Das Projekt des Fachbereichs Ingenieur- wissenschaften und Mathematik an der Fachhochschule Bielefeld
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Maschinen
  • MA1 Baumstammbohrer

    Außerhalb von Städten werden in der Regel Wasserleitungen aus Naturstein oder gebrannten Ziegeln verwendet. In Wohnsiedlungen setzen sich Leitungen aus hohl gebohrten Baumstämmen durch, die mit unterschiedlichen Methoden zusammengesetzt und bei Richtungsänderungen mit Ledermanschetten verbunden werden.

  • MA2 Druckerpresse

    Mit der Erfindung des Drucks mit beweglichen Lettern durch Gutenberg im 15. Jahrhundert beginnt eine stürmische Verbreitung von Schriften und Büchern. Leonardo skizziert die Maschinenvariante einer Druckerpresse, bei der die beiden Haupbewegungen – nämlich das Einfahren der Lade und das Absenken des Pressstempels – synchronisiert werden. Mit dem Hebel werden beide Bewegungen, gekoppelt durch das ins Schnelle übersetzende Laternengetriebe, von einem Bediener ausgeführt. Nach dem Pressen zieht ein Gewicht die Lade wieder in ihre Ausgangslage auf der Schräge zurück.

  • MA3 Erdlochbohrer

    Um 1487–1490 skizziert Leonardo seine ersten Entwürfe für unterschiedlichste Bohrmaschinen. Darunter auch diesen Senkrechtbohrer. Der als Bohrer dienende Baumstamm erhält unten eine ›Bohrkrone‹, und durch sein Eigengewicht und die Drehvorrichtung schraubt er sich dann in den Boden. Gesichert ist, dass Leonardo damit Grundwasserspiegel erforscht, vermutlich bohrt er damit auch Brunnenlöcher. Moderne Brunnenbohrer und Ölbohrtürme nutzen dieses Prinzip.

  • MA4 Feilenhaumaschine

    Der wohl erste Entwurf einer Maschine zur Mechanisierung des Feilenhauens wird von Leonardo um 1500 handschriftlich verfasst. Dieser taucht jedoch erst zu Beginn des 20. Jahrhunderts wieder auf. Das Prinzip dieser Maschine: Ein von einem Gewicht angetriebener, meißelähnlicher Hammer schlägt in gleichem Abstand Kerben in den Feilenkörper. Dazu wird der Schlitten mit einem Schraubengetriebe allmählich weiter geschoben. Erst Anfang des 19. Jahrhunderts wird diese Technik in der industriellen Produktion von Feilen angewendet.

  • MA5 Grabungsmaschine

    Die Grabungsmaschine ist ein Gerät, das bei der Landwirtschaft oder im Kriegsgebiet eingesetzt wird. Die Maschine besteht aus einer Schaufel und einem Schwungrad, die miteinander verbunden sind. Die Bewegung des Schwungrads entsteht durch einen Seilzug (Rolle am hinteren Teil) und Wuchtgewicht, das mit Menschenhand bewegt wird. Beim Loslassen des Gewichts bewegt sich die Schaufel nach unten. Auf Rollen lässt sich die Grabungsmaschine leicht überall hin transportieren.

  • MA6 Nockenhammer

    Bei diesem Nockenhammer handelt es sich um ein Schmiedewerkzeug. Das Anheben des schweren Schmiedehammers wird durch einen speziellen Nocken erzeugt (hier eine Evolventenkurve). Angetrieben wird der Nockenhammer hier über eine mit der Nockenwelle verbundene Handkurbel. Ursprünglich wird er häufig durch ein Wasserrad angetrieben, weshalb sich auch später die Eisen verarbeitende Industrie an Wasserläufen einrichtet. Heute werden unterschiedlichste Nocken eingesetzt, beispielsweise in Motoren zur Ventilsteuerung an Nockenwellen oder in Drahtbiegemaschinen und verschiedenen Schaltern.

  • MA7 Ratschengetriebe

    Kräfte und Bewegungen sind Leonardos Steckenpferde in der Mechanik. Er formuliert deren Gesetze an Hebeln, Rollen und Zahnrädern und schafft so die Grundlagen für die Konstruktion komplexer Kran- und Antriebsanlagen. Mit diesem Ratschengetriebe wird eine Hin- und Her-Bewegung in eine kontinuierliche Hub-Bewegung umgewandelt. So können mit vielen kleinen Schaltschritten große Lasten angehoben werden. In kompakter Form sind solche Getriebe heute in der Zurr- und Spanntechnik im Einsatz. Um die Bewegungsumwandlung des Ratschengetriebes zu verdeutlichen, wird hier als Abtrieb eine von Leonardos Ketten eingesetzt – und zwar die massive Schmiedekette (siehe auch Modell ME1 Kettengetriebe).

  • MA8 Schubkurbel

    Kräfte, Kraftübertragung, Kraftumwandlung, Kraftverstärkung und Wandlung von Rotations- in Linearbewegung sind Leonardos Steckenpferde. Er entwirft zahlreiche raffinierte und heute noch übliche Antriebe mit Kurbeln und Exzentern. Um die ungleichförmige Bewegung der Schubstange deutlich sichtbar zu machen, wird der in der Skizze vorgesehene Schneckenantrieb hier durch einen Direktantrieb der Kurbelwelle mit einer Handkurbel ersetzt.

  • MA9 Spiegelschleifmaschine

    In der Renaissance beginnt die Blütezeit der Astronomen und Brillenbauer, womit der Bedarf an Linsen und Spiegeln jeder Art steigt. Um den Anforderungen an Präzision gerecht zu werden, geht Leonardo von Handarbeit auf Maschinenfertigung über und entwickelt dazu zahlreiche Glasschleif- und Poliermaschinen. Aus Notizen und Bestelllisten Leonardos schließen Historiker, dass er möglicherweise über ein Spiegelteleskop nachdenkt. Wegen dieser Arbeiten wird er beim Vatikan denunziert und des Teufelspaktes bezichtigt.

  • MA10 Metallfolien-Ziehmaschine

    Bei dieser Maschine wird das Prinzip verwendet: Ziehen der Folie durch einen einstellbaren Spalt und dabei die Folie verjüngen. Mit den beiden hintereinander angeordneten Schneckengetrieben sind wegen der hohen Übersetzung recht große Zugkräfte erzeugbar, mit denen das Band durch den Spalt am einstellbaren Keil gezogen wird, so dass Reißgefahr besteht. Es ist unklar, warum Leonardo diese Variante trotzdem so verwendet und ob sie auch realisiert wurde. Denn bekannt war in dieser Zeit das Folienbearbeiten durch Dengeln und Walzen zwischen Rollen ohne die hohe Zug-Belastung der Folie.

  • MA11 Wasserturbine

    Als verlässliche Antriebsenergie gibt es zu Leonardos Zeiten nur das strömende Wasser: Er skizziert zahlreiche Wasserräder zum Pumpen-, Mahlwerk- und Maschinenantrieb. Diese hier nachgebaute Turbine stellt eine Seltenheit in Leonardos Skizzen dar: Es handelt sich um eine so genannte Rohrturbine, die – anders als die Wasserräder – in einem geschlossenen Rohr gelagert ist. Sie kann in einem stark strömenden Fluss versenkt werden oder aber das Fallwasser an Staudämmen oder Wasserfällen aufnehmen und die Strömungsenergie in Drehenergie wandeln. Zum Starten des Versuches mit der Fußpumpe unten rechts am Sockel Wasser bis zum Überlaufen in den Behälter pumpen.

  • MA12 Gewindeschneidmaschine

    Wie so oft gibt auch diese Zeichnung keinen Hinweis auf verwendete Werkstoffe. Wird das Gewinde auf eine Holzwelle geschnitten? Das würde die Verwendung des stechbeitel-ähnlichen Werkzeuges vermuten lassen. Leonardos systematisches Denken dokumentiert sich hier wieder brillant: mit mehreren Zahnradsätzen lassen sich unterschiedliche Steigungen realisieren.

  • MA13 Kornmühle

    Kornmühlen waren zu Leonardos Zeit zahlreich in der Anwendung. Die Skizze dieser Kornmühle ist spärlich und es ist unklar was hier eigentlich das besondere Leonardo-Typische ist. Vielleicht das Getriebe im Mühlenkopf? In anderen Skizzen arbeitet er die Mahlsteine stärker heraus, die hier – ungewöhnlich – ebenerdig angeordnet sind.

  • MA14 Bratenwender

    Der Bratenwender ist sicherlich ein amüsanter Ausreißer unter den Maschinen Leonardos: ein wenig Spielerei, effiziente Energienutzung und natürlich wieder unter Anwendung seiner fast obligatorischen Getriebe. Ob aber die relativ kleine Luftturbine wirklich in der Lage wäre, den Wender inklusive Braten anzutreiben, muss noch an einem Nachbau in Originalgröße getestet werden.

  • MA15 Walzmaschine

    Beim Metallverformen treten große Kräfte auf, deshalb sind auch hier die Bewegungen sehr langsam. Die hohe Drehzahl der Antriebswasserturbine (im Sockel unter der Acryl-Platte links) wird durch mehrere stark untersetzende Schneckengetriebe in die lineare Zugbewegung des Stabes und die Drehbewegung des profilierten Anpressrades gewandelt.

  • MA16 Gattersäge

    Ebenso wie die Feilenhaumaschine ist diese Gattersäge ein echter Teilautomat! Sie dient zum Längstrennen von Stämmen und zur Herstellung von Brettern. Angetrieben von dem (nur angedeuteten) Wasserrad werden die Sägeblätter betätigt und gleichzeitig wird mit dem Schrittschaltmechanismus der Baumstamm auf seinem Wagen kontinuierlich vorgeschoben.