Wie Zwerge Riesenarbeiten verrichten

Wie Zwerge Riesenarbeiten verrichten.

Master C. C. Tilghman aus Philadelphia, Oberst oder gar General im großen amerikanischen Bürgerkriege, hatte während desselben Gelegenheit, eine seltsame Entdeckung zu machen. Auf vorgeschobenem Posten – oder war es bei einem Recognoscirungsstreifzuge? – gelangte er an ein einsam stehendes Gehöft, durch dessen Fenster er nicht in das Innere der Gebäude schauen konnte, weil die Scheiben ganz und gar mattgeschliffen waren. Sich auf solche Weise gegen die zudringlichen Blicke der Vorübergehenden zu schützen, ist nun wohl üblich in belebten Straßen der Großstädte, aber hier in der Einsamkeit schien ihm diese Maßnahme sehr überflüssig, mithin sonderbar, ja Verdacht erweckend, und er that wohl nicht mehr als seine Pflicht, indem er über die Beweggründe dieser ängstlichen Verschanzung gegen die Neugier der Vögel und Verirrten – denn sonst kam Niemand hier vorüber – Erkundigungen einzog. Man erwiderte ihm, dieses schnelle Erblinden der Fenster sei leider eine Ortscalamität, jede neueingesetzte Scheibe verliere in kürzester Frist ihre Durchsichtigkeit und Klarheit. Eine Zeitlang in dieser Gegend verweilend, hatte Tilghman Gelegenheit, die Ursache dieser Eigenthümlichkeit zu ergründen und fand sie in einem scharfen Winde, der den feinen Quarzsand eines benachbarten kahlen Hügels immerfort gegen die Scheiben trieb. Ein europäischer Ingenieurofficier hätte sich bei dieser Beobachtung wahrscheinlich gefragt, ob man von dieser Wirkung des aufgewirbelten Sandes im Kriegswesen Nutzen ziehen könne, etwa um die Fenster der Casernen blind zu schießen oder dem Feinde sonst Sand in die Augen zu streuen. Wenn er keine brauchbare Verwendung für das Kriegsfach gefunden, würde er die Beobachtung als Curiosität seinen Cameraden erzählt und in seiner Gedächtnißrumpelkammer begraben haben.

Nicht so unser Amerikaner mit seinem auf das Praktische gerichteten Sinne. General Tilghman war, nachdem er sein Vaterland vertheidigt und der Krieg beendigt war, wie vorher Bürger und sann immerfort darüber nach, ob man von dem Schleifvermögen des durch Luft bewegten Sandes nicht irgend einen Nutzen für die Gewerbe ziehen könne. Indessen gingen doch Jahre darüber hin, ehe er einen praktischen Versuch machte. Endlich stellte er eine einfache Maschine zusammen, in welcher durch ein gewöhnliches Ventilatorrad ein scharfer Luftstrom erzeugt ward, der einen Strahl von hineingeschüttetem feinem Sande in ansehnlicher Geschwindigkeit mit sich fortreißt und durch die Mündung einer engen Röhre hervortreibt. Eine Glasscheibe, die man vor der Oeffnung hin- und herbewegte, war in wenigen Secunden mattgeschliffen, wie die Fenster der einsamen Farm.

So hat man mir die Erfindungsgeschichte des Tilghman’schen Sandgebläses erzählt, welches auf der Wiener Weltausstellung dicht neben dem westlichen Portale der Maschinenhalle in Thätigkeit ist und für die Besucher einen der Hauptmagnete derselben bildet.

Die Abänderungen und Verbesserungen, welche diese Erfindung seit ihrer etwas über dreijährigen Existenz erhalten, sind nicht wesentlich und beschränken sich nur auf eine Vermehrung der Geschwindigkeit des bewegten Sandes und sonstige Verbesserungen der winderzeugenden Maschine, respective auf einen Ersatz der treibenden Luft durch Wasserdampf; außerordentlich groß dagegen und wahrhaft Erstaunen erweckend ist die Vielseitigkeit der Anwendungen, in denen sich die Nutzbarkeit des Sandstromes bereits bewährt hat. Die schnelle Herstellung matt geschliffener Glastafeln jeder Größe erscheint als eine ganz verwerthbare Leistung, besonders wenn man erfährt, daß eine der dort aufgestellten zwei unscheinbaren Maschinen täglich zwanzigtausend Quadratfuß matt geschliffenes Glas liefern könnte, aber die Anwendung desselben ist am Ende zu beschränkt, um dieser Arbeit einen bedeutenden Werth beizumessen. Die Bedeutung der Erfindung stieg indessen sofort erheblich, als Tilghman bemerkte, daß die abreibende Thätigkeit des bewegten Sandes bei allen harten und spröden Stoffen in ihre volle Wirksamkeit tritt, weichere Gegenstände dagegen, die dem Anprall der feinen Sandkörner nachgeben, viel weniger angreift. Es lag also nahe, aus letzteren Stoffen Schablonen zu verfertigen, mit denen man die Oberfläche des zu schleifenden spröden Stoffes bedeckt, um auf diese Weise Zeichnungen und Muster in denselben einzuschleifen. Bedeckt man eine Glastafel, während sie dem Sandgebläse ausgesetzt wird, mit einem Papierblatt, in welches Figuren geschnitten sind, mit einem Stück Tüll oder einem zarten Spitzenmuster, so sind nach wenigen Secunden die betreffenden Figuren, die zierlichsten Arabesken und Zeichnungen in sauberster Ausführung durchsichtig auf mattem Grunde eingeschliffen. Besonders schön erscheint derartige Arbeit auf sogenanntem Ueberfangglase. Eine dünne Schicht farbigen Glases bedeckt bei demselben die farblose oder andersfarbige Unterlage und wird an den nicht von der Schablone bedeckten Stellen durch den Sandstrahl wegradirt, so daß jetzt die Zeichnung farbig auf weißem Grunde erscheint. Bei der Leichtigkeit, mit welcher sich auf diesem Wege die prächtigsten gemusterten Scheiben erzeugen lassen, ist anzunehmen, daß sie für den Fensterschmuck von Wohnungen und öffentlichen Gebäuden eine vielseitige Anwendung erfahren werden, wobei durch Verbindung verschiedenfarbiger Gläser Decorationsscheiben von brillantester Wirkung erzielt werden können.

Früher mußte man, um solche Zeichnungen zu erzeugen, die Glasplatte mit einem fettigen Aetzgrund bedecken, in denselben das Muster mit dem Griffel einzeichnen und dann mit Flußspathsäure einätzen, oder aber dasselbe aus freier Hand einschleifen, was mindestens die zehnfache Arbeitszeit erforderte. Jetzt kann der Arbeiter seinen ganzen Fleiß auf den Entwurf geschmackvoller Muster und die Herstellung der Schablonen verwenden, von denen jede eine fünf- bis zehnmalige Benutzung gestattet und die man ja dann auf mechanischem Wege vervielfältigen kann. Gleichviel, ob es die Herstellung des complicirtesten oder eines ganz einfachen Musters gilt, ist die kleine Maschine im Stande, fünfzehntausend Quadratfuß gemustertes Glas in einem Tage zu liefern. Es bedarf nur einer kleinen Abänderung an dem Ausflußrohre, um mit demselben Sandgebläse auch krumme Flächen, z. B. die von Lampenglocken, Flaschen und Gläsern mit derartigen Zeichnungen und Mustern zu versehen.

Weitere Versuche haben gezeigt, daß sich mit Hülfe der Photographie Copien von Kupfer- und Stahlstichen, Holzschnitten etc. in das Glas einschleifen lassen, wenn man die Lichtcopie in einer auf der Glasplatte ausgebreiteten dünnen Schicht Chromleim (einer Mischung von Gelatine und chromsaurem Kali) erzeugt und hierauf das Sandgebläse wirken läßt. Verfasser sah auf diesem Wege erzeugte Copien großer Holzschnitte der Doré-Bibel mit allen Feinheiten des Originals in Glastafeln geschliffen, die, auf dunklen Grund gelegt, ganz wie ein wirklicher Holzschnitt erscheinen. Während es sich aber hierbei nur um die Reproduction von Linienzeichnungen handelt, bei denen die Schatten durch Stärke und Dichtigkeit der Linien hervorgebracht werden, konnten auch Photographien nach der Natur, in Chromleim ausgeführt, bei sorgfältiger Regulirung des Sandstromes in Glas eingeschliffen werden, da der Sandstrom durch das an den Licht- und Schattenstellen verschiedene Stärke besitzende Gelatinehäutchen mit ungleicher Kraft hindurchwirkt und die Halbtöne, genau dem photographischen Bilde entsprechend, wiedergiebt. Durch angemessene Fortsetzung dieses Gravirverfahrens und Hinzunahme des galvanoplastischen Copirprocesses ist es auf diesem Wege gelungen, Druckplatten nach Art der gewöhnlichen Kupferdruckplatten aus photographischen Bildern zu erzeugen.

Man darf nicht glauben, daß die Gewalt des Luftstromes eine sehr bedeutende sein müsse, um dem Sande diese Wirksamkeit mitzutheilen. Ein Sandstrom, dessen Kraft einem Wasserdrucke von hundert Millimeter (vier Zoll) Höhe entspricht, genügt, um in zehn Secunden die Mattirung von Glas zu vollbringen. Ebenso leicht und schnell können Silberplatten matt angehaucht und mit den zierlichsten Ornamenten bedeckt werden. Metallgegenstände aller Art können mit seiner Hülfe geätzt, ihre Oberfläche gekörnt oder damascenirt, Uhrgehäuse oder Gefäße mit den zartesten Gravirungen versehen werden. Bei Anwendung stärkern Druckes, den man am leichtesten erzielt, wenn statt des Luftstromes ein Wasserdampfstrahl angewendet wird, sind die Wirkungen natürlich ungleich tiefergehend. Ein Sandgebläse, dessen Kraft immer noch weniger als eine Pferdekraft beträgt, durchbohrt in wenigen Minuten zolldicke Glas- und Steinplatten; es verwandelt dieselben, wenn sie mit einer entsprechenden Schablone bedeckt und vor dem Sandstrahle hin- und herbewegt werden, in zwanzig bis fünfundzwanzig Minuten in ein aus den zierlichsten Arabesken gebildetes Gitterwerk, wie man es irgend mit der Laubsäge aus dünnem Cigarrenkistenholze schneiden könnte. Und auch hier gilt wiederum, daß die complicirteste Zeichnung in derselben Zeit und mit derselben Arbeitskraft durch die Platte gebrochen wird wie die einfachste. Was nur immer die kunstreiche Hand eines Konewka mit der Scheere aus Papier schneiden konnte, kann hier ohne die geringste Gefahr des Zerbrechens auch aus Glas geschnitten werden. Im Franklin-Institut zu Philadelphia wurde im vergangenen Jahre eine Glastafel vorgelegt, welche dadurch, daß man sie, mit einem feinen Drahtgeflechte bedeckt, dem Sandgebläse ausgesetzt hatte, in ein feines Sieb verwandelt war, dessen linienweite Oeffnungen drei Viertel Linien Abstand besaßen. Ein solches Glassieb zu bohren, würde, wenn die Arbeit überhaupt glückte, wochenlange Bemühung voraussetzen.

Besonders wichtig verspricht die neue Arbeitsmaschine für die Steinmetzkunst zur Erzeugung von Ornamenten, Inschriften etc. zu werden, da sich jede beliebige Härte des Steins durch verstärkte Kraft des Gebläses besiegen läßt. Als Schablonenmaterial haben sich hierbei am besten Guttapercha und Kautschuk bewährt. Eine aus vulcanisirtem Kautschuk gefertigte Schablone von ein Sechszehntel Zoll Dicke erlaubte, einem Dampfsandgebläse von fünfzig Pfund Druck ausgesetzt, fünfzehn Marmorplatten ein Viertel Zoll tief abzuschleifen, ohne selber merklich gelitten zu haben. Von dem Steine war mithin die zweihundertfache Dicke der Kautschukplatte weggeätzt, ohne daß diese unbrauchbar geworden wäre. Sonst kann man sich auch für die rohere Steinarbeit aus Schmiede- oder Gußeisen gefertigter Patronen bedienen, die aber viel schneller abgenutzt werden. Eine ein Fünftel Zoll dicke gußeiserne Schablone diente dabei für hundert ein Fünftel Zoll tiefe Schleifarbeiten in Marmor, worauf sie bis ein Fünfzehntel Zoll Dicke abgenutzt war. Schmiedeeiserne Patronen besitzen, beiläufig erwähnt, eine vier Mal so große Widerstandsfähigkeit. Welche Erleichterungen hiermit für die Steinmetzarbeiten gegeben sind, liegt auf der Hand. Nicht nur daß aus Marmor- oder Alabasterplatten die prächtigsten Ornamente geschnitten oder Inschriften in erhabener und vertiefter Form in kürzester Zeit gearbeitet werden können, auch die gröbere Steinarbeit für Balustraden und alle Arten von steinernen Brücken- und Balcongeländern kann hierdurch geleistet und dabei eine Zierlichkeit der Arabesken erreicht werden, wie wir sie bisher nur an gegossenem oder geschmiedetem Metallgitterwerk zu sehen gewöhnt waren. Wenn es bei dieser Arbeit gilt, größere Massen zu entfernen, so läßt man den Sandstrahl nicht auf die ganze Fläche wirken, sondern umschreibt damit nur den Umriß der zu entfernenden Masse und schlägt, wenn die Umfassungsrinne die erforderliche Tiefe erlangt hat, die mittlere Substanz mit dem Hammer heraus. Um derartige schmale und tiefe Einschnitte hervorzubringen, muß der zu bearbeitende Gegenstand der verschmälerten Ausströmungsöffnung stark genähert werden, während man den Strahl sonst auf zehn bis fünfzehn Zoll Entfernung wirken läßt, wenn es gilt, größere Flächen zu bearbeiten. Bei Anwendung stärkeren Dampfdruckes ist die Ausflußröhre selbst einer sehr schnellen Zerstörung unterworfen; sie dauert, aus geschrecktem Eisen gefertigt, bei einem Dampfdrucke von sechszig bis einhundertzwanzig Pfund, wie man ihn für die letzterwähnten Arbeiten gebraucht, nur zehn Arbeitsstunden und muß dann durch eine neue ersetzt werden. In diese Eisenröhre, der man drei Achtel Zoll Bohrweite giebt, wird der Sand durch eine ein Achtel Zoll weite Centralröhre eingeführt und von hier aus durch die ungestüme Gewalt des rings um deren Mündung strömenden Dampfes mit fortgerissen.

Ungleich dem Guß- und Schmiedeeisen, wird Stahl wegen seiner Sprödigkeit wiederum sehr leicht von dem Sandstrahle angegriffen, und dicke Platten desselben sind in wenigen Minuten durchbohrt. Das Sandgebläse ist daher auch im Stande, bei der so schwierigen Herstellung von Stahlstempeln die gröbere Vorarbeit zu vollbringen, und eben dieselbe kann es bei andern graphischen Künsten, wie zum Beispiel bei der Lithographie und selbst beim Holzschnitt, übernehmen. Platten für Formulare und gröbere Illustrationen können auf Stein im Nu geätzt werden, für feinere Arbeiten muß die Hand dem Schnitte die erforderliche Vollendung geben.

Alle diese bisher beschriebenen Wirkungen des Sandgebläses lassen sich ohne Weiteres verstehen. Die einzelnen, kaum fühlbaren Quarzstückchen des feinen Sandes sind immerhin hart genug, um Marmor, Stahl und Glas zu ritzen, und wenn der Anprall jedes einzelnen Körnchens auch nur eine ganz unmerkliche Spur zurückläßt, so schlagen doch in jeder Secunde Hunderte und Tausende derselben auf den nämlichen Punkt und den „vereinten Kräften“ gelingt das Unglaubliche spielend. Wenn irgendwo, so kann man hier die Macht des Kleinen sehen, wie sie zu mächtigen Wirkungen durch unablässige Wiederholung anschwillt, wie Zwerge Riesenarbeit verrichten können. Die alte Lehre des Ovid, daß der Tropfen den Stein höhlt „non vi, sed saepe cadendo“, nicht durch Gewalt, sondern durch beharrliches Ausschlagen, scheint eigens zur Devise unserer Maschine bestimmt zu sein. Denn auch hier haben wir noch von Anwendungen des Sandgebläses zu reden, bei denen die Quarzkörner Substanzen, die viel härter sind als sie selbst, mit eben der Leichtigkeit wie das Glas und den Granit ätzen und durchbohren. Ein Dampfsandgebläse mit einer Spannung von dreihundert Pfund durchbohrte ein anderthalb Zoll dickes Stück Korund, dessen Härte derjenigen des Diamanten nur sehr wenig nachsteht, in fünfundzwanzig Minuten, ja der „Unbezwingliche“ selber, dem man bisher nur mit seinem eigenen Staube beizukommen wußte, hielt der unwiderstehlichen Gewalt des Sandstrahles nicht Stand und wurde in wenigen Minuten beträchtlich abgeschliffen. Es giebt das ein schönes sinnliches Beispiel von der alten Moral, daß man mit etwas Milde und Nachgiebigkeit oftmals viel weiter kommen kann, als mit der größten Sprödigkeit und Härte; der Sandstrahl, der den Stahl augenblicklich angreift, thut dem Kautschuk kaum merklichen Schaden und kann von der Hand sogar als angenehme Kühlung empfunden werden.

Wenn nun, um auf den Diamanten zurückzukommen, der Anprall des ersten Körnchens auf ihn keine Wirkung übte, so würde begreiflicherweise das hundertste und tausendste den Angriff ebenso wenig fördern können; das Sandkörnchen hat also hier durch die Geschwindigkeit seiner Bewegung eine Macht erhalten, die ihm den Mangel an Härte reichlich ersetzt. Wollte es Jemand versuchen, mit einem Talglichte ein Brett zu durchbohren, so würde ihn Jeder für einen Narren halten; das Unternehmen gelingt aber, wie jedem Physiker bekannt ist, wenn man das Talglicht in ein Gewehr ladet und gegen das Brett schießt. So benutzt man in der Technik kleine, sehr schnell bewegte Stahlrädchen, um Steine, die viel härter sind, als der Stahl, zu schneiden und zu graviren. In der ihnen durch den Dampf oder Luftstrom mitgetheilten „rasenden“ Geschwindigkeit, in dem Elan, wie die Franzosen sagen würden, liegt das Geheimniß der wunderbaren Kräfte des Sandkörnchens.

Im Sandgebläse ist, wie man sieht, eine ganz neue Bearbeitungsmethode gewonnen, die der vielseitigsten Anwendungen fähig ist. Man hat, um noch Einiges anzuführen, den Sandstrahl unter Anderem auch benutzt, um Gebäudefronten schleunigst von altem Schmutze zu reinigen; man kann ihn benutzen, um in Getreidemühlen die zeitraubende Arbeit des Mühlsteinschärfens im Nu zu beenden. In Dampfmahlmühlen, wo die treibende Kraft des Gebläses immer vorhanden ist, dürfte das besonders leicht durchführbar sein. Je nach den zu erzielenden Leistungen, wird man dem Apparate die zweckmäßigste Gestalt geben; die Erzeugung des Gebläses, wie die Zuführung des Sandes ist natürlich der größten Abänderungen und Verbesserungen fähig. In der einen auf der Weltausstellung befindlichen Maschine wirkte ein Dampfstrahl, in der andern ein Luftstrom, welcher von einem in einem Gehäuse eingeschlossenen und durch eine Miniatur-Dampfmaschine in schnelle Bewegung versetzten Ventilator-Schaufelrade erzeugt wurde. Eine der archimedischen Wasserschnecke ähnliche Vorrichtung führt dabei den nach der Wirkung in einen Sammelbehälter fallenden Sand in die Windröhre zurück.

Der Erfinder überläßt die Einrichtung der Gebläsemaschine ganz der Geschicklichkeit und dem Belieben der Mechaniker und hat sich klugerweise nur das Princip, das heißt die Anwendung des durch ein bewegtes Medium fortgerissenen Sandes zu Arbeitsleistungen jeder Art, patentiren lassen. Bisher hatten die Mechaniker der alten Welt wohl größtentheils von der neuen Arbeitsmaschine nur durch Mittheilungen der polytechnischen Journale Kenntniß erhalten, und ein nicht immer ungerechtfertigtes Mißtrauen gegen amerikanische Marktschreiereien könnte sie leicht von eigenen Versuchen abgehalten haben. Jetzt, nachdem viele Tausende die Maschine in Thätigkeit gesehen, oder wenigstens die in vielen Probestücken ausgestellten Leistungen derselben bewundert haben, dürfte der neue Bundesgenosse des Grabstichels und der Feile mit ziemlicher Schnelligkeit in unsere Werkstätten einziehen und bald für jeden Arbeitszweig zu der wünschenswerthen Vollkommenheit gebracht werden. Die Gesammtheit aber wird den Vorteil haben, zahlreiche Arbeiten in Glas, Stein und Metall nicht nur billiger, sondern auch in größerer Vollendung geliefert zu erhalten, als bisher.

Carus Sterne.

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