sollte, auf jeden Fall hohl und ungedämmt war und perfekte Aufhängemöglichkeiten für Wanduhren bot. Davon gab es zur Tagung viele und alle funktionierten wohl, jedenfalls tickten sie, durch die hohle Wand gut verstärkt. Die Tonhöhen waren vielstimmig, die Taktfrequenz sehr individuell. Allein beim Zuhören ergaben sich wunderbare Entwicklungen. Der Saal war voll von Tagungsteilnehmern der Werklehrertagung, es sollte einen Vortrag geben. Die Worte von vorn und das Ticken im Rücken waren schon ein ziemliches Kräftemessen, jedenfalls solange, bis ein Kollege sich ein Herz fasste und eine Uhr nach der anderen zum Stillstand brachte, vorsichtig und effektiv. So wunderbar diese Stücke gearbeitet waren, so nervig war es, ihnen zuhören zu müssen.
Uwe Bosse hat den Arbeitsprozess, die Entwicklungsstufen, auch seine eigenen Erfindungen anschaulich und nachvollziehbar in dem Buch von Michael Martin dargestellt. Seinen Aufsatz haben wir hier im Wiki wiedergegeben.
Die ersten Anfänge auf dem Weg zur “Uhr” waren schnell gemacht: eine mächtige Antriebswelle drehen, verschiedene Zahnräder, die schon sehr genau sein mussten, dann eine verstellbare Hemmung dazu konstruieren. Immer wieder galt es die Fragestellung zu prüfen: funktioniert das, was ich mir überlegt habe. Es ging ja um die Altersgruppe 9/10. Dann entdeckte ich, was ich bisher überlesen hatte: es ging in dem dargestellten Aufsatz um einen Technologiewahlkurs und nicht um einen regulären und alltäglichen Werkunterricht.
Die zu erwartende Komplexität ließ mich dann doch bei der Zielbeschreibung bescheidener werden, aber nicht nur, weil ich mir lebhaft vorstellen konnte, wie ein Kurs in der Altersgruppe bröckeln würde, was Aufmerksamkeit und Anwesenheit angeht. Ein solches Thema lässt sich nicht mal ebenso einfach bewältigen, da braucht es eine lange eigenfaszinierte Einarbeitung ins Uhrmacherhandwerk. Wir sind allerdings Werklehrer und bilden auch keine Uhrmacher aus.
Genial war dann der Angler, den Uwe wohl als Einstieg ins Thema “erfunden” hatte und den mein Kollege Horst Wächter seinerzeit während des Kurses in Stuttgart gebaut hatte und der jahrelang die Toilettenzeiten in unserer Remscheider Werkstatt regelte.
Der Angler mit seiner Schnur, dem Gewicht und dem Verbotsschild versinnbildlicht das Prinzip der “Hemmung”, so dass man sich emotional angesprochen fühlt und den “Rest”, der dann noch zur Uhr fehlt versteht und gedanklich ergänzen kann. Die Uhr, wie sie so bescheiden in Stuttgart vor sich hingetickt hat, ist zwar durchschaubar aber für einen Jugendlichen eine unglaubliche Überforderung, wenn es ums Bauen geht. Die Kunst des Lehrers besteht darin, den Inhalt so einzudampfen und zu reduzieren, dass er von einem Schüler ergriffen und erfolgreich bearbeitet werden kann. In der Pädagogik nennt sich das versachlicht “didaktische Reduktion”, nachdem eine “didaktische Analyse” erfolgt ist. Daneben steht die Methodenanalyse. Manchmal ist es aber auch nur ein genialer Einfall, den man als Lehrer hat.
Das nächste Thema war der “Sandantrieb”, den kleine Kinder schon von den Spielzeugen im Sandkasten kennen. Der Sandvorrat, so der Gedanke, lässt sich mit einem Akku vergleichen, er liefert Energie, solange er geladen ist, ist er leer, steht das Rad still. Mit dem "Turner" hatten wir im vergangenen Jahr schon ein Beispiel gebracht, das wir jetzt optimiert und funktionsfähig ausgebaut haben.
An einem Fluss ist in der Regel immer strömendes Wasser da, in Trockenzeiten hilft an einem Bach ein Teichreservoir. Übertragen auf den Sandantrieb bedeutet dies einen genügend großen Vorrat, der als Puffer in einem Produktionsprozess, denn um den geht es ja letztlich, dienen kann. Der Sand ist nicht einfach da, er muss angeliefert werden. Der Verbrauch lässt sich regeln, allerdings erfordert eine höhere Leistung einen größeren Verbrauch, der Vorrat schrumpft schneller, der Akku ist früher leer.
Naheliegend ist der Gedanke an einen Kreislauf: der heruntergerieselte Sand wir nach oben befördert und in den Behälter eingefüllt. So wird der Prozess nicht unterbrochen, theoretisch. Kran, Förderband, Bagger, Schöpfwerk, alles Möglichkeiten, zu denen Leonardo sich schon Gedanken gemacht hatte. Eine unglaubliche Menge an Funktionsskizzen hat er in seinem Büchlein verewigt. Vieles blieb eine skizzenhafte Idee, einiges schaffte es technisch realisiert und nutzbar gemacht zu werden.
Dem Perpetuum Mobile haben wir uns früher schon zugewendet, verlockend ist es immer wieder. Dass das Sandrad gleich eine Schraube mit antreiben könnte, die den Sand wieder nach oben befördert, mussten wir nicht ausprobieren. Es brauchte zusätzliche Energie, um eine Archimedische Schraube oder die hydrotechnische Vorrichtung Leonardos anzutreiben, vermutlich eine Kurbel.
Dass die Idee eines geschlossenen Sandkreislaufs zu viele Schwachstellen haben würde, war schnell klar und wurde deshalb auch nicht weiter verfolgt. Der Sand würde einfach von Hand in den Kanister gegeben oder geschüttet werden müssen, so einfach. Logisch auch, dass der Funktionsprozess würde unterbrochen werden müssen. Wenn der Tank eines Autos leer ist, bleibt es stehen. Man muss tanken. Dann kann die Fahrt fortgesetzt werden. Diese Binsenweisheiten müssen immer wieder neu erkannt werden.
Das Sandrad würde einen Antrieb liefern, solange es Sand gibt. Dieser einfache Zusammenhang ist gut praktisch umzusetzen.
Für die Schrauben haben wir Glasmurmeln und kleine Eisenkugeln zur Beförderung gewählt. Durch den Schrägstand, etwa 45°, dann funktioniert es sicher, lässt sich der Aufwärtstransport durch Kurbeln realisieren. Der Antrieb kann direkt auf die Achse oder durch Umlenkung eines Riemens erfolgen.
Das Getriebe ist ist das letzte Funktionsteil. Blicken wir auf die “Uhr” zurück, finden wir ein sehr verschachteltes System verschiedener Über- und Untersetzungen. Handwerklich beeindruckend ist das Zählwerk einer mechanischen Haspel, dessen Übersetzung aus einer Schnecke und einem Zahnrad besteht, beides handgeschnitzt. Wir übertragen die Bewegung auf eine waagerechte Ebene. Ein Dübelzahnrad treibt eine Reihe CNC-gefräster Zahnräder an. Diese spannen eine Holzfeder , die wiederum eine Kupferschale anschlägt.
Dampfmaschinenantrieb
¶ Werkstücke zur Vorbereitung
¶ Der Angler
“Angeln verboten” - Schilder sind geduldig. Den Angler kümmert der Hinweis nicht, er wirft seine Angel aus, nicht immer ganz geschickt, auf jeden Fall verheddert sie sich und die Angelschnur wickelt sich um den Pfahl, an dem das Schild befestigt ist, wieder und wieder.
Der Antrieb
Ein Faden wird einmal um die Achse gewickelt, auf der der Angler steht. Beide Enden sind so beschwert, dass das eine Gewicht den hängenden Faden nach unten zieht und den Angler sich dabei um seine eigene Achse drehen lässt.
Die Lagerung
Es gibt zwei Möglichkeiten der Lagerung: ein 2mm Metallstab in einer 3mm Hülse oder ein 8mm Holzdübel in einem Kugellager in einer 22mm Bohrung. Beides funktioniert, das Kugellager läuft allerdings leichter und der ablaufende Faden hebt die Figur durch die Drehung nicht aus der Lagerung.
Die “Angel”
Beim Auswerfen wickelt sich die Angelschnur um den Pfahl und auch wieder zurück. Hier wirken die Kräfte aus der Rotation. Der “Fisch” oder vielleicht besser der “Köder”, denn der Angler hatte ja bisher noch kein Glück, muss ein gewisses Gewicht haben, das sich schleudern lässt. Ist die Angelschnur wieder frei, dreht sich der Angler ein weiteres Mal. Dieser Vorgang einmal drehen, aufwickeln, abwickeln wiederholt sich genau in dieser Reihenfolge so oft, bis die Schnur abgelaufen ist, de schwerere Gewicht unten und das leichtere oben angekommen ist. Soll es weitergehen, muss das “Werk” wieder aufgezogen werden. Je länger der Faden, desto länger die Laufzeit.
Die Bedingungen
Es gibt ein ganzes Bedingungsgefüge, das sich in einem sehr empfindlichen Gleichgewicht befinden muss, damit das Zusammenspiel funktioniert: das Gewicht der Anglers, die Lagerung, die Schnurführung, die Reibungsverluste, die Länge der Angel, die Länge der Angelschnur, das Gewicht des Köders, die Gewichte des Antriebs. Hier muss man sich herantasten, tüfteln und immer wieder ausprobieren.
Das Phänomen
Wir sehen, das eine Bewegung gestört, unterbrochen, gehemmt wird, allerdings nur so, dass diese Hemmung für eine gewisse Zeit (aufwickeln, abwickeln) bestehen bleibt, dann wird die Bewegung fortgesetzt, eine Umdrehung des Anglers. Die gleichmäßig fortlaufende Bewegung wird getaktet, ohne dass dabei die Ganggenauigkeit etwa eine Rolle spielt. Manchmal verheddert sich auch die Angelschnur. Das Prinzip allerdings ist gut zu durchschauen. Im Grunde stellt der Angler eine “Uhr” dar, ohne den Anspruch zu haben die Zeit anzeigen zu wollen. Er ist aber durchaus ein funktionierender Zeitmesser, etwa für eine bestimmte Pausenlänge. Dass er das Zeug zu einer richtige Uhr hat, lässt sich durchaus vorstellen.
Der Materialbedarf
- ein Stückchen Lindenholz, ca 15cm, luftgetrocknet, vorgespalten
- Holzdübel 8mm
- Inliner Kugellager 22mm/8mm/7mm (Durchmesser außen/innen/Höhe)
- Schweißdraht 2mm
- 3 Einschlaghülsen 3mm x 10mm
- stabile Schnur (für Mechanik)
- dünner Faden (für Angel)
- Schraube (als Köder)
- 2 Gewichte
- Holzplatte, Baumscheibe
- 2 Schrauben (zum Befestigen)
- Holzleim
Werkzeug
- Handschnitzmesser
- verschiedene Bohrer
- Kombizange, Seitenschneider
- kleiner Hammer
- Akkuschrauber
- Schraubzwinge
Der Arbeitsaufwand
Wir gehen davon aus, dass man etwa 3 Zeitstunden braucht, um ihn herzustellen, so dass er funktioniert. Für das Schnitzen des ca. 15cm großen Figürchen aus einem Lindenstück braucht es eine Stunde.
Grundsätzlich empfiehlt es sich, die Schnitztechniken neu einzuführen oder in Erinnerung zu bringen. Einführung Handschnitzen ab Minute 4:00
¶ Der Schneckenantrieb: Handschnitz trifft CNC
Das Alter der abgebildeten Haspel kann nicht genau angegeben werden, es handelt sich aber wohl um ein handwerklich gefertigtes Einzelstück. Die Schnecke auf der Antriebswelle treibt ein Zählwerk an, das auf der Oberseite abgelesen werden kann. Zusätzlich sitzt auf der unteren waagerechten ein Dorn, der eine "Holzfeder" spannt, die dann ein akustisches Signal gibt, wenn das Zählwerk auf die nächste volle Zahl springt.
Zum Nachbau der Mechanik haben wir Linde benutzt, die zunächst gedrechselt und dann geschnitzt wurde. Falsch eingeschätzt haben wir nur den Neigungswinkel der Schnecke, da bis zu dem Zeitpunkt nur ein Handyvideo vorlag. Bei der oberen Welle ist jetzt deutlich zu erkennen, dass die Schneckengänge nahezu senkrecht stehen müssen. Liegen sie zu flach, sehen sie zwar schön aus, funktionieren aber nicht.
Deshalb gab es einen zweiten Versuch.
Mit Handschnitzmesser, Raspel, Feile und Schleifpapier lassen sich die Formen gut bearbeiten. Messen und berechnen hilft nicht weiter, das ganze braucht genügend “Spiel”, um zu funktionieren. Das die Bewegung sehr langsam ist, kann man gut mit Weichholz arbeiten, Fichte, oder eben Linde. Wenn die “Gänge” und “Zähne” gut ineinandergreifen läuft es, auch ohne Schmierung. Dann haben wir als Übergang ein “Dübelzahnrad” eingefügt, wie wir es früher schon bei einigen Spielzeugen eingesetzt hatten, besonders hier ab 09:59.
Jetzt wurde es spannend: wir hatten zwei Größen CNC gefräster Zahnräder aus Multiplex. Die Zähne fügten sich ineinander, glücklicherweise passten sie auch genau zum “Dübelzahnrad”, zufällig hatten sie das gleiche “Maß”. Gelagert werden sie in Inliner-Kugellagern, die sich in die 22mm Bohrung einpressen lassen und auf einer 8mm Maschinenschraube sitzen.
Eine ganze Weile hat es gebraucht, bis eine Idee auftauchte, wozu sich diese Mechanik verwenden ließe.
Langsamkeit und Kraft schaffen es, Spannung aufzubauen, die sich dann in einem bestimmten Moment entlädt. Die “Feder” ist in diesem Fall eine Buchenleiste, an deren Ende ein “Hammer” sitzt, der ausholt und jetzt, nach einigen anderen Versuchen eine Kupferschale anschlägt. Der Name dieser Erfindung: das Plingotron
Ob es sich auch über ein Seil antreiben lässt, gleich dem Schlagwerk in einer Uhr mag noch “erfunden” werden.
¶ Turner
Der Turner war unsere erste Sandmaschine zu der wir durch Maik Kadner aus Berlin inspiriert wurden. Es ist ein geschlossenes System. Der Sand wird einfach durch Umkippen des Kastens zurück in den Vorratstrichter geleitet. Die “störenden” Bewegungen des Turners verursachen die Richtungsänderungen beim Lauf des Sandrades.
¶ Sandmaschine
Rieselnder Sand als Antriebsmittel ist per se keine wirklich zukunftsweisende Energiequelle, da der Verbrauch aufgrund des geringen Sandkorneigengewichts relativ hoch sein wird, je nachdem, was angetrieben werden soll. Am geringsten ist der Verbrauch, wenn sich nur eine dünne Pappscheibe auf der Welle mitdrehen soll. Da lassen sich gut optische Versuche durchführen, die dann für ein paar Minuten beobachtet werden können. 1 Liter Sand ist dann schon recht ergiebig.
Soll die Antriebswelle dazu dienen, eine Schnur aufzuwickeln, an deren Ende gar eine Last angehängt ist, reicht die “Akkukapazität” von 1 l Sand nicht aus, jedenfalls nicht zum Hochziehen der Last bis auf die gewünschte Höhe. Der Durchlauf muss deutlich erhöht werden, was zwar die Leistung steigert, die “Reichweite” aber gering hält. Der Vergleich zu akkubetriebenen Elektroautos ist schnell gezogen. Ebenso ist sofort klar, dass ein größerer Akku von 5 l Sand merklich schwerer ist und dass dies bei Elektroautos sehr ins Gewicht fällt.
Die Einsatzfähigkeit im stationären Bereich ist sehr vielfältig. Ein Kran würde mit einer Füllung mehrere Hubgänge leisten können. Ebenso ließe sich aber auch ein “Hammerwerk” antreiben, wobei sowohl auf die leichte Bauweise der “Nockenwelle” als auch auf die reibungsarme Lagerung des Hammerarms geachtet werden muss. Es lässt sich schon bei mittlerem Energieeinsatz eine beachtliche Laufzeit von bis zu 6-7 Minuten erzielen. Je höher die Schlagfrequenz, ums kürzer die "Akkulaufzeit".
Der Plingomat lässt sich vermutlich zu einem Metronom perfektionieren, wenn man die Zeiten genau einstellt. Möglicherweise lässt er sich au erweitern zu einem automatischen Xylophonapparat. Mit wenigen Handgriffen lässt sich die Sandmaschine zusätzlich in einen Kran für leichte Lasten umbauen - ein Akku für mehrere Geräte, die mobile Technologie, zugleich ein "Multitool" auf der Höhe der Zeit.
¶ Kugeltreppe (Archimedische Schraube)
Eine archimedische Schraube zu schnitzen ist eine Herausforderung für sich, denn die zentrale Achse, die für die Stabilität sorgt, verschwindet zunehmend. Je tiefer die Rinne ausgearbeitet wird, desto fragiler wird das ganze Objekt. Verfolgt man dann noch die Idee, dass Wasser oder Kugeln aufwärts transportiert werden sollen, bleibt nur die Möglichkeit, das Ganze zu verkleiden. Deshalb wurde ein anderer Weg gewählt und die Schraube einfach als Windspiel aufgehängt.
Lärchenbretter wurden zu Leisten in 150x20x10mm gesägt, gehobelt, zentral mit 8mm gebohrt, an einem Ende zunächst diagonal einseitig schräg abgeschliffen, auf eine 8mm-Gewindstange aufgefädelt und mit zwei Muttern stramm fixiert.
Die Verglasungsfolie schafft eine steife, transparente Außenbegrenzung, an der die Kugeln entlangrollen können. Erste Kurbelversuche bei etwa 45° zeigen, dass es zwar aufwärts geht, dass aber zum Zentrum der Schraube hin die Stufen noch zu hoch und die Kugeln abgelenkt werden. Eine etwa 5cm breite parallel zur Unterkante stehende Fläche ist nötig, um da Abhilfe zu schaffen.
Es entsteht eine Rollbahn, auf der die Kugeln zügig aufwärts rollen. Die Neigung der Schraube und die gleichmäßige Drehung sorgen für einen kontinuierlichen Transport. Dieses Prinzip wurde in den Niederlanden angewendet, um das permanent steigende Grundwasser auf verschiedene Graben- und Kanalniveaus zu heben, so dass es bei Ebbe ins Meer ablaufen konnte. Den Antrieb lieferten Windmühlen. Fluttermühle 1 oder Fluttermühle 2in Nordholland/ Friesland.
Den Antrieb haben wir für diese Schraube so gewählt, dass ein gespannter und über ein Kugellager umgelenkter Gurt indirekt die Schraube in Bewegung setzt. Oben werden die Murmeln ausgespuckt und rollen durch ein Loch zurück ins System.
¶ Die Schlauchschraube
Ausgangspunkt war die Frage: Wie bekommen wir den Sand zurück in den Behälter? Im Anfang war es nur ein Versuch: ein Stück Schlauch, ein paar Hölzer, eine Achse und dann nochmal derselbe Fehler wie bei den Schneckengängen: sie lagen zu flach. Anders ausgedrückt: die Zahl der Windungen auf einem Meter Strecke war viel zu gering. Eine Beförderung in die Höhe, das war der Plan würde nicht funktionieren.
Dann kam die Idee auf, den Radius der Windungen zu verkleinern. Für Wasser wäre das kein Problem gewesen, für Kugeln schon, den das sehr stabile Schlauchmaterial begann sich in der engen Windung zu verformen.
Leonardo hat vorgelegt, wir haben es nachgemacht: ein stabiles transportables Gerüst, eine leichtgängige Lagerung und 11m transparenten Schlauch, dazu eine Kurbel oben, denn unten würde Wasser sein, das wir auf ein höheres Niveau heben wollen. Der Schlauch war zu lang, deshalb hatten wir die Idee eines geschlossenen Kreislaufs, in dem 8mm Stahlkugeln frei rollen konnten.
Im Prinzip funktioniert es. Die Kugeln sind allerdings so schnell unterwegs, dass man sie kaum mit dem Auge verfolgen kann. Manchmal überholen und verklemmen sie sich gegenseitig und es kommt zum “Stau”, ein Phänomen, das aus dem Straßenverkehr wohl bekannt ist
¶
Schlauchschraube in Slow Mo
Das System ist momentan zwar geschlossen. Spannend wird es sein, es im Wasser auszuprobieren.
¶ Dampfmaschinchen - Wir bauen einen “Dreibeiner”
Und sie läuft das erste Mal zur Probe.
Die Textquelle ist nicht bekannt, dürfte allerdings älter sein. Manche Formulierungen lassen den Leser schmunzeln. Der Autor legt Wert darauf, dass nur “Schrott” oder kaputtes Gerät verarbeitet werden sollte, eine unter heutigen Aspekten sehr moderne Haltung des “Upcycling”. Aktuelle Tutorials auf YouTube zu Dampfmaschinchen zeigen dann, wie unter Maschineneinsatz die Bauteile neu gefertigt werden, als Info für Unterrichtende durchaus brauchbar. Hilfreich darin sind allerdings Hinweise zur gefahrlosen Nutzung gebrauchter Gaskartuschen.
¶ Materialbedarf:
- Gaskartusche (leer): um sicher zu gehen und Funkenbildung zu vermeiden, mit einem Kupfernagel seitlich von der Mitte ein Loch , schlagen, dann mit einer Injektionsspritze die Kartusche komplett mit Wasser füllen, damit das Gas restlos entweicht.
- Einfüllstutzen: eine Gewindestange M8 20-25mm mittig aufbohren und einlöten.
- Schwungrad: ein einfaches Holzrad mit der Lochsäge ausgeschnitten geht auch.
- “Sicherheitsventil”: Feder aus einem Kugelschreiber
- Schläuche: müssen aus Silikon sein, Plastik schmilzt.
- “Rohrschellen”: einfach einen Kupferdraht leicht anziehen; dient auch als Sicherungsventil.
- Heizer: ein einfaches Rechaud vom Fondue ist perfekt. Legt man den Deckel drauf, erlischt die Flamme und die Maschine stoppt fast sofort. Achtung: sie ist aber noch heiß.
- Für den sicheren Stand sorgt eine dickere Platte aus Hartholz oder der Rest von einer Küchenarbeitsplatte.
¶ Wir bauen einen „Dreibeiner“
Seit 1867 waren Spielzeug-Dampfmaschinen einfachster Bauart sehr beliebt bei Alt und Jung. Sie wurden von mehreren Spielzeugfabriken hergestellt und wegen ihrer auf drei Blechbeinen stehenden Kessel, auf dem auch die Maschine angebracht war, „Dreibeiner“ genannt. Heute sind sie schon sehr selten geworden und bilden begehrte Sammlerobjekte von oft erheblichem Kurswert.
Wir wollen nun, sozusagen zum Einstand in das neue Steckenpferd, versuchen, ein solches Ding auf die drei Beine zu stellen. Dazu werden keine Werkzeugmaschinen gebraucht, sondern lediglich ein paar Werkzeuge, die dem Bastler ohnehin zur Verfügung stehen oder doch leicht beschaffbar sind:
Schiebelehre; Metallsäge; Bohrmaschine (Hand oder Elektro); Gewindeschneidzeug M3, M4, M5, M6; Lötkolben ca. 300 Watt; Schraubstock; Reißnadel; Körner; Hammer; Blechschere; Flach- und Kneifzange; Rundzange; Schlichtfeilen; dreikantige Stahlspitze; Campinggas-Brenner; Schleifleinen; Brandsalbe und Heftpflaster.
Im Verlauf der Arbeiten wird der neue Modellbauer alsbald merken, dass es mit einer Handbohrmaschine doch recht mühsam zugeht. Es wäre also doch noch die relativ geringe Ausgabe für eine Tischbohrmaschine zu überlegen, deren Nutzen nicht nur beim Modellbau, sondern auch für eine ganze Reihe anderer Arbeiten in keinem Verhältnis zum Preis steht. Im Fachhandel ist das Angebot überaus reichhaltig. Im Buch „Steam and Stirling“ (siehe Literaturverzeichnis im Anhang) wird übrigens der Bau einer Dampfmaschine, aus Abfällen und ohne Zuhilfenahme besonderer Werkzeuge, beschrieben.
¶ Der Kessel
Dazu dient eine Getränke- oder Kondensmilchdose, die an den Stellen für Füllstutzen und Dampfausgang aufzustechen ist. Nach Genuss des Inhalts wäscht man sie gründlich aus.
Vorsicht: Die Dose muss aus Eisenblech sein (Magnetprobe), denn Aluminium lässt sich nicht löten! Ein Lüstergewindestück, versehen mit einem Verschlussnippel, kommt als Füllstutzen seitlich am Bördelrand zu sitzen, dazu ist die Öffnung im Kesseldeckel mit einer Feilenangel so zu erweitern, dass sich das Gewinde stramm einschrauben lässt. In der Deckelmitte wird das Röhrchen für den Dampfausgang platziert. Zuletzt lötet man diese beiden Teile mit Zinnlot satt ein.
Die drei gleichen Beine biegt man sich aus 1 mm starken Blechstreifen zurecht. Auf die Peripherie des unteren Deckels verteilt, schraubt man sie mit kleinen blanken Blechschrauben durch den Deckel hindurch an, richtet sie aus und verlötet, wobei das Lot auch die Löcher abdichten muss.
Zuletzt wird die Achshülse quer durch den Kessel eingebracht und dicht eingelötet. Beim Bohren der dafür erforderlichen Löcher in den Kesselmantel ist besondere Sorgfalt am Platz: Die Hülse muss unbedingt waagerecht stehen und auch genau radial angeordnet sein, in einer Flucht mit den o.a. Füll- und. Dampfstutzen. Als Achshülse sind die Blechröhrchen von Kugelschreiberminen, u.U. auch Teile der Teleskopantenne eines alten Radiorecorders verwendbar, von letzterem auch -das Triebrad als Schwungrad.
Die Achse besteht aus einem Stück geradem Draht, der ohne nennenswertes Spiel in die Achshülse passen muss. An diese Achse biegt man jetzt die Kurbel, richtet sie rechtwinkelig aus und feilt die inneren Biegestellen kantig, damit der Kolben nicht klemmen kann.
Zuletzt längt man die Achse anhand des Schwungrades ab und setzt das Rad auf. Als solches eignet sich bald etwas, sei es ein größeres Zahnrad, ein Holzrad aus einem Baukasten o.ä., die Hauptsache ist, dass es nicht wankt und die Mittelbohrung zum Achsdurchmesser passt. Die Befestigung an der Achse kann durch eine Schraube oder einen Kleber bewirkt werden.
Auf Dichtigkeit wird geprüft, indem die Füllöffnung verschraubt wird; an den Dampfausgang kommt ein Gummischlauch. Unter Wasser gehalten und hineingeblasen, zeigen aufsteigende Perlen Undichtigkeiten an.
¶ Die Dampfmaschine
Sie besteht aus den beiden Spiegeln, Zylinder, Kolben, Pendelachse, Druckfeder und Mutter. Die Dampfein- bzw. -ausgangsröhrchen sind dieselben wie im Kesseldeckel.
Von einem alten Lüster besorgt man sich ein Stück unversehrtes Rohr und bringt es auf die erforderliche Länge, Um es auf den Zylinderspiegel aufzulöten. Das Gewinde für die Pendelachse, wird gebohrt und die Pendelachse stramm eingedreht. Hier empfiehlt es sich, nur mit dem Gewindebohre Nr. 2 (zwei Ringe am Schaft) vorzuschneiden, um strammen und. dichten Sitz zu erwirken. Die Pendelachse darf nicht in das Rohr hineinragen:
Zuletzt wird die Steuerbohrung eingebracht, die Hilfsbohrung, die dabei entsteht, dient dem späteren Festlegen der Steuerlöcher im feststehenden Spiegel. Zum späteren Verschluss dieser Hilfsbohrung und des oberen Zylinderendes werden eine kleine M3-Schraube und ein in das Zylinderrohr passender Schraubenkopf benötigt.
Zur Verminderung der Reibung ist die Passfläche des Zylinderspiegels etwa 0,5 mm einzufeilen.
Der feststehende Spiegel sollte etwas dicker sein als sein Gegenspieler. Wie die Beine wird er mit einer Schraube am Kessel angeschraubt, ausgerichtet und festgelötet. Dabei ist zu beachten, dass der Abstand zwischen Achse und Pendelachse laut Skizze eingehalten wird. Um den senkrechten Sitz zu gewährleisten, wird eine Rille zur Aufnahme des Kesselbördels (so überhaupt vorhanden) eingefeilt. Die Steuerlöcher bleiben noch ungebohrt.
Der Kolben sollte aus blankem Stahl bestehen und genau in den Zylinder passen, ohne zu klemmen oder zu wackeln. Die Querbohrung am unteren Ende nimmt die Kurbel auf. Nach vorläufiger Montage wird überprüft, ob der Kolben in seinem oberen Totpunkt eben noch die Steuerbohrung im Zylinder erreicht.
Nunmehr wird die Pendelachsfeder durch eine kurze Hülse ersetzt und die Kurbel so weit gedreht, dass die Verbindungslinie Achse-Kurbelzapfen mit dem Kolben einen rechten Winkel bildet. In dieser Stellung wird der Zylinder mit der Mutter festgesetzt und mit einem schärfen Bohrer durch Hilfsbohrung und Steuerloch eine Marke in den feststehenden Spiegel gemacht. Dasselbe vollzieht sich auch auf der anderen Seite. Die Marken müssen nur noch durchgebohrt werden, diese Bohrungen erhalten an der Außenseite je ein Röhrchen für Dampfein- und -ausgang.
Fast die letzte Tätigkeit ist das Aufeinanderpassen der beiden Spiegelflächen. Schleifpulver findet sich in Mutters Küchenschrank in Form eines pulverförmigen Haushaltsreinigers. Es ist nicht gestattet, hier Werbung zu machen, weshalb ich ATA oder VIM nicht anführe! Mit wenig Wasser wird ein Brei angemacht, auf die Passflächen verteilt und damit solange unter sanftem Andruck hin und her bewegt, bis die Passflächen gleichmäßig matt erscheinen. Auswaschen ist unumgänglich, soll die Maschine nicht von Beginn an klemmen und sich totreiben.
Das Zylinderrohr wird jetzt auf der Oberseite abgeschlossen, dichtgelötet und die Maschine zusammengesetzt. Sie muss (nicht soll!) sich ganz leicht drehen lassen, wenn sie sauber und reichlich mit Öl versehen ist.
¶ Der Brenner
Eine der kleinen Tomatenmarkbüchsen wird in der Mitte ausgebohrt und der Inhalt ausgespült. Ihn zu verkochen ist nur Liebhabern von Eisenspänen gestattet! Ein unten schräg abgeschnittenes Rohr - hier musste ein stählerner Skistock sein Leben lassen - wird eingelötet und ein Docht eingeführt. Der Deckel wird seitlich ein wenig für den Druckausgleich angestochen. Wer dies unterlässt, darf sich als Erfinder der Spiritusrakete fühlen!
Außer den handelsüblichen Runddochten darf nichts anderes in Verwendung kommen, wie z.B. zusammengefaltete Flachdochte oder Schnüre. Wenn man sich mit dem Spiritusbrenner nicht sicher fühlt, wird es wohl besser sein, die Beheizung mit Brennpaste vorzunehmen, die in einem passenden Blechschälchen, z.B. einem blechernen Flaschenverschluss, sicher und gefahrlos abbrennt. Auch hier sei Vorsicht die Mutter der Porzellankiste!
¶ Der Betrieb
Die Verbindung des Dampfausgangs im Kessel und des Dampfeingangs in der Maschine kann durch einen Silikonschlauch erfolgen. Ein Sicherheitsventil, ansonsten bei Dampfkesseln eine Notwendigkeit, ist hier nicht erforderlich, die Maschine selbst wirkt als solches.
Die drei Beine werden jetzt auf ein Brett geschraubt und dieses zur Aufnahme des Brenners zwischen den Beinen ausgesägt. Die Füllung mit Wasser, etwa bis zur Hälfte, ermöglicht eine Laufdauer von mehr als einer halben Stunde, wobei man öfteres Ölen nicht vergessen darf.
Da mein Kessel gegen Ausbeulung nicht gesichert wurde, entsteht bei Erreichen des Arbeitsdruckes, das sind ca. 0,5 bar, ein schnalzendes Geräusch, wenn die Spannung des Deckels über den kritischen Punkt kommt. Für mich ein Signal zum Anwerfen der Maschine, dem unbefangenen Zuschauer ein gelinder Schreck.
Es ist klar, dass die Maschine niemals trockengefahren werden darf.
Eine gleichartige Maschine, jetzt schon aus einer wesentlich günstigeren Campinggas-Kartusche und stärkerem Spiegel gebaut, steht auf einem abgedrehten Holzring und einer Marmorplatte. Hier wurde schon etwas besser mit Silber gelötet. Das wird aber später behandelt.
¶ Die Dampfmaschine
Mit der Erfindung der Dampfmaschine wurde der maschinelle Antrieb einer Produktionsanlage zum ersten Mal standortunabhängig. Windmühlen brauchten das freie Feld und konnten durch Drehen des Mühlenkopfes an die Windrichtung angepasst werden. Wassermühlen benötigten das fließende Wasser. Direkt an einem Fluss oder einem Bach gelegen, wurde das Wasserrad unterschlächtig von der Strömung angetrieben. In engeren Bachtälern wurde das Wasser über Gräben in einen Teich geleitet, von wo aus es von oben auf ein Wasserrad stürzen und es oberschlächtig antreiben konnte. Der Teich diente zudem als Reservoir in Trockenzeiten.
Mit der Erfindung der Dampfmaschine konnten Standorte für die Fabrikation ausgesucht werden, die noch andere Faktoren erfüllten, z.B. besser erreichbar waren für Fuhrwerke, oder die Platz zum Expandieren boten, was besonders in Zeiten der aufkommenden Industrialisierung günstig war.
¶ Faszination Dampfmaschine
Ich habe meine Mutter kürzlich gefragt, von wem ich eigentlich als Kind meine Dampfmaschine geschenkt bekommen hatte. Sie wusste es nicht mehr, auch nicht, dass diese eines Tages explodiert, aber nichts Schlimmeres dabei passiert war. Da permanent Dampf entwich, hatte ich irgendwie das Leck verstopft. Dass sich natürlich zunehmend ein Dampfdruck aufbaut, das dieser auch in der Lage war, einen Kessel platzen zu lassen, davon hatte ich einfach keine wirkliche Vorstellung. Dafür hatte ich schlicht einen Schutzengel.
Es ist faszinierend, dass der kleine "Dreibeiner", der im Technologieuntericht in der 10. Klasse in Remscheid entstanden ist läuft. Und dann die Tatsache, dass sich etwas bewegt und in Bewegung bleibt, solange, bis ich die Flamme wegnehme und die Maschine "ausschalte", heiß ist sie trotzdem noch. Ein Leerlauf ist aber im Grunde langweilig. Das Kesselvolumen von etwa 0,2l lässt vermuten, dass ich etwas direkt ankoppeln kann und dass so eine eine zweite Bewegung entsteht, dass ein “Nocken” etwa einen Hammer antreiben kann. Über eine Transmission lässt sich dann die Antriebskraft verteilen. So können modellhaft andere Geräte angetrieben werden. Drehbewegungen lassen sich in ausgeklügelten Getrieben komplett umlenken. Über einen Dynamo könnte ich dann noch Strom erzeugen, eine "neue" Energie oder Kraft, die dann wiederum etwas Neues in Bewegung bringen würde. Streng genommen wäre jetzt noch der Generator und die Lampe dran: das elektrische Licht. Bis zur Solarzelle ist es nicht weit, die wiederum ein Motörchen mit Energie versorgt, das etwas in Bewegung setzen könnte. Das Ganze ist faszinierend, man könnte ja auch noch leistungsfähigere Dampfmaschinen bauen, etwa um ein größeres Boot anzutreiben.
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Ein noch größeres Modell siehst du hier.
Unser Maschinchen kann was…
…full speed solo, mit Holzschnecke,mit Nockenwelle
…mit Übersetzung mit Nockenwelle
…ein Scherz Die Bullitrockenwaschmaschine
Wer weiß, was sonst noch entsteht…
Hilfreich sind außerdem:
- ein Stabfeuerzeug,
- ein Ölfläschen,
- ein 17er Ringschlüssel (für die Hutmutter),
- ein kleiner Schraubenzieher (für die Lüsterklemmen),
- eine große Spritze (zum Wassereinfüllen und zum Lufteinblasen beim Ablassen),
- ein Lappen für alles.
¶ Und wo stehen wir heute? Ein paar Gedanken
Stoff, Holz, Kohle, Öl, Gas wird verbrannt, erzeugt Wärme, diese erhitzt Wasser in einem Kessel. Es baut sich ein Dampfdruck auf und setzt einen Kolben in Bewegung, der eine Kurbelwelle antreibt, ohne dass ich selbst etwas tun muss. Ich muss abwarten und kann dann zusehen, was passiert. Meine Rolle ist es, den Prozess zu überwachen. Das Arbeitstempo ist um ein Vielfaches schneller, als bei einer Handkurbel. Diese Bewegung kann mittels einer Turbine und eines Generators aus dem Dampfdruck elektrische Energie erzeugen, die eine Lampe leuchten lässt, oder einen Motor antreibt, der etwas in Bewegung bringt.
"Unsere Loks gewöhnen sich das Rauchen ab" war der Slogan der DB, als ich noch Jugendlicher war, Züge, die von E-Loks gezogen wurden. Die Tram war zu Rudolf Steiners Zeiten die technische Neuerung schlechthin und hatte schnell das Pferdefuhrwerk abgelöst. Aber sie fuhr "online", noch nicht mit Batterie oder Akku. War ein Kabel kaputt oder abgerissen, bedeutete das Stillstand. Nichts ging mehr. Kein Strom heißt heute, dass es nicht nur dunkel wird, sondern auch kalt, denn die Wassserpumpe einer Zetralheizung funktioniert dann nicht mehr, Menschen an Beatmungsgeräten etwa sind plötzlich in Lebensgefahr, wenn sie kein Notstromaggregat besitzen.
Durchaus unsinnig erscheint es aber, mit Strom zu heizen, denn die Energie muss dazu mehrfach umgewandelt werden: aus Wärme zunächst Strom und dann aus Strom Wärme. Gerade in Zeiten einer kriegsbedingten Gasknappheit erscheint es aber naheliegend, genau das zu tun. Photovoltaik ist das Zauberwort, Solarzellen sind die moderne Lösung. Aufs Dach montiert liefern sie augenblicklich Strom. Heizlüfter sollen die Wärme bringen. So hat sich das ein Nachbar auch vorgestellt und ganz viele Lüfter gekauft, um sein Haus zu beheizen. Nein, gebrannt hat es bei ihm nicht, aber die Sicherung flog dauernd raus. Das elektrische System war völlig überlastet, aber warum nur?
Wir sind also durchaus auf der richtigen Spur, wenn wir uns klar machen und im Versuch sehen, wie elektrische Energie erzeugt werden kann. Ein Ofen mit seinem Feuer erzeugt die Wärme direkt in unserer engsten Umgebung und wärmt uns ohne weitläufige Umleitungen. Energieknappheit, Ressourcen und die Umweltbelastung schonen sind Beweggründe neu zu denken. Atomreaktoren schienen vor 50 Jahren die Lösung für alles, zumindest die Rohstoffknappheit zu sein. Damals hat man das Atommüllproblem verdrängt und bis heute nicht gelöst, plötzlich soll Nuklearstrom aber umwelttechnisch “sauber” sein, klimaneutral, jedenfalls fast.
Beim AKW “brennt” es durch die kontrollierte Kernspaltung von alleine, man muss nur höllisch aufpassen. Da hilft nur noch kühlen, Wärme wird plötzlich zu einem Fluch. Die Bewegung, die man haben wollte, nimmt nun richtig Fahrt auf, kein Vergleich mehr zur Dampfmaschine und ihrem Tempo. Für die Menschen bedeutet das richtigen Stress, weil es keine "Bremse" gibt, auf die man treten kann, kein Flämmchen, das man einfach wegziehen kann.
Ein Solarmodul kann man auch nicht "bremsen". Feuerwehrleute kennen die Gefahr, wenn nachts ein Haus brennt, dann werden die großen Scheinwerfer aufgestellt und die Solarmodule auf dem Dach produzieren plötzlich Strom in Hülle und Fülle und machen die Rettungsarbeit lebensgefährlich. Da hilft nur im Dunklen löschen und damit fertig zu sein, ehe die Sonne aufgeht. Sonst wird es echt brenzlig. Ganz problematisch wird es auch, wenn ein Elektroauto brennt. Löschen geht nicht, wenn dann ganz in Wasser tauchen. Es gibt auch hier keine "Bremse", die hat man beim Erfinden einfach vergessen.
Die Arbeiter in den apuanischen Alpen wussten, dass es lebensgefährlich ist, wenn ein Marmorblock auf dem steilen Abhang ins Rutschen kommt, der oben in den Bergen aus dem Fels geschnitten worden war und nun zum Bearbeiten ins Tal sollte. Wenn wir mit Auto oder Fahrrad auf eisglattem Weg ins Rutschen kommen und nicht mehr bremsen können, geraten wir in Panik und können uns schwer bis lebensgefährlich verletzen, wenn wir nicht Glück haben. Airbags helfen, bedingt. Wir steigern mit Motorkraft zunehmend das Tempo ins schier Unermessliche und bringen uns in einen Geschwindigkeitsrausch. Dabei verlieren wir im Grunde unser "Bewusstsein" und werden partiell verrückt, jedenfalls schätzen wir das, was passiert völlig falsch ein.
Man stelle sich die Situation vor: eine Badewanne ist voll und läuft über. Was ist zu tun? Den Wasserhahn ein bisschen zuzudrehen bringt nichts. Wir müssen das Wasser abstellen. Propagiert wird allerdings, dass man Wasser sparen solle, also weniger verbrauchen. Wissen tun wir alle alles. Unser Verhalten entspricht nicht dem, was wir aus Erkenntnis tun sollten. Unser Wollen und damit unser Handeln orientiert sich an einem sehr fragwürdigen Egoismus, der immer den anderen in der Verpflichtung sieht.
Brandaktuell und unverzichtbar ist daher unser Ansatz: Das Denken in den Willen führen und den Willen ins Denken heben, alles übers Gefühl.
¶ Leonardo und Parzival
Parzival, der Titelheld des Versromans von Wolfram von Eschenbach aus der Zeit um 1200 lässt uns an seiner Entwicklung von der Kindheit über die Jugendzeit bis zur Erlangung der Königswürde als Gralskönig teilhaben. Besonderes Interesse gilt hier dem Übergang aus der Kindheit, dem Schutz durch das Narrenkostüm und seinem Mut, Bewährungsproben nicht zu bestehen und keine Angst vor dem Scheitern zu haben. Er verzweifelt nicht, sondern wächst daran.
Leonardo lebt gut 250 Jahre später. Es ist nicht die Mutter, die ihn durch sein kindliches Leben an der Hand nimmt und führt. Offenbar ist er schon früh auf sich selbst gestellt und setzt sich und seinen Dickkopf durch. Alle Versuche, ihm eine “richtige” Schreibung beizubringen, scheitern. Er schreibt beharrlich mit der linken Hand von rechts nach links und in einer echten Spiegelschrift. Heute bekäme er beizeiten ein LRS-Training und diese “Eigenart” abgewöhnt.
Wir bekommen ihn als den unermüdlichsten unter allen wissbegierigen Menschen geschildert. Seine Notizbücher (Epochenhefte) konzentrieren sich in jedem Punkt auf einzelne, präzise Dinge: Beobachtungen, Experimente, Fragen, Lösungen.
Leonardo, ein uneheliches Kind, war aus Leidenschaft gezeugt worden, woraus sich sein Verstand, seine Klugheit, seine Lebhaftgkeit und seine Liebenswürdigkeit nach eigener Einschätzung herleiten lassen. Er hat keine Schulbildung genossen und konnte sich ganz seinen Erfahrungen und unmittelbaren Erlebnissen hingeben. In seiner Lehrzeit erlernt er verschiedene Handwerke von der Pike auf und durfte mit der Zeit immer eigenständiger arbeiten.
Er besaß die Fähigkeit, Perspektive zu sehen und zeichnerisch darzustellen, zusätzlich aber auch die Gabe, sich in einen fliegenden Vogel zu versetzen, mit dessen Augen die Landschaft zu betrachten und das, was er sah zu zeichnen.
Er wurde, wie einige andere Künstler auch denunziert und der Homosexualität bezichtigt. Für dieses Vergehen wurde er für eine Nacht eingekerkert. In dieser Situation, aus der er unbedingt fliehen wollte, zeichnete er eine Vorrichtung, mit der sich Gitter auseinanderziehen ließen oder eine verschlossene Tür von innen aufbrechen. Bei dieser Zeichnung blieb es, denn ein Schmied war auf Nachfrage seiner Kumpane nicht bereit, ein solches Werkzeug zu schmieden.
In der Tat erscheinen seine Zeichnungen durchdacht, bis ins Detail, perspektivisch genau dargestellt und in ihrer Wirksamkeit berechnet. Er löste die Probleme gedanklich. Zur Realisation kam es meist nicht.
Der Biograph Charles Nicholl zitiert aus einem Schreiben, in dem sich Leonardo dem Herzog von Mailand als Ingenieur empfiehlt:
¶ "Erlauchter Gebieter!
Da ich die Proben aller derer, die sich für Meister und Hersteller von Kriegsgeräten ausgeben, nun zur Genüge untersucht und dabei erkannt habe, dass die Erfindungen und Anwendungen der genannten Geräte durchaus nicht ungebräuchlich sind, so will ich mich denn, ohne irgendeinen andern herabzusetzen, um eine Verständigung mit Ew. Hoheit bemühen, indem ich Ihnen meine Geheimnisse offenbare und sie Ihnen ganz zur Verfügung stelle, um zu gegebener Zeit alle die Dinge auszuführen, die hier unten in Kürze aufgeführt werden.
Es folgt eine nummerierte Listen von »Geräten«, deren Geheimnis er Ludovico anbietet: ein Katalog diversen Kriegsgeräts.
- Ich habe Pläne für sehr leichte, aber dabei starke Brücken, die sich ganz leicht befördern lassen und mit denen man den Feind verfolgen und manchmal auch fliehen kann, und solche für andre, feste Brücken, die weder durch Feuer noch im Kampf zerstört und leicht und bequem abgebrochen und errichtet werden können ... .
2 Ich kann bei der Belagerung eines Platzes das Wasser aus den Gräben ableiten und zahlreiche Brücken, Rammböcke, Sturmleitern und andre zu einem solchen Unternehmen gehörende Geräte machen.
3. Wenn bei der Belagerung eines Platzes, sei’s wegen der Höhe der Böschung oder wegen der Stärke des Ortes und der Lage, Bombarden nicht zur Anwendung gebracht werden können, habe ich ferner Verfahren, um alle Kastelle oder andre Bollwerke zu zerstören, falls sie nicht auf Felsen errichtet sind.
4. Ferner habe ich Pläne für Bombarden, die sich sehr bequem und leicht befördern lassen, mit denen man kleine Steine schleudern kann, fast so, als ob es hagle, und deren Rauch dem Feind gewaltigen Schrecken einjagt, natürlich sehr zu seinem Schaden und seiner Verwirrung.
5. Ferner habe ich Pläne für Stollen und gewundene Geheimgänge, die ohne jedes Geräusch angelegt werden, so dass man bis zu einem bestimmten Ort gelangen kann, auch wenn man unter den Gräben oder irgendeinem Fluss durchdringen muss.
6. Ferner werde ich sichere und unangreifbare, gedeckte Wagen bauen, die mit ihren Geschützen durch die Reihen der Feinde fahren und jeden noch so großen Haufen von Bewaffneten zersprengen werden. Hinter ihnen können die Fußsoldaten fast unangefochten und völlig ungestört folgen.
7. Ferner werde ich, wenn nötig, Bombarden, Mörser und Pasvolanten von sehr schöner und zweckmäßiger Form machen, wie sie nicht allgemein gebräuchlich sind.
8. Wo die Wirkung der Bombarden versagt, da werde ich Katapulte, Wurf- und Schleudermaschinen und andre ungebräuchliche Geräte von wunderbarer Wirksamkeit herstellen ...
9. Sollte es auf dem Meer zum Kampf kommen, so habe ich Pläne für viele Geräte, die für den Angriff und für die Verteidigung besonders geeignet sind, und solche für Schiffe, die selbst der Beschießung mit den allergrößten Bombarden widerstehen werden, und solche für Pulver und Rauch.
„Kurzum“, schließt er, „ich werde je nach den verschiedenen Umständen allerlei verschiedene Angriffs- und Verteidigungsmaschinen bauen.“
Die Frage, die sich sogleich stellt und die sich auch Ludovico Sforza gestellt haben dürfte, lautet: Kann er das wirklich?
Als PS fügt er noch hinzu:
In Friedenszeiten kann ich mich wohl mit jedem anderen in der Baukunst messen, sei es bei der Errichtung öffentlicher und privater Gebäude oder bei der Leitung des Wassers von einem Ort zu einem anderen. ferner werde ich bei der Bearbeitung von Marmor, Erz und Ton, sowie in der Malerei, wohl etwas leisten, was sich vor jedem anderen, wer immer es auch sei, sehen lassen kann.
Leonardo besaß ein Grundwissen auf technischem Gebiet. Er war sehr lernfähig. Und der Metallurg Tommaso Masini arbeitete für ihn. Aber es gibt keinen Hinweis darauf, dass diese Maschinen und Vorrichtungen jemals existiert hätten - außer auf dem Papier. Das Dokument hat etwas von Science- Fiction, als ginge dem Verfasser die Phantasie durch. Es ist der Entwurf eines mit vielen Talenten gesegneten Träumers, der die Details erst später einfügen wird….Möglicherweise hat er aber auch nur eine falsche Wahrnehmung seiner eigenen Fähigkeiten." [Charles Nicholl, Leonardo da Vinci, eine Biografie., Frankfurt: Fischer, 2006, S. 235-237]
Vielleicht lassen sich Parzival und Leonardo als zwei Menschen beschreiben, die auf ihrem Weg in die Erwachsenenwelt von zwei Seiten kommen, der eine mehr aus der Willensrichtung, der andere mehr aus der Beobachtungs- und Vorstellungssphäre. Parzival stürmt los, sehr kräftig und nimmt es mit jedem Gegner auf. Allein sein Narrenkostüm schützt ihn und bewahrt ihn davor im Kampf getötet zu werden. Leonardo beobachtet, nimmt wahr und zeichnet, was er sieht, um dabei die inneren Zusammenhänge zu durchdenken. Den Schritt zu Realisierung kann er noch nicht gehen.
An dieser Stelle befinden sich wohl die Schüler einer 9./10. Klasse: Kraft und Tatendurst, aber nicht unbedingt Zielführung und Ausdauer und Wahrnehmen und grundsätzlich Durchschauen der Struktur, aber noch nicht die Fähigkeit, das Ganze in seiner Komplexität und Tiefenstruktur zu erfassen. Aus diesem Grunde erscheint es sinnvoll, einfachere Funtionszusammenhänge zu bauen und herzustellen und auf ihre Funktionalität hin zu prüfen. Das Ganze mit seiner Vielzahl an Funktionen ist noch zu groß.
Mut und Kraft zu zeigen und aufzubringen und diese ausdauernd und zielgerichtet werden lassen ist die eine Entwicklungsrichtung. Wahrnehmung und Verständnis zu entwickeln und zu einem wirklichen Erkennen zu bringen, sowohl im Detail als auch im Zusammenhang, das ist der zweite Weg. Beide führen aufeinander zu und durchdringen sich mit der Zeit.
¶ Einschätzung
Heike: Das Spektrum im Kurs finde ich jetzt richtig schön rund, beginnend mit dem Angler und der Hemmung über die Akkuthematik bis zu den Solarzellen, die Kernfrage ist ja eigentlich wie man Energie speichern kann. Bei den Beweglichen Spielzeugen letztes Jahr war der Antrieb immer 1:1, Betätigung gleich Funktion, hat man aufgehört zu kurbeln, zu drücken oder was auch immer hat auch das Spielzeug aufgehört, egal wie komplex die Übersetzung oder Umlenkung der Kraft war. Jetzt speichert das aufgezogene Gewicht der Uhr oder des Anglers die Energie und gibt sie langsam ab, die Funktion wird durch das langsame gebremste gar erst möglich, die Kinder haben dem Angler schon mal den Fisch um die Angel gewickelt um ihn sausen zu sehen, auch beim Aufziehen. Meine Uhr saust ohne Pendel einfach runter, in zwei Minuten sind mehrere Stunden vergangen, Sinn macht das nicht. Hoffentlich insofern dass sich die Reibung abschleift, sonst ziehe ich sie noch ein ganzes Jahr so auf wer weiß. Die Schrauben speichern jetzt nicht so viel Energie, aber die waren ja ursprünglich auch dafür da die Energie eben wieder nach oben zu befördern, also schon eben dafür. Das hochkurbeln und der Betrieb des Sandrades oder der Murmelbahn wären unabhängig voneinander gewesen. Wenn jetzt der Sandakku überholt ist, kommen die wirklich nachhaltigen Energien an den Start, Solar, die Sonne scheint meistens, dann läuft das Ganze eben endlos. Beim Dampfmaschinchen ist ja auch ein Speicher da, eine Stunde Laufzeit, bis das Wasser alle ist, der Brennstoff kommt nochmal dazu, das macht die Sache jetzt etwas weniger nachhaltig als die Solargeschichte aber die Technik ist nachvollziehbarer.
Thomas: Werde ich etwa noch genau auf meine alten Tage? Das wäre ja doch spannend. Die Genauigkeit, die ich in jungen Menschen pädagogisch anregen und hervorlocken kann, selbst aber nur "so lala" beherrsche, die versuche ich jetzt selbst? Oh, da kommt Demut auf. Könnte ich das Maschinchen bauen? Will ich das etwa? Nicht unbedingt. Er baut das Maschinchen, bekommt es auch hin, aber dann ist er fertig, mehr stand nicht auf dem Plan, weder, wie man es sicher hinstellt, noch, was man damit anstellen kann. Bin ich da mehr der Leonardo, der aus seiner Fantasie alles zaubert, das Detail dann aber schuldig bleibt? Ist das tatsächlich dann eine Schuld oder ein Makel? Ist es nicht gerade das, was das Menschliche ausmacht, eben nicht alles zu können? Warum sonst sollte es den Menschen dazu bringen, ein soziales Wesen werden zu wollen, in ein Zusammenspiel zu kommen? Aber es kommt wohl schon darauf an, dass jeder sich müht und anstrengt, um von seiner Warte aus "perfekter" zu werden. Wenn diese Menschen zusammentreffen, wird es echt interessant.
So könnte Schule sein, ein Ort, an dem alle üben wollen, Schüler und Lehrer, wo jeder jeden neidlos anerkennt und niemand über dem anderen zu stehen meint. Ein bisschen praktizieren wir das ja und leben es den anderen Kollegen einfach vor, alles einfach aus Liebe. Ja, das reflektieren ist gut, aber wir bleiben nie bei einem Tag stehen, es geht immer eine Runde weiter, wir bleiben in Bewegung, ob wir uns hemmen, kann ich nicht sagen, vielleicht so, dass wir das vom anderen annehmen und einfach stehen lassen, damit es "von alleine" wieder in Schwung kommt. Und, was wir nie außer Acht lassen sollten: Rhythmus spart Kraft.
Ganz ausgiebig waren wir jetzt beim Takt, den die Hemmung vorgibt und ermöglicht, ohne Takt aber gäbe es keinen Rhythmus. Takt ist Tod, Rhythmus ist Leben. Und: Ohne Tod gibt es kein Leben. Isso. Und schon gar kein Neues. Schon sind wir wieder bei den Wesensgliedern: das dauerlebendig Ätherische und das form-, gestalt- und todgebende des Astralischen. Tag für Tag gehen sie auseinander mit dem Einschlafen und vereinen sich wieder mit dem Aufwachen. Der eine geht mit dem Ich, der andere bleibt beim physischen Leib. Irgendwann war der erste Schrei und irgendwann kommt der letzte Atemzug, solange dauert eine Inkarnation. Dann wird im Devachan aufgeräumt, das Geistige im Himmel bleibt, das Physische in der Erde vergeht, Äther- und Astralleib gesellen sich zu den Weltenkräften und erneuern sich wohl. So genau weiß ich das nicht, es muss mich aber auch nicht kümmern, denn das erledigt sich von selbst. Ich weiß nicht, ob ich in unserem Kurs so durch die Gegend schlenkern sollte? Vielleicht doch, wenn sich die Gelegenheit dazu ergibt. Wir sprechen ja auch über Wiki, den digitalen Materialismus schlechthin, da können wir auch gut über das Rhythmische sprechen. Gibt es was Taktigeres als das Digitale? 0 - 1, an - aus, da ist nichts anderes, es ist tot wie nur was, dagegen dann unser Wesensgliedergefüge in dem wir Mensch auf Erden sein können, lebendig wie nur was, auch über den Tod hinaus. Als Mensch bekommen wir eine Pause gewährt, auch mehrere, als, sagen wir mal Roboter nicht. Wir entwickeln unser Bewusstsein weiter, die Maschine kann nur, was der Mensch hineingedacht hat und zwar auf immer und ewig, denn das Digitale kann nicht sterben, als "Datenmenge" ist es ewig. Vermeintlich hat es da etwas gemein mit dem Geistigen, Vermutlich schon, aber eben von der anderen Seite, der Widersacherseite, die auch wieder im Doppel daherkommt als Ahriman und Luzifer. Auch sie sollten wir kennen, keinesfalls aber ignorieren, liebevoll einbeziehen und nicht verdammen. Wenn wir nicht mit ihnen spielen lernen, dann spielen sie mit uns.
¶ Nachlese
Kaum hat sie begonnen, ist sie schon wieder vorbei, die Werklehrertagung. Kaum ist alles wieder verpackt und die Werkstatt in der Überlinger Schule abgebaut, entstehen neue Ideen für das nächste Jahr. Das Thema “Bewegliches Spielzeug und Mechaniken” haben wir in zwei Jahren bearbeitet und vielleicht Impulse gelegt, die der eine oder andere Kollege weiterverfolgt und mit seinen Schülern aufgreift. Wenn es soweit ist, werden wir sicher an der Stelle weitermachen, denn es gibt immer etwas zu erfinden.
“Wo bin ich denn da hineingeraten?", so der Kommentar eines Kollegen mit Blick auf die Situation, dass er von Hand ein Figürchen schnitzen sollte, das angeln wollte, obwohl dies an der Stelle erklärtermaßen verboten war. - Alle sitzen im Kreis und tun für eine längere Weile dasselbe, schnitzen und unterhalten sich dabei, dass dabei schonmal das Messer abrutscht, kann passieren. Am Ende des ersten Arbeitstages standen dann alle Anglerinnen und Angler auf ihrem Steg und warfen ihre Angeln aus. Im Grunde hatten wir ein Phänomen bearbeitet: die bewusste Hemmung der Bewegung, ein Element aus dem Funktionskomplex “Uhrwerk”.
Die Suche nach der sehr empfindlichen Balance von Schwerkraft, Fliehkraft, Reibung und vielen anderen Überraschungsmomenten dauerte unterschiedlich lange. Man forschte selbst, beriet und unterstützte sich gegenseitig mit Ratschlägen oder tatkräftiger Hilfe. Abends wurden noch gemeinschaftlich Zahnräder geschliffen und das Wiki erläutert.
Dann begannen eigentlich die individuellen Erfindungsspiele, jeder auf seine Weise, aber es gab auch den erklärten Wunsch: ich will mit dir zusammen etwas bauen. Natürlich wurde am Perpetuum Mobile geforscht. Dass es nicht funktionieren würde, war jedem klar, versuchen wollte man es aber doch, es könnte ja sein… Klugheit hilft zwar manchmal, überzeugend ist sie deswegen aber noch lange nicht. Ein Schlupfloch bot den Ausweg, ein Stein sollte mit seinem Gewicht die Maschine antreiben, dann würde man weiter sehen.
Schließlich wurde noch einmal geschnitzt: ein Paar, das zur maschinellen “Musik” tanzte, ein Mädchen, das seine nassen Haare auswringen wollte, zwei Vögelchen, die lustig Körner picken, ein paar Sandturner, ein Perpetrruum Mobile, das nur mit Hilfsantrieb lief, ein Dampfomobil und ein paar Kleinteile. Der Renner dann: die Musicbox mit Überraschungseffekt.
Ein Kurs, der zum Experimentieren einlädt ist zwangsläufig eine Materialschlacht. Natürlich fehlt immer etwas, denn wer denkt schon daran, dass man Rattenfallen benötigen würde? Das Angebot an Vorbildern war groß, sie nachzubauen war weniger reizvoll, als neues zu erfinden und der Fantasie ihren Raum zu geben. Natürlich wird nicht alles “fertig”, für den Moment reicht die Idee, eine Skizze, ein Modell, das sich dann in der eigenen Schule mit den Schülern weiterentwickeln lässt und eigene Erfindungen ermöglicht.
¶ Rückblick auf die Tagung
Felix Klemmer in der Erziehungskunst: Den Mensch als Plastiker:in begreifen?