Technik in der Renaissance

mini|Hans Holbein d. Jüngere: Die Gesandten (1533) Die Technik in der Renaissance zeichnete sich durch besondere Fortschritte im Militärwesen, im Bergbau und in der Gewinnung von Metallen aus Erzen aus. Die aufkommenden Naturwissenschaften wurden durch Weiterentwicklungen von Messinstrumenten begünstigt. Die Alchemie beschäftigte sich mit der Herstellung von SchießpulverVgl. etwa Wilhelm Hassenstein, Hermann Virl: Das Feuerwerkbuch von 1420. 600 Jahre deutsche Pulverwaffen und Büchsenmeisterei. Neudruck des Erstdruckes aus dem Jahr 1529 mit Übertragung ins Hochdeutsche und Erläuterungen von Wilhelm Hassenstein. Verlag der Deutschen Technik, München 1941, S. 65 („Willst du ein gutes Büchsen-Pulver machen […]. Und das ist die allerbeste Lehre, die man in der ganzen Alchimie finden kann.“) und 102. und den für die weitere Entwicklung der Technik wichtigen Metallen.

Erfindungen in der Wende vom Mittelalter zur Neuzeit Gegen Ende des Mittelalters gab es in Europa einige wichtige Erfindungen, die bedeutenden Einfluss auf die Neuzeit hatten. Es handelt sich dabei um den Buchdruck von Gutenberg und die mechanischen Räderuhren.

Buchdruck miniatur|Buchdruck im 16. Jahrhundert Im Mittelalter wurde die Vervielfältigung von Büchern vorwiegend in Klöstern vorgenommen, in dem sie von Mönchen per Hand abgeschrieben wurden. Andererseits waren bereits seit einiger Zeit Drucktechniken bekannt, bei welchen Negative aus Holz bzw. Metall geritzt wurden und als Stempel dienten. Johannes Gutenberg kam in der Mitte des 15. Jahrhunderts auf die Idee, anstatt ganzer Wörter einzelne Buchstaben herzustellen. Dafür erschuf Gutenberg für jeden Letter eine Patrize aus geritztem Stahl (entspricht dem bildverkehrten Buchstaben), welche in ein Stück Kupfer geschlagen wurde und somit einen Abdruck entstehen ließ. Durch das Gießen einer Blei-, Zinn- und Antimon-Legierung in diese Mutterform entstand eine Nachbildung der Patrize. Diese Nachbildung stellt den einzelnen beweglichen Letter dar, wovon eine beliebige Anzahl hergestellt werden konnte. Die Lettern wurden in ein sogenanntes Setzschiff eingesetzt und konnten schnell wieder anders angeordnet werden. Zu Beginn der Renaissance wurden so zahlreiche Bücher in großen Mengen gedruckt. Zunächst die Bibel, bald auch wissenschaftliche Literatur der antiken Autoren oder neue Bücher. Außerdem konnte man Flugblätter und Zeitungen drucken, was den Beginn der Massenkommunikation und damit einen bedeutenden Entwicklungsschritt der Mediengeschichte bedeutete.Volker Schmidtchen: Technik im Übergang vom Mittelalter zur Neuzeit zwischen 1350 und 1600. In: Karl-Heinz Ludwig, Volker Schmidtchen (Hrsg.): Metalle und Macht. Propyläen Verlag, Ulm 1997, S. 573–576.Karl Heinz Metz: Ursprünge der Zukunft. Die Geschichte der Technik in der westlichen Zivilisation. Verlag Neue Zürcher Zeitung, Zürich 2006, S. 62.

Mechanische Räderuhren

Die ersten mechanischen Räderuhren entstanden im 14. Jahrhundert. Im Inneren der Uhren bewegte ein Gewicht oder später eine Feder Zahnräder und dadurch die Zeiger. Diese Bewegung wurde von der sogenannten Hemmung, die von einem Pendel bewegt wurde, periodisch unterbrochen. Auf dem Gebiet der Uhrentechnik kam es zu einem Wechselspiel von Wissenschaft und Technik. In der Wissenschaft wurden Uhren in Experimenten benötigt, beispielsweise auf dem Gebiet der Dynamik. Andererseits widmeten sich auch zahlreiche Wissenschaftler den Uhren. Christiaan Huygens beispielsweise konnte zeigen, dass die Schwingungsdauer eines Pendels vom Ausschlag unabhängig ist, falls es sich auf einer Zykloiden bewegt, und konnte auch eine Uhr bauen, die dies umsetzte.Christoph Scriba, Bertram Maurer: Technik und Mathematik. In: Armin Herrmann, Charlotte Schönbeck (Hrsg.): Technik und Wissenschaft. VDI-Verlag, Düsseldorf 1991, S. 52.Karl H. Metz: Ursprünge der Technik. Schöningh, Paderborn 2006, S. 48–52.

Bergbau Bergbau wurde seit dem Altertum betrieben. Mit zunehmender Tiefe ergab sich das Problem der Wasserhaltung: Sobald die Schächte unter den Grundwasserspiegel reichten, sickerte Wasser ein, das abgepumpt werden musste, um weiter vordringen zu können. Im 16. Jahrhundert wurden die Neuerungen und Abläufe unter anderem von Georgius Agricola und Biringuccio schriftlich festgehalten, sodass der damalige Stand der Technik sehr gut belegt ist. Der Abbau der Gesteine geschah noch mit den gleichen Methoden und Werkzeugen wie in Antike und Mittelalter. Beim Feuersetzen wurde das Gestein zunächst durch Feuer erhitzt, mit Wasser abgeschreckt und anschließend mit Hammer, Hacke und Meißel abgebaut.Volker Schmidtchen: Technik im Übergang vom Mittelalter zur Neuzeit zwischen 1350 und 1600. In: Karl-Heinz Ludwig, Volker Schmidtchen (Hrsg.): Metalle und Macht. Propyläen Verlag, Ulm 1997 S. 218–239.Ulrich Troitzsch: Technischer Wandel in Staat und Gesellschaft zwischen 1600 und 1750. In: Akos Paulinyi, Ulrich Troitzsch: Mechanisierung und Maschinisierung. Propyläen Verlag, Ulm 1997, S. 61–78.Günter Bayerl: Technik in Mittelalter und Früher Neuzeit. Theiß, Stuttgart 2013, S. 140.

Abbau und Wasserhaltung Neu in der Renaissance war der Schwinghammer, ein langer, mit beiden Händen zu benutzender Hammer mit einem flexiblen Schaft, der die Gefahr des Abprallens verminderte. Ein großes Problem im Bergbau war das einsickernde Grubenwasser, welches in der Antike mit archimedischen Schrauben, die von Sklaven bedient wurden, gelöst wurde. Am Ende des Mittelalters nutzte man dazu Ledereimer und Schöpfräder, die von Menschenhand bedient wurden, später dann Becherwerke, die mit Wasserrädern, Treträdern oder Göpeln angetrieben wurden. Alternativ wurden Bulgen eingesetzt, große lederne Gefäße, die mit Winden aus den Gruben gezogen wurden. Neu eingeführt wurden die Kehrräder. Das waren Wasserräder, die ihre Laufrichtung ändern konnten, um Lasten ohne kompliziertes Getriebe sowohl zu heben als auch zu senken. Wasserräder kamen auch bei Bergwerken ohne direkte Nähe zu Wasserläufen zum Einsatz. Dafür wurden Feldgestänge (Kunstgestänge) zwischen Rad und Schacht installiert, womit man auch mehrere Kilometer überbrücken konnte. Eine weitere neue Methode war die Verwendung von Saugpumpen. Während am Ende des Mittelalters einige Bergwerke geschlossen werden mussten, weil mehrere hundert Mann mit Eimern nicht in der Lage waren, die Stollen zu entwässern, konnte man nun mit nur wenigen Maschinisten abgesoffene Bergwerke wieder in Betrieb nehmen. Dafür waren jedoch größere finanzielle Investitionen in die Maschinen nötig. Als man in immer größere Tiefen vorstieß, rissen die Seile öfter, was unter anderem für Da Vinci Anlass war, sie erstmals wissenschaftlich zu untersuchen. So entstanden Begriffe wie Belastbarkeit und Festigkeit oder die Reißlänge, die die Länge angibt, bei der ein Seil unter seinem eigenen Gewicht reißt. 1712 entwickelte der englische Schmied Thomas Newcomen schließlich die erste funktionierende Kolbendampfmaschine, die im Bergbau auch Verbreitung fand. In anderen Branchen wurde die Dampfmaschine erst nach der entscheidenden Verbesserung durch James Watt in der zweiten Hälfte des 18. Jahrhunderts verwendet.Rolf Sonnemann: Bergbau und Hüttenwesen werden umgestaltet. In: Burchard Brentjes: Geschichte der Technik. Aulis Verlag Deubner, Köln 1987, S. 192–198.Günter Bayerl: Technik in Mittelalter und Früher Neuzeit. Theiß, Stuttgart 2013, S. 146.

Fördern, Pochen und Waschen mini|Skizze mit Funktionsweise des Pochwerks Für das Fördern unter Tage nutzte man Wagen und Karren, die teilweise auch auf Holz- und später Eisenschienen fuhren. Über Tage wurde die Materialbewegung als Transport bezeichnet und mittels von Pferden gezogener Wagen bewerkstelligt. Während der Industrialisierung wurden dann Dampfeisenbahnen dazu genutzt. Vor dem Schmelzen wurden die Erze zerkleinert und durch Waschen vom tauben (nicht erzhaltigen) Gestein befreit, was vor allem dazu diente, die teure Holzkohle beim Schmelzen zu sparen. Das Zerkleinern wird als Pochen bezeichnet. Hierfür wurden im Mittelalter Erzmühlen verwendet, aus denen nun Pochwerke entstanden. Beim Pochen wurde mit Hilfe eines Wasserrades eine Welle mit Nocken gedreht, welche dann Holzpfähle anhob und in einer gewissen Höhe wieder freiließ. Diese Holzpfähle waren an der Unterseite mit Eisen ummantelt und trafen beim Freilassen in einen mit Erz gefüllten Becher, sodass das Erz zerkleinert wurde.Volker Schmidtchen: Technik im Übergang vom Mittelalter zur Neuzeit zwischen 1350 und 1600. In: Karl-Heinz Ludwig, Volker Schmidtchen (Hrsg.): Metalle und Macht. Propyläen Verlag, Ulm 1997, S. 227.

Metallverarbeitung Bis ins Mittelalter war das Rennverfahren weit verbreitet, dabei wurden Rennöfen durch Holzkohle erhitzt und das reduzierte Eisen sammelte sich als verbackener Klumpen am Boden der Grube. Der Rennofen musste nach jedem Durchgang komplett abgebrochen werden und für den nächsten Durchgang neu errichtet werden. Zur Luftzufuhr nutzte man den natürlichen Hangwind (bei Schmelzgruben, die an Hängen installiert waren) bzw. Blasrohre oder Blasebälge.Walter Conrad (Hrsg.): Geschichte der Technik in Schlaglichtern. Meyers Lexikonverlag, Mannheim 1997, S. 19 f.

Durch den erhöhten Verbrauch von Holz und Holzkohle entstanden immer länger werdende Transportwege des Holzes, es wurde somit teuer und knapp. In England war der Holzeinschlag so gravierend, dass Holz importiert werden musste. In den kaiserlichen Erfinderprivilegien für den Zeitraum von 1500 bis 1600 bezogen sich 26 der 78 Privilegien auf holzsparende Technologien. Die Rohstoffknappheit und die Weiterentwicklung der Öfen zeigte eine Ersetzung des Brennstoffs Holz durch Steinkohle und Koks nach der Renaissance.Günter Bayerl: Technik in Mittelalter und Früher Neuzeit. Theiß, Stuttgart 2013, S. 150 f.Walter Conrad (Hrsg.): Geschichte der Technik in Schlaglichtern. Meyers Lexikonverlag, Mannheim 1997, S. 21.Herbert Maschat: Leonardo da Vinci und die Technik der Renaissance. Profil, München 1989, S. 22. Um das Jahr 1500 hatten die Fugger – dank des Wirkens von Hans Fugger – ein Monopol für das Metall Kupfer.Römpp Lexikon Chemie, 9. Auflage, Band 3, Stuttgart 1992, Seite 2408

Schmelzen und Gießen mini|Skizze eines Schachtofens, der mit einem Blasebalg verbunden ist. Der steigende Eisenbedarf konnte aber bald nicht mehr aus dem Rennverfahren gestillt werden, wodurch zunächst Schachtöfen, später dann Hochöfen entwickelt wurden. Mit den Schachtöfen konnte nun eine Scheidung des Eisens vom Stahl vorgenommen werden. Dabei wurde der Ofen mit feuerfestem Stein bzw. Lehm oder Ton ausgemauert und ein Blasebalg mit Wasserkraft betrieben, um eine konstante und ausreichende Luftzufuhr zu gewährleisten. Das anschließende Gießen des Eisens markiert die Erfindung des Eisengusses.Rolf Sonnemann: Bergbau und Hüttenwesen werden umgestaltet. In: Burchard Brentjes, Siegfried Richter, Rolf Sonnemann (Hrsg.): Geschichte der Technik. Aulis-Verlag, Köln 1987, S. 198 f.

Die Gewinnung der meisten Nichteisenmetalle wie ZinnSchmelzpunkt des reinen Zinns ist 232 °C und ZinkSchmelzpunkt des reinen Zinks ist 419,5 °C erfolgte durch Erhitzen und Schmelzen. Gold,Schmelzpunkt des reinen Goldes ist 1064 °C KupferSchmelzpunkt des reinen Kupfers ist 1083 °C und SilberSchmelzpunkt des reinen Silbers ist 962 °C konnte man grundsätzlich auch aus den Erzen herausschmelzen, jedoch benötigte man dazu wegen des höheren Schmelzpunktes mehr Energie. Zudem war Kupfer oft mit anderen Metallen wie Zinn vermischt, was aber auch gewünscht wurde, weil es dadurch nicht so spröde war und als Bronze sehr gut verarbeitet werden konnte. Reines Kupfer ist zum Gießen dagegen nicht geeignet.Römpp Lexikon Chemie, 9. Auflage, Band 3, Stuttgart 1992, Seite 2405

Gewinnung von Gold und Silber