Historische Steinbearbeitung nach altägyptischen Vorbildern

[Sculpteur]

Update zum aktuellen Steinbearbeitungsprojekt:
Heute ist mir in einem Vorversuch offenbar eine sehr wichtige Verifizierung gelungen:

Wie sich heute gezeigt hat, ließ sich der z.Zt. bearbeitete Basalt mit trockenem (bzw. leicht angefeuchtetem) Quarzsand mit einem Kupferbohrer wesentlich besser Fidelbohren als mit nassem Quarzsand als Abrassiv.

Diese Vermutung muss ich in weiteren Vorversuchen nochmals verifizieren, auch um herauszufinden, welche Modifizierung des Sandes (hier am Basalt) am Besten funktioniert.

Auf jeden Fall ist es mir nach mehreren missglückten Anbohrversuchen bei nassem Sand und gefülltem Sandtrichter (modelliert aus Knetmasse) gelungen, eine der missglückten Anbohrungen in nur einer halben Stunde auf etwas mehr als 3 mm Tiefe zu vertiefen.
Das erstaunliche und sehr interessante dabei war, dass der Verschleiß an der kupfernen Bohrspitze sich auch als wesentlich geringer zu erweisen scheint, als bei Bohren mit nassem Sand [qed].

Was ebenfalls zu beobachten ist und sehr interessant im Hinblick auf den Bedarf an Kupfermaterialien für die Durchbohrung von Hartgesteinsperlen im alten Ägypten ist, zeigte sich im Vorversuch selbst dann, wenn ich den Anpressdruck des Bohrers wesentlich erhöht habe: Die Standzeit der mit einer Wasserrohrzange kalt umgeformten kupfernen konischen Bohrkrone mit sehr dünner Spitze von etwa 1 mm Durchmesser wies bei Verwendung trockenen bzw. nur leicht gefeuchteten Sandes als Abrassiv offenbar eine wesentlich höhere Standzeit auf als bei Verwendung von nassem Sand [qed].

Aktuell gehe ich davon aus, dass die Bohrkrone bei zunehmender Bohrtiefe dünner ausgeformt sein kann, weil ein bis zu einem gewissen Grad vertieftes Bohrloch quasi die Bohrerspitze trotz hohem Anpressdruck stabilisiert. Sollte sich dieser Zusammenhang als korrekt erweisen - was bis zu einem gewissen Grad zu erwarten wäre - würde das bedeuten, dass der Anpressdruck beim Bohren bei entsprechender Bohrtiefe mit sehr dünnen kupfernen Bohrern bis zu einem gewissen Grad erhöht werden kann.

Stocks hat meiner aktuellen Kenntnis nach immer beteuert, dass die alten Ägypter Bohrungen und Trennschleifungen in Hartgestein bei Verwendung von Kupferwerkzeugen mit trockenen Sanden durchführten.

Es existiert ein Youtube-Video in dem Stocks mit einem Expetimentator zusammenarbeitet, der sich in dem Video mit seiner Meinung durchsetzt, dass dies mit nassen Sanden wesentlich besser funktioniere.
Es mag Stocks Höflichkeit geschuldet sein, dass er ihn gewähren ließ.

Wenn sich meine heutigen Erkenntnisse erneut verifizieren lassen, würde ich der Annahme des Experimentators der mit Stocks zusammenarbeitete jedoch widersprechen und Stocks - zumindedtens im Hinblick auf Bohrungen mit Kupfer in Hartgestein mit sehr kleinem Durchmesser eher bestätigen.

Es bleibt also abzuwarten, ob sich die heutigen Erfahrungen in entsprechenden Vorversuchen verifizieren lassen.

[Monolith]

Spannende Beobachtung. Ich bin gespannt, ob sich die Ergebnisse reproduzieren lassen, aber frage mich auch, wie sich das Ganze physikalisch erklären lässt.

[Sculpteur]

Ich werde noch einiges ausprobieren.
Sehr verwunderlich wirkt die Sache tatsächlich.
Die Ergebnisse beruhen bisher auf Erfahrungswerten und eigenen Einschätzungen.
Für wirkliche Verifizierung müssten jetzt aber eigentlich zahllose Löcher in verschiedenste Materialien gebohrt werden.

Vielleicht würde sich dann herausstellen, dass es am Ende an der gesteigerten Erfahrung lag und daran, dass sich der Bohrlocheinstieg bei sehr wenig Sandauflage leichter finden ließ.
(vorher ist die Bohrzeit in viele verrutschte Anbohrungen geflossen, die in die Tiefe hätten gehen können).
Ich gehe aktuell dennoch mit der These an die Sache heran, dass trockener oder nur leicht feuchter Sand (Hier in Basalt) - besser funktioniert.

Bei z.B. Graniten würde die Sache vielleicht schon wieder ganz anders aussehen.

Physikalisch geschieht möglicherweise das Folgende:

Zu viel Liquid (hier Wasser) wirkt möglicherweise wie ein Schmiermittel - vergleichbar mit einem Kugellager - und lässt Sandkörnchen schneller von Oberflächen verrutschen. Auch lässt sich durch viel Liquid die Verdichtung des Sandmaterials im Bohrloch nicht so stark erzeugen wie bei leicht angefeuchtetem Sand.

Dafür sprechen würde der höhere Verschleiß am Bohrer: Sind weniger Sandkörnchen vorhanden, die vom Kupfer mittransportiert werden, wird mehr Kupfermaterial verschlissen, weil das Kupfer des Bohrers stärker in Kontakt zum Basalt geht.

Vergleichbar ist die Sache möglicherweise mit Mörtel (oder Beton): Enthält Beton nur wenig Feuchte, lässt er sich stark verdichten: Die Körnchen und Kiesel rutschen zwar ineinander, durch höhere Reibung ist mehr Stabilität möglich. Bei zuviel Wasser fließen die Körnchen und fließen auseinander.

Auf erdfeucht verdichteten Beton setzt man z.B. Grabmale. In zu feuchtem Beton würde das Grabmal versinken.

Die Frage ist eigentlich eine interessante Sache für einen Experimentalphysiker o.ä.

Ich glaube ich kenne jemanden, den ich fragen kann. Mal sehen ob ich seine Kontaktdaten wiederfinde.

[Monolith]

Klingt erst einmal einleuchtend. Ich bin auf die weiteren Versuche gespannt.

[Sculpteur]

Update zum aktuellen Steinbearbeitungsprojekt:

Wie sich heute gezeigt hat, ist es möglich den aktuell bearbeiteten Basalt mit den gegebenen Möglichkeiten (Vorpickung bzw. oberflächliche Anbohrung z.B. mit einem Flintbohrer o.ä.) mit Hilfe eines Bohreinsatzes aus Kupfer (D = 3 mm) bei konischer Kaltausformung der Bohrspitze (hier mit einer Wasserrohrzange) und bei Bohrweise mit trockenem Abrassiv innerhalb von nur einer Stunde unter Verwendung von feinem Quarzsand (hier herkömmlichem Vogelsand mit der Zusammensetzung laut Herstellerangeaben: 93% Quarzsand, 3,5 % Juracalcit, 3,5% Muschelgrit) als Abrassiv auf eine Bohrtiefe von ungefähr 4 mm; auf jeden Fall aber von über 3 mm zu bringen (Messungen sind ohne Präzisionsmesszeug nicht exakter möglich).
Dabei war zu beobachten, dass die Bohrspitze aufgrund ihrer Dünnheit aus dem Ruder gelaufen war: Die Geometrie der Bohrspitze - wie Stocks sie in ihrer konischen Ausformung vom Prinzip her bereits vorgegeben hat - spielt also ebenfalls eine große Rolle: Wird die Bohrspitze zu dünn ausgeformt, kann es offensichtlich geschehen, dass sie im Bohrloch verformt wird und eben "aus dem Ruder" läuft.

[Sculpteur]

Wie sich heute gezeigt hat, ist es relativ einfach, mit trockenem feinen Quarzsand unter Verwendung einer Bohrspitze aus Kupfer (hier 5 mm durchmessende Kupfer-Anode mit 99,9 % CU, halbhart) mit einem Fidelbohrer eine Bohrung von etwa 6 mm Tiefe bei einem oberen Bohrlochdurchmesser von ca, 5 mm in Basalt (handelsübliches Kopfsteinpflaster) einzubringen.
Dies bei Bohrweise mit trockenem Quarzsand bei einer Zusammensetzung des Sandes (handelsüblicher Vogelsand; laut Angaben des Inverkehrbringers von 93% Quarzsand, 3,5 % Juracalcit, 3,5% Muschelgrit).
Die (ausschließliche) Bohrzeit hierfür betrug ca. 2 Std.

Da mir heute das Kupfer ausging, habe ich nach erster Anbohrung des Basalts mit Kupferdraht mit 3 mm auf den Kupferdraht mit 5 mm zurückgegriffen. Deshalb ist die Bohrung am oberen Rand so stark aufgeweitet. Obwohl die Bohrspitze aufgrund gerissenen Fidelbohrschafts aus Haselholz verschleißbedingt wackelte, ist die Bohrung relativ präzise geworden, ohne durch eine etwaige leiernde Bewegung der Bohrspitze zu stark aufgeweitet zu werden, weil die Bohrspitze sich ab einer gewissen Bohrlochtiefe quasi in die Bohrung "hineinzog".

Ich gehe davon aus, dass sich ein gleichartiges Tiefenergebnis mit relativ präzisem oberen Bohrlochrand mit einem konisch zugeschliffenen, bzw. konisch geschmiedeten Kupferdraht von 3 mm erzeugen lässt.

Was sich insgesamt gezeigt hat, ist dass der Durchmesser eines gut verwendbaren Kupferdrahts als Bohrspitze (hier in Bezug auf modernes CU 99,9%, halbhart) in puncto Stabilität der Bohrspitze mit 2 mm vermutlich eher zu dünn wäre, bei konisch zusgeschliffenen 3 mm aber vermutlich funktionieren würde. Das werde ich noch ausprobioeren, muss aber zunächst erst wieder entsprechendes Kupfer ordern.
Auch haben sich interessante Erkenntnisse zum Thema Bohrspitzengeometrie ergeben.
Besonders interessant, hier auf dem Foto jedoch leider nicht zu sehen ist der Kupferabrieb am Bohrlochgrund, während die Wangen des Bohrlochs völlig frei von Kupferabrieb sind: Dies lässt sehr interessannte Rückschlüsse auf die physikalischen Vorkommnisse während des Bohrens zu und erlaubt Schlussfolgerungen für die ideale Bohrspitzengeometrie.

[siehe hierzu insgesamt auch Stocks, 2013]

Bis dahin werde ich mit Kernbohrungen mit kleinem Durchmesser in Basalt, hergestellt mit Bambus und feinem Quarzsand probieren.

- Hinweis zu zurückliegenden gelöschten Dokumentationen: Aufgrund eines Datenverlusts sind Bilddateien zum Herstellungsprozess des Werkstücks nicht mehr vorhanden -

[Sculpteur]

Heute habe ich ad hoc heisschmiedend (über der Flamme eines Outdoor-Gaskochers) ein kleines "Röllchen" aus einem Stück Kupfer von 1 mm Stärke mit den Abmessungen 20 x 20 mm geformt. Dieses "Röllchen" soll als Mini-Kernbohrer für einen Vorversuch im Bereich Anbohren von Hartgestein (hier geplant Basalt) dienen.

Das "Röllchen" ist gleichermaßen eine kleine Vorübung für die Metallbildhauerei im Bereich der Rekonstruktion der altägyptischen Schmuckherstellunhg. Deshalb habe ich das Röllchen nochmals in einem eigenen Thema zum Thema Metallbildhauerei an folgender Stelle gepostet:

http://www.archaeoforum.de/viewtopic.php?f=45&t=6789

Aus einem solchen Röllchen (ggf. aus anderem Material) plane ich außerdem bei Gelegenheit ein Schmuckstück in Orientierung an die altägyptische Schmuckherstellung herzustellen.

Der Durchmesser des Röllchens beträgt ungefähr 7,2 mm (Außen) und 5,1 mm (Innen).

Demnächst beabsichtige ich das Teil an den Nahtstellen zu löten (dieser Arbeitsschritt ist sowohl für die Schmuckherstellung als auch die Verwendung als Hohlbohrer sinnvoll).

Geschmiedet habe ich mit einem handlichen Flußkiesel mit einem größeren Steinbrocken als Unterlage. Das Kupferblech wurde zuvor mit einer Wasserrohrzange in die grobe Form gebracht und teils kalt- teils heisschmiedend um einen konisch zugeschnittenen Kupferdraht von 5 mm Durchmesser herum in die Endform geschmiedet. Der Draht, bzw. Kupferstab auf dem geschmiedet wurde, wurde von mir zuvor als Bohrspitze für die Anbohrung von Basalt verwendet

Material: CU 99,9%, halbhart

- Hinweis zu zurückliegenden gelöschten Dokumentationen: Aufgrund eines Datenverlusts sind Bilddateien zum Herstellungsprozess des Werkstücks nicht mehr vorhanden -

[Sculpteur]

Wie sich heute gezeigt hat, ist es durchaus sehr schwierig (jedoch nicht unmöglich) den z.Zt. bearbeiteten Basalt mit einer Fidelbohrung mit einem Kupferdrahtdurchmesser von max. ca. 3 mm scharfkantig anzubohren (siehe unterstes, gereinigtes Bohrloch im Bild).

Der Verschleiß am Bohreinsatz aus Kupfer (CU 99,9 % halbhart) war relativ hoch bei relativ minimalem Anbohrergebnis.

Es hat sich hier einmal mehr gezeigt, dass es für die Durchmesser kupferner Bohreinsätze (hier in Bezug auf den angebohrten Basalt und auf Kupfer-Vollmaterial) eine relativ naturgegebene Grenze für den geringstmöglichen Durchmesser zu geben scheint. Diese scheint nach meinen bisherigen Erkenntnissen irgendwo zwischen 2 und 3 mm zu liegen: Jeder Versuch, mit geringeren Durchmessern den Basalt anzubohren wäre vermutlich extrem aufwändig. Es ist für mich bisher jedoch nicht generell auszuschließen, dass kleinere Durchmesser möglich wären, ggf. bei Verwendung spezieller Abrassive.

Gebohrt wurde in diesem Vorversuch wie gehabt mit feinem Quarzsand (handelsüblicher Vogelsand; Zusammensetzung laut Angaben des Inverkehrbringers: 93% Quarzsand, 3,5 % Juracalcit, 3,5 % Muschelgrit).

Nach knapp 1,5 Stunden Fidelbohrarbeit war es möglich eine Bohrlochtiefe von gerade einmal etwa 2 mm zu erreichen (bei vorheriger Anbohrung mit einem Flintabschlag). Der Durchmesser der Anbohrung beträgt etwa 3,5 mm und ist damit bisher nur minimal größer als der Durchmesser des verwendeten Bohreinsatzes. Der Bohrvorgang verlief also bei ruhiger Führung relativ konstant und keine leiernde Bohrspitze hat das Bohrloch übermäßig ausgeleiert. Bohrtechnisch ist das insofern ein Erfolg.
Ein Wechsel aus Bohrweise mit trockenem, nassem und feuchtem Sand hat keine neuern Erkenntnisse gebracht. Es kann von mir z.Zt. nicht beurteilt werden, mit welcher Bohrweise solche Bohreinsatzdurchmesser am Besten zu bohren wären.

Gezeigt hat sich jedoch wiederholt, das die Bohrung am Besten funktioniert, wenn die Bohrspitze permanent aufgerauht wird (hier mit einer Wasserpumpenzange) und es ist für mich inzwischen offensichtlich, dass permanent frischer (noch scharfkörniger) Sand an die Bohrspitze geführt werden muss, um relativ effektiv solche Bohgrspitzendurchmessern fidelbohren zu können.

Um verlässlichere Aussagen treffen zu können, wird der Vorversuch demnächst wiederholt.

- Hinweis zu zurückliegenden gelöschten Dokumentationen: Aufgrund eines Datenverlusts sind Bilddateien zum Herstellungsprozess des Werkstücks nicht mehr vorhanden -

[Monolith]

Danke für die Zusammenfassung Deiner bisherigen Erkenntnisse. Warum möchtest Du eigentlich in diesem Zusammenhang erfahren, wie schmal der Lochdurchmesser sein kann? Gibt es originale Vorbilder mit extrem kleinen Bohrungen?

[Sculpteur]

Danke für Deine Frage Monolith.
Die Frage danach, kleinstmögliche Bohrungen in Hartgestein anzufertigen betrifft die Rekonstruktion der Herstellung von Hartgesteinsperlen im alten Ägypten.
Die Herstellung von Perlen war im alten Ägypten (z.B. nach Stocks) stark manufakturartig durchstrukturiert.
Um eine Perle aus Hartgestein (z.B. Karneol) herzustellen, ist ein sehr präzises beidseitiges Durchbohren von Hartgestein bei sehr kleinen Durchmessern erforderlich.
Die Herstellung einer röhrenförmigen Hartgesteinsperle spricht handwerklich ganz besondere Erfordernisse an.
Die Vorversuche im Basalt sind sozusagen Vorübungen für das Herstellen von Hartgesteinsperlen aus entsprechenden Materialien dar und sollen auch als Vorbereitung dafür dienen, eines Tages Bohrungen mit sehr kleinen Durchmessern in extrem harten Gesteinen zu ermöglichen (sofern das gelingen wird und im Bereich des heute Machbaren liegt).

Die folgende Quelle gibt einen sehr guten Überblick über die in altägyptischen Perlenmanufakturen hergestellten Perlentypen und Durchbohrungstypen.

Nach Erster Sichtung der Quelle konnte ich feststellen, dass die Quelle nur unwesentlich auf Herstellungsprozesse eingeht und Durchmesser von Bohrungen anscheinend ausklammert.
Dennoch ist die Quelle für einen Überblick über das Thema sehr wertvoll.

[NACHTRAG:]
Bei meinen Vorversuchen zum Thema geht es auch um die Abgrenzung zu mit Flintbohrern durchbohrten Hartgesteinsperlen und deshalb die Annäherung an die Fragestellung, welche Arten und Qualitäten von Bohrungen mit welchen Werkzeugen und Hilfsmitteln möglich sind: Die versuchende Arbeit mit Flintbohrern wird dabei erst dann von mir in Angriff genommen wenn ich das Thema Bohren mit Kupfer hinlänglich erprobt habe, so ist es zumindestens von mir geplant. Dies, weil die Herstellung von Flintbohrern entsprechendes Know How erfordert das ich erst noch erwerben muss.
[NACHTRAG ENDE]

Quellen:
PAL Arch's Journal of Archaeology of Egypt / Egyptology 14(2):1-16.
Hemwell, J.A. (University of Toledo / USA): A preliminary Overview of Ancient Egyptian Stone Beads.
Abruflink / Quellenlink:
https://www.researchgate.net/publicatio ... tone_beads
Datum und Zeitpunkt des Abrufs: 19.05.2023; 16:08 MEZ

[Sculpteur]

Mit dem heutigen erfolgreich durchgeführten Vorversuch sind die Fragestellungen zum Anbohren (Fidelbohren) mit Bohreinsätzen aus Kupfer-Vollmaterial (hier CU 99,9% halbhart; Kupferanode) von Hartgestein (hier Basalt) von meiner Warte aus zunächst einmal hinlänglich beforscht und erörtert worden.
Wie sich heute (nochmals) bestätigen ließ, ist es möglich (womit auch Stocks nochmals bestätigt wäre), ein Hartgestein mit den Qualitäten und Eigenschaften eines Basalts erfolgreich in absehbarer Zeit mit einem Kupferdraht (bzw. Kupfer-Rundstab) konisch bei entsprechend erzielbarer Bohrlochtiefe anzubohren.

Der heutige Vorversuch hat bei Fidelbohrweise mit feuchtem bis hin zu schließlich trockenem feinem Quarzsand aufgezeigt, dass sich auf diese Art und Weise eine konische Bohrung von etwa 4 mm Durchmesser am scharfkantigen, relativ exakten Bohrlochrand auf jeden Fall auf eine Tiefe von etwas mehr als 6 mm bringen lässt.
Diese Bohrlochtiefe genügt um zu bestätigen, dass es möglich wäre, eine Hartgesteinsperle bestimmter Materialeigenschaften (hier im Hinblick auf handelsüblichen Basalt) doppelkonisch so zu durchbohren, dass ein Hartgesteinsperlendurchmesser von etwa 8 bis 12 mm durchaus auf diese Art und Weise durchbohrbar wäre. Der Korpus einer Hartgesteinsperle hätte bei genanntem Bohrlochdurchmesser und Bohrlochtiefe - bei entsprechend exakter Bohrweise - noch genügend Substanz, um formstabil zu sein. Der Bohrlochdurchmesser am Bohrlochgrund wäre dabei außerdem ausreichend, um einen Durchbruch von ca. mindestens 1,5 bis 2 mm zu erzeugen, was ein Aufziehen einer solchen Hartgesteinsperle auf einen entsprechend ausgeformten Draht (z.B. Kupferdraht) ermöglichen würde.

Insgesamt konnte im Vorversuch nachgewiesen werden, dass es mit einem Bohreinsatz aus halbhartem Kupfer möglich ist, unter ausschließlicher Verwendung von feinem Quarzsand als Abrassiv dieses Bohrergebnis zu erzielen.
Als Abrassiv Verwendung im Vorversuch fand wie bisher der handelsübliche Vogelsand bei einer Zusammensetzung laut Angaben des Inverkehrbringers von 93% feinem Quarzsand, 3,5% Juracalcit und 3,5% Muschelgrit.

Das Ergebnis des heutigen Vorversuchs ist insofern besonders interessant, weil es mit einem leicht taillierten Fidelbohrstab aus Hickory (Bezugsquelle USA; hergestellt aus einem handelsüblichen Drumstrick) möglich war, bei sehr konstanter Bohrweise eine in Bezug auf den Durchmesser und die Ausformung der Bohrung sehr präzise Bohrung zu erzeugen: Der Bohreinsatz aus Kupferdraht bzw. Kupferstab (Annode) mit einem Durchmesser von ca. 3 mm wies bei entsprechender Einsetzung in den Fidelbohrstab einen sehr ruhigen Lauf auf, was schließlich neben der angewendeten Fidelbohrweise zu der hohen Präzision der Anbohrung geführt hat. Der verwendete Kupferstab von ca. 3 mm Durchmesser wies dabei auch bei schlanker konischer Ausformung genügend Stabilität auf, um sich nicht permanent zu verformen (bei zu hohem Druck auf den Führstein verbog sich der Bohreinsatz ab und zu, was jedoch relativ einfach zu beheben war durch ein Geradebiegen des Bohreinsatzes.
Aufgerauht und ausgeformt wurde der Kupferstab wie bisher mit einer Wasserrohrzange, was von der Handhabung entsprechend ersetzbar wäre durch ein beklopfendes Ausformen und Aufrauhen des Bohreinsatzes aus Kupfer z.B. mit größeren Flintabschlägen und Klopfsteinen.
Ein permanentes Aufrauhen und Ausformen des Bohreinsatzes aus Kupfer bei relativ permanenter Zufuhr von frischem (scharfkörnigem) Quarzsand erwies sich dabei insgesamt als zielführend effektiv.

Die Erprobungen von Bohreinsätzen aus Vollmaterial mit sehr kleinen Durchmessern sind damit für mich zunächst einmal abgehandelt (Ausnahme: geplante zukünftige Rekonstruktionen).
Sicherlich wäre es möglich, das Bohrergebnis im Hinblick auf kleinstmögliche Bohreinsatzdurchmesser und kleinstmögliche Bohrlochdurchmesser noch zu optimieren. Auch wäre es sicherlich möglich, die Tiefe des heute erzeugten Bohrlochs auf die beschriebene Art und Weise noch wesentlich zu erweitern. Solche Versuche würden jedoch aktuell keine wesentlichen weiterführenden Erkenntnisse und keinen Mehrwert im Hinblick auf die Rekonstruktion der altägyptischen Herstellung von Hartgesteinsperlen liefern.

Deshalb werde ich mich nun in weiteren Vorversuchen dem Anbohren von Hartgestein (hier Basalt) mit Kernbohreinsätzen aus Kupfer mit sehr kleinen Durchmessern (z.B. geplant ca. 0,7 mm bei einem Bohreinsatzumfang von ca. 20 mm) widmen.
Solche Kernbohrungen stellen meiner bisherigen Ansicht nach eine wesentliche Voraussetzung für die Herstellung röhrenförmiger Hartgesteinsperlen mit dem Vorbild der altägyptischen Hartgesteinsperlenherstellung dar.
Wenn die geplanten Vorversuche mit Hohlbohrern aus Kupfer mit kleinem Durchmesser im Basalt erfolgreich verlaufen sollten, rückt für mich damit die lange angestrebte Rekonstruktion von Hartgesteinsperlen nach altägyptischen Vorbildern näher.

Hinweis zum angehängten Foto:
Im linken oberen Bild ist die markante gräuliche Einfärbung des verwendeten Quarzsandes zu beobachten. Diese spricht für einen effektiven Angriff des Bohreinsatzes aus Kupfer am Basaltmaterial.
Im rechten oberen Bild ist eine mit einer Schieblehre vermessene Abformung des heute erzeugten Bohrlochs mit handelsüblicher Knetmasse zu sehen. Deutlich erkennbar ist hier die konische Ausformung des Bohrlochs bei einer Bohrlochtiefe von ca. 6 mm.
Im Detail auf die Tricks, Rafinessen und verwendeten Vorgehensweisen beim heutigen Anbohren des Basalts einzugehen, würde hier den Rahmen sprengen.
Auch die mit dem heutigen Vorversuch aufgewendete Bohrzeit von ca. 2,5 Stunden ist nicht repräsentativ: Bei angendeter Bohrweise mit Führstein ist davon auszugehen, dass eine Bohrung wie die erzielte - entsprechende Erfahrung und entsprechendes Werkzeug vorausgesetzt - vermutlich mit wesentlich weniger Zeitaufwand bewerkstelligt werden kann.

Um evidente Erkenntnisse im Sinne von "Experimenten" zu erzielen wäre es m.E. mindestens notwendig, hunderte von Bohrversuchen mit unterschiedlichsten Materialien, Werkzeugen und durchgeführt von verschiedensten Anwendern in verschiedensten Gesteinsmaterialien durchzuführen.
Deshalb bleiben die bisherigen Erkenntnisse m.E. weiterhin als Ergebnisse von Versuchen (hier Vorversuche) zu bezeichnen.

Diese aufwändige Vorversuchsreihe war bisher sehr interessant und zeitintensiv.
Ich freue mich, wenn ich das bearbeitete Stück Basalt im Sinne eines Werkstücks bald als "fertiggestellt" ins Regal stellen kann um mich anderen Steinmaterialien zu widmen.

Eins möchte ich im Hinblick auf die bisherigen durchgeführten Vorversuche jedoch noch erwähnen: Basalt ist ein sehr gut zu bearbeitendes - je nach Sorte - homogenens und dankbares Material, das sich auf vielfältige Art und Weise bei hoher Exaktheit bearbeiten lässt und dabei auf mich alles andere als "hart" im Sinne eines Hartgesteins wirkt.

- Hinweis zu zurückliegenden gelöschten Dokumentationen: Aufgrund eines Datenverlusts sind Bilddateien zum Herstellungsprozess des Werkstücks nicht mehr vorhanden -

[Sculpteur]

Kürzlich habe ich einen ersten Vorversuch zum Thema Hartgestein (hier Basalt) mit einem röhrchenförmigen Bohraufsatz aus Kupferblech Anbohren unternommen, um zu eruieren, ob sich der Basalt mit einem Hohlbohraufsatz dieser Abmessungen hohlbohren lässt.

Verwendete Materialien:
Neben der bisherigen Fidelbohrausrüstung (Bogen, Führstein) ein Fidelbohrschaft aus Hickory (Bezugsquelle USA) mit aufgeschäftetem Kupferröllchen aus kalt- und heißschmiedend umgeformtem 1 mm starkem Kupferblech (CU 99,9%, halbhart; Kupferanode) mit den Abmessungen , Länge = ca. 16 mm, Umfang = ca. 16 mm, Wandungsstärke = ca 1 mm; Aussendurchmesser = ca. 7,8 mm, Innendurchmesser = ca. 4,5 mm.
Als Abrassiv Verwendung fand handelsüblicher Vogelsand (Zusammensetzung laut Angaben des Inverkehrbringers: 93% feiner Quarzsand, 3,5% Juracalcit, 3,5% Muschelgrit).

Da dieser Anbohrversuch gleichzeitig als paralleler Vorversuch zum Thema Schmuckherstellung nach altägyptischen Vorbildern diente, habe ich den hier beschriebenen Vorversuch entsprechend angepasst ebenfalls im folgenden Thema beschrieben:

http://archaeoforum.de/viewtopic.php?f=45&t=6789

Im angehängten Bild findet sich die hier beschriebene Anbohrung auf Höhe des im Bild dargestellten Bohrkopfs aus Kupfer.
Die entstandene Anbohrung weist einen relativ gleichmäßig kreisförmigen Durchmesser von ca. 11 mm bei einer Tiefe von ca. 1,8 mm auf.

Fidelgebohrt wurde im Vergleich zu sämtlichen vorherigen Vorversuchen diesmal im Stehen, d.H. hier verwendeter linker Arm und linke Hand zum Halten und Fixieren des Führstein für die Lagerung des Fidelbohrschafts konnten nicht auf meinem angewinkelten Knie abgestützt werden.

Vorgeschabt und vorgepickt für eine ausreichende Aufnahme des Bohrkopfs aus Kupfer wurde die Anbohrung mit einem Abschlag von Helgoländer Flint und einem kleinen Holzknüpfel aus Weißbuche als Antreiber.

Erwähnenswert ist, dass der auf den Fidelbohrschaft aufgeklemmte Bohraufsatz während des Bohrvorgangs auch ohne Lötung stabil die Form hielt. Das Nichtvorhandensein einer Lötung hatte hier sogar den Vorteil, dass der Bohraufsatz (hier mit einer Wasserrohrzange) sehr gut auf den Fidelbohrschaft aufgepresst werden konnte.

Das Ergebnis dieses Vorversuchs war sehr interessant, denn es entsprach nicht den Erwartungen.
Ohne weitere Widerholungen dieses Vorversuchs kann von mir nicht ausgeschlossen, dass sich das Anbohrergebnis auch durch die abweichende Körperhaltung beim Anbohren ergeben hat, weil der Bohrkopf ohne Abstützung von Führstein haltendem und fixierendem Arm und Hand mehr Spiel besaß.

Folgendes hat sich bei dem Versuch ereignet, den Basalt fidelbohrend anzubohren:
Es war schließlich bei kurzer Bohrzeit von unter einer halben Stunde zu beobachten, dass der Bohrkopf aus Kupfer nicht wesentlich in das Basaltmaterial eindrang, sondern beim Fidelbohren zu den Seiten ausgewichen ist. Der Bohrkopf hat beim Anbohren gleichzeitig jedoch nicht stark geleiert. Im Ergebnis entstand eine nicht sehr tiefe, jedoch größtenteils scharfkantige Anbohrung, die den Eindruck erweckt, als sei sie mit einem Bohrkopf deutlich größeren Durchmessers angelegt worden (Aussendurchmesser des Bohrkopfs ca. 7,8 mm, Innendurchmesser der entstandenen Anbohrung ca. 11 mm).
Die entstandene Anbohrung wirkt dabei wie eine größtenteils scharfkantige Mini-Hieroglyphe in Kreisform.
Auch war zu beobachten, dass sich kein Ansatz eines Bohrkerns ausbildete, obwohl es sich um einen Hohlbohraufsatz handelte_ Lediglich eine winzige Erhebung in der Mitte der Oberfläche der Anbohrung ist stehengeblieben.

Folgende physikalische Erklärung vermute ich für dieses Phänomen bisher (was noch zu beweisen wäre):
- die trennschleifende (physikalische) Arbeit des Bohrkopfes richtete sich effizienter auf die Seitenwandungen der Anbohrung, weil der trennschleifende Arbeitsaufwand für das Eindringen des Bohrkopfs in das Basaltmaterial im physikalischen Sinne größer war. Unterstützt wurde dieser Prozess, weil der Bohrkopf beim Fidelbohren auf dem entstehenden Abrassivgemisch aus feinem Quarzsand und Basaltpuder wie auf einer Art Gleitmittel "schwamm" und in der Führung aus den genannten Gründen potenziell mehr Spiel aufwies,
Physikalisch wäre das zumindestens mit den verschiedenen trennschleifenden Oberflächen, Umfängen und Umfangsgeschwindigkeiten beim durchgeführten Anbohren erklärbar: Äußere Seitenwandungen und sich allmählich abgerundet ausformende Bohrkophkante wiesen mehr trennschleifende Oberfläche auf als die Stirnflächen des Bohrers, die aus einem Kupferring von (zu Beginn) etwa 1 mm Ringstärke bestand.
Da der Bohrkopf im Bohrloch schließlich stark hin- und herglitt, war eine Ausformung eines Bohrkernansatzes nicht möglich: Der Kernansatz wurde aufgrund der starken (radialen) Hin- und Herbewegung des Bohrkopfs weggeschliffen.
Unterstützt wurde die Nichtausbildung eines Kernansatzes dabei durch den beobachtbaren Umstand, dass das entstehende Abrassivgemisch aus feinem Quarzsand und feinstem Basaltpuder sich im Hohlbohraufsatz verpdichtete und verpresste und damit wie ein "Schleifkopf", bzw. "Schleifpropfen" wirkte.

Beim Anbohren des Basalts war dabei insgesamt die Entstehung der starken gräulichen Einfärbung des Quarzsandes im Bohlochbereich zu beochaten, d.H. der Bohrkopf aus Kupfer griff das Basaltmaterial effektiv an, was auch aus den Bohrgeräuschen abzuleiten war: Bei Bohren mit frischem (scharfkörnigem) Quarzsand entstand ein schleifend-knirschendes Geräusch, bei rasch eintretendem Verbrauch der Scharfkörnigkeit des Quarzsandes (nach nur wenigen Bogenstrichen mit dem Fidelbohrbogen) entstand ein eher quietschendes Geräusch, vermutlich weil der Bohrkopf auf dem entstandenen pudrigen Gemisch aus Quarzsand und Basaltpuder eheh glitt als anschliff. Die Geräuschentwicklung ist beim trennschleifenden Bohren also wohl insgesamt ein starkes Indiz für den Zustand des Abrassivs und kann sehr wahrscheinlich in vielen Fällen als Einschätzungsgrundlage dafür dienen, wann neues, scharfkörniges Abrassiv zugeführt werden sollte, um den Bohrvorgang möglichst effektiv zu halten.

Die Phänomen der Nichtausbildung eines Bohrkerns und Verdichtung von Abrassiv zu einem in einem Hohlbohrkopf eingepressten "Schleifkopf", bzw. Schleifpropfen habe ich bereits bei vorhergehenden Anbohrversuchen mit Bambusrohrabschnitten mit sehr kleinem Durchmesser beobachtet, worüber ich in diesem Thema auch berichtet habe.

Inhalte werden überarbeitet und Bilddateien nach Youtube verlinkt, was entsprechende Zeit in Anspruch nehmen wird (Stand dieser Mitteilung 22.01.2024); bitte Geduld.
Content will be revised and image files will be linked to Ypoutube, which will take a corresponding amount of time (as of this notification January 22, 2024); please be patient.

- Hinweis zu zurückliegenden gelöschten Dokumentationen: Aufgrund eines Datenverlusts sind Bilddateien zum Herstellungsprozess des Werkstücks nicht mehr vorhanden -

[Sculpteur]

In einem weiteren Vorversuch habe ich vorgestern und gestern erprobt, wie sich Baumberger Kalksandstein fidelbohrend mit auf einem Fidelbohrstab aufgeschäfteten Hohlbohraufsatz aus Kupfer und Abschnitten von Bambusrohr anbohren lässt.

(Betrachtung der Bilder von Oben nach Unten)

Bild 1 zeigt das Ergebnis der Anbohrversuche mit einem Hohlbohraufsatz aus Kupfer.
Bild 2 zeigt weitere zusätzliche Ergebnisse mit Hohlbohraufsätzen aus Bambus.
Bild 3 zeigt im Detail einen Abohrversuch des Baumberger Kalksandstein mit kupfernem Hohlbohraufsatz bei Bohrweise mit trockenem Sand.
Bild 4 zeigt die Vorbereitungen für die Anbohrung des Baumberger Kalksandsteins mit einem kupfernen Hohlbohraudfsatz bei Bohrweise mit feuchtem Sand.
Bild 5 zeigt einen Anbohrversuch mit Bohraufsatz aus Bambus bei Bohrweise mit feuchtem Sand.

Diese Vorversuchsreihen habe ich durchgeführt (und eigentlich zwischengeschoben), weil sich bei dem zuvor beschriebenen Anbohrversuch von Basalt mit einem Hohlbohr-Aufsatz aus Kupfer bei einem Umfang von ca. 16 mm und einer Wandungsstärke von ca. 1 mm ein interessantes Phänomen ergeben hat:

Der Hohlbohrer aus Kupfer bildete im fidelbohrenden Anbohrversuch keinen Bohrkern aus. Zurückzuführen ist dies - wie bereits beschrieben - vermutlich auf verschiedene Ursachen. Im Endeffekt hat sich dieses Phänomen damit vermutlich bis zu einem gewissen Grad ergeben, weil der Innendurchmesser des Hohlbohraufsatzes aus Kupfer zu klein war (detailliert nachzulesen im vorherigen Beitrag).

Interessant an den gesamten hier beschriebenen Vorversuchsreihen war, dass sich das gleiche Phänomen auch bei Anbohrversuchen mit Bambusstäben mit geringem Innendurchmesser bei entsprechender Wandungsstärke ergeben hat - wie auch bereits in einem vorherigen Beitrag in Bezug auf die Anbohrversuche von Basalt beschrieben).

Folgende sehr interessante Vorkommnisse konnten in dieser Vorversuchsreihe beobachtet und entsprechende erste Erkenntnisse daraus abgeleitet werden (die als Vermutungen formuliert werden müssen:

Die Vorversuche wurden in zwei aufeinanderfolgen Serien von jeweils 3 Anbohrversuchen vorgenommen. Dabei wurde jeweils mit trockenem, mit feuchtem und mit nassem Sand angebohrt. Als Liquid Verwendung fand dabei Leitungswasser.
D.H. gebohrt wurden 3 Löcher mit dem Hohlbohraufastz aus Kupfer und 3 Löcher mit Bambusstäben (bei jeweiliger Bohrweise mit trockenem, feuchtem und nassem Sand. In einer anschleißenden Referrenzbohrung wurde die Bohrweise mit trockenem Quarzsand im Hinblick auf Effeltivität nochmals eruiert.

Der Baumberger Kannst ein wurde insgesamt nicht dauerhaft eingebüsst, befand sich jedoch auch nicht in einem 100% trockenem Zustand. Die Oberflächen des Kalksandsteins wirkten zu den jeweiligen Anbohrversuchen jedoch trocken: Baumberger Kalksandstein nimmt Wasser stark saugen schwammartig auf.

Eine weitere Anbohrung mit einem Bambusstab erfolgte als Referenz, um die Effektivität der Bohrweise mit trockenem Sand nochmals zu überprüfen.

Folgendes war bei den Anbohrversuchen zu beobachten (Bild mit Bohrlochzuordnungen folgt):

BOHREN MIT KUPFER:

Bohraufsatzabmessungen:
Durchmesser (außen) = ca. 7,5 bis 7,8 mm
Durchmesser (innen) = ca. 4,9 mm
Wandungsstärke = ca. 1 mm
Bohraufsatzlänge = durchschnittlich ca. 16 mm

Bohrloch A1:
Bohrlochabmessungen:
Durchmesser (am Bohrlochrand) = ca. 9 mm
Durchmesser (am Bohrlochgrund) = etwas mehr als ca. 9 mm
Tiefe = ca. 17 mm

Bohrweise mit hohlem Kupferbohraufsatz bei Bohrweise mit trockenem feinem Quarzsand.

Die Anbohrung war problemlos in einer Zeit von unter 15 min. möglich. Das entstandene Bohrloch wies einen relativ unwesentlichen größeren Durchmesser auf als der verwendete Bohraufsatz. Ein Bohrkern bildete sich beim Anbohren nicht aus. Im hohlen kupfernen Bohrkernaufsatz bildete sich ein Pfropfen aus verdichtetem und verpresstem trockenem Quarzsand und trenngeschliffenem Kalksteinpuder.
Nach einem anfänglichen nur leichten Wegdriften des Bohrkopfes bildete sich eine relativ scharfkantige Anbohrung aus. Am Bohrlochgrund bildete sich eine deutliche kreisförmige Einnutung, bzw. Einschleifung, verursacht durch den Bohrkopfkranz aus. Der Kalksandstein färbte sich im Bereich des Bohrlochgrunds der Einnutung stark gräulich, was sehr wahrscheinlich durch Kupferabrieb verursacht wurde. Eine deutlich wahrnehmbare Einfärbung des Abrassivs und des entstandenen Abrassiv-Kalksteinpudergemischs war während des Bohrens nicht zu beobachten.
Die Oberfläche des kupfernen Bohraufsatzes war nach Entnahme aus dem Bohrloch mit einem feinen weiß-beigen Gesteinspuder bedeckt.

Bohrloch A2:
Bohrlochabmessungen:
Abmessungen mit Wegdriftung = ca. 9,5 mm (Breite) bis ca. 24 mm (Länge)
Durchmesser (Hauptbohrkanal; am Bohrlochrand) = ca. 9,5 mm
Durchmesser (am Bohrlochgrund) = etwas mehr als ca. 7 mm
Tiefe = ca. 16 mm

Bohrweise mit hohlem Kupferbohraufsatz bei Bohrweise mit feuchtem feinem Quarzsand:

Die Anbohrung war unter größeren Schwierigkeiten und größerer Anstrengung in einer Zeit von ca. 25 min. möglich. Der Bohrkopf klemmte während des Anbohrens zeitweilig deutlich bzw. benötigte deutlich stärkere Antriebskraft und größeren Anpressdruck. Das Eindringen des Bohrkopfs in das Gesteinsmatetial war bei zunehmender Bohrlochtiefe mit zunehmendem Aufwand verbunden. Beim Anbohren driftete der Bohrkopf extrem stark seitlich ab, was während des Anbohrens von mir nicht bemerkt wurde, weil das Bohrloch permanent mit einer Mischung aus feuchtem Abrassiv und Kalksteinpuder gefüllt war. Das entstandene Bohrloch wies einen deutlich größeren Durchmesser auf als der verwendete Bohraufsatz. Ein Bohrkern bildete sich beim Anbohren nicht aus. Im hohlen kupfernen Bohrkernaufsatz bildete sich ein Pfropfen aus verdichtetem und verpresstem Quarzsand und trenngeschliffenem Kalksteinpuder.
Nach dem starken anfänglichen Wegdriften des Bohrkopfes bildete sich eine relativ scharfkantige Anbohrung aus. Am Bohrlochgrund bildete sich eine deutliche kreisförmige Einnutung, verursacht durch den Bohrkopfkranz aus (der Kalksandstein färbte sich in der Einnutung stark gräulich, was durch Kupferabrieb verursacht wurde. Eine deutliche Einfärbung des Abrassivs und des entstandenen Abrassiv-Kalksteinpudergemischs war während des gesamten Bohrvorgangs zu beobachten.
Die Oberfläche des kupfernen Bohraufsatzes war nach Entnahme aus dem Bohrloch stellenweise mit einer Schicht feinen, stark gräulichen feuchten Gesteinspuders bedeckt, der sich abreiben ließ. Am Bohrkranz und der äußeren Wandung des Bohrkopfs war eine starke Abschleifung und Qnpolitur des Kupfers zu beobachten. Der Bohrkopfkranz formte sich während des Bohrvorgangs zur Bohraufsatzmitte hin rundlich aus.

Bohrloch A3:
Bohrlochabmessungen:
Abmessungen mit Wegdriftung = ca. 9,9 mm (Breite) bis ca. 15,5 mm (Länge)
Durchmesser (Tiefenbohrkanal; am Bohrlochrand) = ca. 9,5 mm (breitester Durchmesser)
Durchmesser (am Bohrlochgrund) = etwas mehr als ca. 7 mm
Tiefe = ca. 16 mm

Bohrweise mit hohlem Kupferbohraufsatz bei Bohrweise mit nassem feinem Quarzsand.

Die Anbohrung war unter Schwierigkeiten und größerer Anstrengung in einer Zeit von ca. 20 min. möglich. Der Bohrkopf klemmte während des Anbohrens zeitweilig deutlich bzw. benötigte deutlich stärkere Antriebskraft und größeren Anpressdruck. Das Eindringen des Bohrkopfs in das Gesteinsmatetial war bei zunehmender Bohrlochtiefe mit zunehmendem Aufwand verbunden. Beim Anbohren driftete der Bohrkopf stark seitlich ab, was während des Anbohrens von mir nicht bemerkt wurde, weil das Bohrloch permanent mit einer Mischung aus nassem Abrassiv und Kalksteinpuder gefüllt war. Das entstandene Bohrloch wies am Bohrlochrand einen etwas größeren Durchmesser auf als der verwendete Bohraufsatz. Ein Bohrkern bildete sich beim Anbohren nicht aus. Im hohlen kupfernen Bohrkernaufsatz bildete sich ein Pfropfen aus verdichtetem und verpresstem feuchtem Quarzsand und trenngeschliffenem Kalksteinpuder.
Nach dem stärkeren anfänglichen Wegdriften des Bohrkopfes bildete sich eine relativ scharfkantige Anbohrung aus. Am Bohrlochgrund bildete sich eine deutliche kreisförmige Einnutung, verursacht durch den Bohrkopfkranz aus (der Kalksandstein färbte sich in der Einnutung stark gräulich, was durch Kupferabrieb verursacht wurde. Eine sehr deutliche dunkelgräuliche Einfärbung des Abrassivs und des entstandenen nassen Abrassiv-Kalksteinpudergemischs (Trennschleifschlämme) war während des gesamten Bohrvorgangs zu beobachten.
Die Oberfläche des kupfernen Bohraufsatzes war nach Entnahme aus dem Bohrloch stellenweise mit einer Schicht feinen eingenässten stark gräulichen Gesteinspuders bedeckt, der sich abputzen ließ. Am Bohrkranz und der äußeren Wandung des Bohrkopfs war eine starke Abschleifung und Anpolitur des Kupfers zu beobachten. Der Bohrkopfkranz formte sich während des Bohrvorgangs zur Bohraufsatzmitte hin weiter rundlich aus.

Zusätzliche Hinweise:
Die bei Bohrweise mit feuchtem (bzw. nassem) Sand auftretenden Kräfte waren so stark, dass der Bohrkopfschaft aus Holz abbrach (Materialermüdung), weshalb der Bohraufsatz aus Kupfer erneut aufgeschäftet werden musste. Exakt rekapitulieren kann ich nicht mehr, ob der Bohrer bei Bohrweise mit feuchtem oder mit nassem Sand brach.
Festzustellen war insgesamt, dass das Bohren des Baumberger Kalksandsteins mit feuchtem Sand wesentlich arbeitsaufwändiger war und mehr eingesetzte Kraft und Zeit erforderte (hier muss jedoch zunächst berücksiochtigt werden, dass aufgrund der starken Wegdriftung des Bohraufsatzes wesentlich mehr Kalksteinmaterial beim Bohren trennschleifend entfernt wurde als bei sämtlichen anderen durchgeführten Bohrungen dieser Vorversuchsreihen.

BOHREN MIT BAMBUS:
Abmessungen Bohraufsatz bzw. später schließlich verwendeter Fidelbohrstab:
Durchmesser = ca. 9 mm bis ca. 9,5 mm
Wandungsstärke = ca. 2 mm und ggf. etwas mehr
Länge Bohraufsatz 1 (gemessener Überstand aus dem Drillstock, in den der BAmbusabschnitt eingesetzt war) = ca. 57 mm
Länge Bohrstab 2 (Vollmaterial aus Bambus = ca. 182 mm

Bohrloch B1:
Bohrlochabmessungen:
Durchmesser (am Bohrlochrand) = ca. 11,5 mm (schmalster Durchmesser) bis 12 mm (breitester Durchmesser)
Durchmesser (am Bohrlochgrund) = ca. 11.5 mm (geschätzt)
Tiefe = ca. 17 mm

Bohrweise mit hohlem Bohraufsatz aus Bambusrohr, eingesetzt in taillierten Drillstock aus Haselholz bei Bohrweise mit trockenem feinem Quarzsand

Die Anbohrung war problemlos in einer Zeit von ca. 20 min. möglich. Das entstandene Bohrloch wies einen deutlich größeren Durchmesser auf als der verwendete Bohraufsatz. Ein Bohrkern bildete sich beim Anbohren nicht aus. Im hohlen Bohrkernaufsatz aus Bambus bildete sich ein Pfropfen aus verdichteten und verpresstem trockenem Quarzsand und trenngeschliffenem Kalksteinpuder.
Es bildete sich eine relativ scharfkantige Anbohrung ohne wegdriften des Bohrkopfes aus. Am Bohrlochgrund bildete sich eine am Umfang deutliche Abrundung aus, verursacht durch den Bohrkopfkranz aus Bambus, der sich beim Bohren entsprechend abgenutzt und ausgeformt hatte. Am Bohrlochgrund war keine Verfärbung des kalksteinmaterials durch Bohrerabrieb auszumachen. Eine deutliche Einfärbung des Abrassivs und des entstandenen Abrassiv-Kalksteinpudergemischs war nicht zu beobachten.
Die Oberfläche des Bohraufsatzes aus Bambus war nach Entnahme aus dem Bohrloch mit einem feinen weiß-beigen Gesteinspuder bedeckt, der sich abreiben ließ.

Bohrloch B2:
Bohrlochabmessungen:
Durchmesser (am Bohrlochrand) = ca. 11 mm (schmalster Durchmesser) bis 11,5 mm (breitester Durchmesser)
Durchmesser (am Bohrlochgrund) = durchschnittlich etwas mehr als 10,5 mm
Tiefe = ca. 7 mm

Bohrweise mit hohlem Bohraufsatz aus Bambusrohr bei Bohrweise mit feuchtem feinem Quarzsand:

Die Anbohrung war unter größten Schwierigkeiten und wesentlich größerer Anstrengungen in einer Zeit von ca. 15 min möglich. Der Bohrkopf klemmte während des Anbohrens zeitweilig sehr stark bzw. benötigte deutlich stärkere Antriebskraft und größeren Anpressdruck. Dies erforderte einen insgesamt sehr stabilen Fidelbohrschaft. Nach anfänglicher Nutzung des in vorherigen Beiträgen beschriebenen taillierten Drillstocks aus Haselholz in den ich ein Stück Bambusrohr geklemmt hatte, wechselte ich deshalb zu einem durchgehenden Fidelbohrstsb aus Bambus (Vollmatetial). Aufgrund des geringerrn Durchmessers um den die Fidelbogenschnur gewickelt war, rutschte die Schnur trotz aufgerauhter Außenseiten des Bambusstsbs bei stark gespannter Schnur häufiger durch (Aufrauhung durch Abschaben mit dem Federmesser eines Schweizer Taschenmessers), durch den verringerten Bohrschaftdurchmesser entstanden entsprechend höhere Umdrehungszahlen und Umfangsgeschwindigkeiten. Das Eindringen des Bohrkopfs in das Gesteinsmatetial war bei zunehmender Bohrlochtiefe mit zunehmendem - sehr großem - Aufwand verbunden, wobei Ermüdungserscheinungen bei mir als Anwender dazu führten, dass ich diesen Anbohrversuch bei einer erreichten Bohrtiefe von etwa. 7 mm abbrach.
Ein Abdriften des Bohrkopfs beim Anbohren war nicht zu beobachten, bzw. ist als nur unwesentlich zu erachten. Das entstandene Bohrloch wies einen deutlich größeren Durchmesser auf als der verwendete Bohraufsatz und der später schließlich verwendete Drillstock. Ein Bohrkern bildete sich beim Anbohren nicht aus. Im hohlen Bohraufsatz aus Bambus bildete sich ein feuchter Pfropfen aus verdichtetem und verpresstem Quarzsand und trenngeschliffenem Kalksteinpuder.
Es bildete sich eine nur stellenweise, aber geringfügig scharfkantige Anbohrung aus. Am Bohrlochgrund bildete sich eine am Umfang deutliche Abrundung aus, verursacht durch den Bohrkopfkranz aus Bambus, der sich beim Bohren entsprechend abgenutzt und ausgeformt hatte. Am Bohrlochgrund war keine Verfärbung des Kalksteinmaterials durch Bohrerabrieb auszumachen.
Eine deutliche Einfärbung des Abrassivs und des entstandenen Abrassiv-Kalksteinpudergemischs war während des gesamten Bohrvorgangs nicht zu beobachten.
Die Oberfläche des Bohraufsatzes aus Bambus war nach Entnahme aus dem Bohrloch stellenweise mit einer Schicht von feinem, stark beigefarbenen feuchten Gesteinspuder bedeckt, der sich abreiben ließ.

Bohrloch B3:
Bohrlochabmessungen:
Durchmesser (am Bohrlochrand) = durchschnittlich etwas mehr als ca. 11 mm
Durchmesser (am Bohrlochgrund) = durchschnittlich etwas mehr als 10 mm
Tiefe = ca. 10 mm

Bohrweise mit hohlem Bohraufsatz aus Bambusrohr bei Bohrweise mit nassem feinem Quarzsand (bei ausschließlicher Verwendung eines Fidelbohrstabs aus Bambus; Vollmaterial):

Die Anbohrung war unter Schwierigkeiten und größerer Anstrengung in einer Zeit von ca. 10 min. möglich. Der Bohrkopf klemmte während des Anbohrens zeitweilig deutlich bzw. benötigte deutlich stärkere Antriebskraft und größeren Anpressdruck. Das Eindringen des Bohrkopfs in das Gesteinsmatetial war bei zunehmender Bohrlochtiefe mit zunehmendem Aufwand verbunden. Beim Anbohren driftete der Bohrkopf zunächst seitlich sehr leicht ab. Das entstandene Bohrloch wies einen deutlich größeren Durchmesser auf als der verwendete Fidelbohrstab. Ein Bohrkern bildete sich beim Anbohren nicht aus. Im hohlen Fidelbohrstab aus Bambus bildete sich ein Pfropfen aus verdichtetem und verpresstem nassem Quarzsand und trenngeschliffenem Kalksteinpuder.
Nach dem anfänglichen sehr leichten Wegdriften des Bohrkopfes bildete sich eine relativ scharfkantige Anbohrung aus.
Es bildete sich eine nur stellenweise, aber geringfügig scharfkantige Anbohrung aus. Am Bohrlochgrund bildete sich eine am Umfang deutliche Abrundung aus, verursacht durch den Bohrkopfkranz aus Bambus, der sich beim Bohren entsprechend abgenutzt und ausgeformt hatte. Am Bohrlochgrund war keine Verfärbung des Kalksteinmaterials durch Bohrerabrieb auszumachen.
Eine deutliche Einfärbung des Abrassivs und des entstandenen Abrassiv-Kalksteinpudergemischs war während des gesamten Bohrvorgangs nicht zu beobachten.
Die Oberfläche des Bohraufsatzes aus Bambus war nach Entnahme aus dem Bohrloch stellenweise mit einer Schicht von feinem, stark beigefarbenen nasser Gesteinsschlämme bedeckt, die sich abreiben ließ.

Bohrloch C1 (zusätzliche Referenzbohrung):
Bohrlochabessungen:
Abmessungen mit Wegdriftung = ca. 16 mm (Länge) bis ca. 11,5 bis ca. 12 mm (Breite)
Durchmesser (Tiefenbohrkanal; am Bohrlochrand) = 11,2 (schmalster Durchmesser) bis ca. 11,6 mm (breitester Durchmesser)
Tiefe = ca. 18 mm

Bohrweise mit hohlem Bohraufsatz aus Bambusrohr bei Bohrweise mit nassem trockenem Quarzsand (bei ausschließlicher Verwendung eines Fidelbohrstabs aus Bambus; Vollmaterial):

Die Referenzbohrung diente als schneller Vergleich zur Eruierung der Vermutung, dass sich der Bauzmberger kalksandstein mit einem Bambusstab als Fidelbohrstab bzw. als Bohraufsatz am effektivsten Anbohren ließ in Abgrenzung zu Bohrweise mit feuchtem und mit nassem feinem Quarzsand als Abrassiv. Die Bohrzeit für die Referenzbohrung betrug ca. 12 min. bei anfänglichem etwas stärkerem Wegdriften des Bohrers, was in diesem Fall auf den rasch durchgeführten Vergleichsversuch zurückzuführen ist.
Es bildete sich eine stellenweise relativ scharfkantige Anbohrung aus. Am Bohrlochgrund bildete sich eine am Umfang deutliche Abrundung aus, verursacht durch den Bohrkopfkranz aus Bambus, der sich beim Bohren entsprechend abgenutzt und ausgeformt hatte. Am Bohrlochgrund war keine Verfärbung des Kalksteinmaterials durch Bohrerabrieb auszumachen.
Eine deutliche Einfärbung des Abrassivs und des entstandenen Abrassiv-Kalksteinpudergemischs war während des gesamten Bohrvorgangs nicht zu beobachten.
Die Oberfläche des Bohraufsatzes aus Bambus war nach Entnahme aus dem Bohrloch stellenweise mit einer Schicht von feinem, stark beigefarbenen nasser Gesteinsschlämme bedeckt, die sich abreiben ließ.

Inhalte werden überarbeitet und Bilddateien nach Youtube verlinkt, was entsprechende Zeit in Anspruch nehmen wird (Stand dieser Mitteilung 22.01.2024); bitte Geduld.
Content will be revised and image files will be linked to Ypoutube, which will take a corresponding amount of time (as of this notification January 22, 2024); please be patient.

- Hinweis zu zurückliegenden gelöschten Dokumentationen: Aufgrund eines Datenverlusts sind Bilddateien zum Herstellungsprozess des Werkstücks nicht mehr vorhanden -

[Sculpteur]

Hier zum direkten Vergleich ein Vorversuch zum Thema fidelbohrendes Hohlbohren eines harten bis sehr harten Sandsteins (Quarzit):

Ibbenbürener Sandstein weist einen sehr hohen Quarzanteil auf. In der angehängten Bilddatei ist sehr gut zu erkennen, wie die Quarzkörnchen des sedimentierten Sandsteins durch andere Sedimente eingebunden wurden.
Ibbenbürener Sandstein weist als häufig auch sogenannter "Kohlesandstein" ("gelagert auf der Carbonscholle") häufig auch Kohle- und Eiseneinschlüsse - sowie je nach Abbauqualität einen sehr hohen Anteil an eingebundenen Kieseln auf.
Das hier im Vorversuch verwendete Stück ibbenbürener Sandstein weist eine etwa mittelharte, sehr gut zu bearbeitende homogene Qualität auf.

Beim heutigen Versuch, das Stück ibbenbürener Sandstein hohlbohrend mit einem Fidelbohrstab mit kupfernem Bohraufsatz anzubohren, konnte folgendes beobachtet werden:

PARAMETER:
Fidelbohrstab aus Hickory (Bezugsquelle USA) mit aufgeschäftetem Bohraufsatz aus Kupfer (Infos zum Kupfer werden nachgereicht)
Abmessungen Bohraufsatz: Durch Kaltumformung erzeugtes Kupferröllchen mit den Abmessungen
Länge ca. 20 mm
Außendurchmesser = ca. 8 mm
Innendurchmesser = ca. 5,25 mm
Materialstärke / Wandungsstärke = etwas mehr als ca. 1 mm

Erzielte Bohrlochabmessungen:
Durchmesser (Bohrlochrand) = ca. 9,2 mm bis ca. 10 mm
Durchmesser (Bohrlochgrund) = ca. 9 mm
Tiefe = ca. 4,25 mm
stark rundliche Ausformung des Bohrlochgrunds von der Bohrlochwandung zur Bohrlochmitte hin
teilweise scharfkantige Absetzung des entstandenen Bohrlochkerns vom Bohrlochgrund

Erzeugt wurde das Kupferröllchen als hier verwendeter Bohraufsatz aus einem Stück Kupferblech von 20x 20 mm bei 1 mm Stärke mit durch Ausstanzung abgerundeten Ecken (Informationen zum Kupfermaterial werden nachgereicht).

Bohrweise bei Verwendung von trockenem feinem Quarzsand (handelsüblicher Vogelsand; Zusammensetzung nach Angaben des Inverkehrbringers: 93% feiner Quarzsand, 3,5 % Juraclacit, 3,5% Muschelgrit).

Beobachtungen:
Bei einer moderaten Arbeitsgeschwindigkeit und mit dem Führstein auf den Fidelbohrstab angewendetem moderatem Anpressdruck wurde in etwa 1/2 Stunde Bohrarbeit bei aufschäftungsbedingt leicht leiderndem Bohraufsatz ein Bohrloch mit den oben genanntren Abmessungen in den Ibbenbürener Sandstein eingebracht:

Der Ansatz eines Hohlbohrkerns bildete sich dabei deutlich aus. Die Abmessungen des winzigen Bohrkernansatzes sind dabei von dem leichten Leiern des kupfernen Bohraussatzes im Bohrloch beeinflusst.

Eine stärkere Abnutzung des Bohraufsatzes während des Bohrens konnte festgestellt werden: Zuerst wurde das Bohrloch mit dem im vorherigen Beitrag beschriebenen kupfernen Hohlbohraufsatz etwa 10 min. lang gebohrt. Da der Bohrausatz während des Bohrens zu sehr an Länge verloren hatte, habe ich einen neuen Bohraufsatz angefertigt und auf den Drumstickabschnitt aus Hickory aufgeschäftet. Während weiterer ca. 20 min Bohrarbeit betrug der Verschleiß am Kupfertorso in Richtung der Länge des Kuipferröllchens allein etwa 4 mm (vorher = 20 mm Länge, nachher = ca. 16 mm Länge).

Eine stark gräuliche Einfärbung des Abrassivs konnte während des Bohrens von Anfang an und durchgängig festgestellt werden (Grad der Einfärbung abhängig von der Menge an zugegebenem Abrassiv; das verschlissene Kupfer sorgte für diese Einfärbung). Im Effekt entstand ein Abrassiv-Gemisch aus feinem Quarzsand (Vogelsand, trenngeschliffenem Ibbenbürener Sandstein und abgeriebenem Kupfer in Form von winzigen Kupferpartikeln als Beimengung des Abrassivs.

Eine starke Entwicklung von Reibungswärme im kupfernen Bohraufsatz könnte beobachtet werden.
An der Außenseite des Bohraufsatzes bildete sich eine nur sehr leichte pudrige Ablagerung die leicht abgewischt werden konnte. Der Kranz des Bohraufsatzes des zweiten verwendeten Bohraufsatzes bildete sich am Kranz leicht rundlich aus.

Im kupfernen Bohraufsatz bildete sich KEIN verpresster Propfen aus Abrassiv und aus dem Bohrvorgang resultierender Vermengung von feinem Quarzsand, trenngeschliffenem Ibbenbürener Sandstein und beim Bohrvorgang durch Abreibung beigemengten Kupferpartikeln.

Hinweis: Um für die (teilweise noch auszuführenden) Anbohrversuche im Ibbenbürener Sandsteinmöglichst gleichartige Bedingungen zu schaffen, habe ich den Ansatz der Bohrlöcher unter Verwendung eines Akkuschraubvers mit eingespanntem handelsüblichem Widiabestückten Steinbohrer minderer Qualität möglichst gleichmäßig leicht angebohrt (siehe Bild 1, links).

- weitere vergleichende Vorversuche am Ibbenbürener Sandstein folgen -

QUELLEN:
deutschsprachige Wikipedia:
Bibliografische Angaben für „Ibbenbürener Sandstein“
Seitentitel: Ibbenbürener Sandstein
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Autor(en): Wikipedia-Autoren, siehe Versionsgeschichte
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- Hinweis zu zurückliegenden gelöschten Dokumentationen: Aufgrund eines Datenverlusts sind Bilddateien zum Herstellungsprozess des Werkstücks nicht mehr vorhanden -

[Sculpteur]

Wie sich in einem heutigen Vorversuch gezeigt hat, ist es selbst mit sehr weichem Schilfgras möglich, den u.a. z.Zt. von mir bearbeiteten Baumberger Kalksandstein fiedelbohrend relativ effektiv anzubohren.
Die Bohrweise weicht dabei wesentlich von der bihser angewendeten Bohrweise unter Verwendung eines Führsteins ab, findet dabei jedoch direkte Vorbilder in altägyptischen Überlieferungen:
Bei der im Vorversuch angewendeten Bohrweise wird der Fidelbohrstab auf spezielle (teilweise sicherlich individuelle) Art und Weise mit der Hand gehalten und geführt.
Der auf den Bohreinsatz bzw. die Bohrkrone wirkende Anpressdruck resultiert dabei im Wesentlichen aus der am Fidelbohrschaft von der Fidelbogenschnur ausgeübten Kraft, die bei Anwendung entsprechender Bohrtechnik in Richtung abwärts gesteuert werden kann. Durch die Hand selbst kann bei dieser Bohrtechnik nur relativ geringfügiger Anpressdruck auf den Bohreinsatz bzw. die Bohrkrone ausgeübt werden.
Gebohrt wurde im Vorversuch mit einem Abschnitt von Bambusrohr mit kleinem Durchmesser, in dessen einem Ende das Schilfgras als Bohreinsatz fest eingesteckt war.
Ein taillierter Fidelbohrschaft hätte bei Anwendung dieser Technik den Vorteil, dass aufgrund der Taillierung des Bohrschaftes bei entsprechend straff gespannter Schnur beim Bohren wesentlich mehr Anpressdruck auf die Bohrkrone ausgeübt werden kann.

Zunächst habe ich einen relativ lang aus dem Bambusstab herausragenden Schaft aus Schilfgras auf eine erste Anbohrung des Baumberger Kalksandsteins angewendet. Durch die realtiv starke Flexibilität im Schilfgras entstand somit jedoch eine relativ stark ausgeleierte Anbohrung.

In einem zweiten Versuch habe ich das Schilfgras mit dem Federmesser eines Schweizer Taschenmessers zuvor gekürzt,

Bohrprinzip und verwendetes Abrassiv:
Bei Bohrweise mit trockenem Abrassiv wurde handelsüblicher Vogelsand als Abrassiv verwendet. Die Zusammensetzung des Abrassivs laut Angaben des Inverkehrbringers war: 93% feiner Quarzsand, 3,5% Juracalcit, 3,5% Muschelgrit.

Die Abmessungen des Schilfgrases in den zwei durchgeführten Anbohgrungen waren:

Anbohrung 1:
Länge des Schilfgrasschafts = ca. 41 mm
Durchmesser des Schilfgrasschafts = ca. 4,5 mm
Bohrzeit Bohrloch 1 insgesamt = ca. 8 min.

Anbohrung 2:
Länge des Schilfgrasschafts = ca, 17 mm
Durchmesser des Schilfgrasschafts = ca. 4,5 mm
Bohrzeit Bohrloch 2 insgesamt = ca. 20 min.

(Hinweis: Lesrichtung der angehängten Bilder von Unten nach Oben)
(siehe gelb gepunktete Einkreisungen)
Bild 1: oben links = Vorbereitung des Bohrlochansatzes für Bohrloch 1 unter Verwendung eines Abschlags von Helgoländer Flint.
Gesamtbohrzeit für Bohrloch 1 = ca. 8 min.

oben rechts = Bohrloch 1 nach Bohrung
unten rechts = Vorbereitung des Bohrlochansatzes für Bohrloch 2 unter Verwendung eines Abschlags von Helgoländer Flint.

Bild 2: unten rechts = Bohrloch 2
Gesamtbohrzeit für Bohrloch 1 = ca. 20 min.

Parameter der erzeugten Bohrlöcher:
Bohrloch 1:
Durchmesser = ca. 6,5 mm
Tiefe = ca. 3,25 mm

Bohrloch 2:
Durchmesser = ca. 6 mm
Tiefe = ca. 7,5 mm

- die Bohrlochtiefe bei Bohrloch 2 ergab sich bei entsprechendem Verschleiß am Bohreinsatz aus Schilfgras
Länge Bohreinsatz Vorher = ca. 17 mm
Länge Bohreinsatz Nachher = ca. 8 mm

Die Kränze der Bohreinsätze haben sich bei den Bohrvorgängen insgesamt leicht rundlich abgenutzt.

QUELLEN:
Die Quelle zur altägyptischen Fidelbohrweise die für diese Vorversuche als Vorvild diente, wird noch nachgereicht)

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