Neues Wasserrad für die Mühle im Fränkischen Freilandmuseum Bad Windsheim

Die Mühle aus Unterschlauersbach im Fränkischen Freilandmuseum Bad Windsheim ist für Anschauungszwecke immer wieder in Betrieb und zeigt Besuchern, wie Korn gemahlen wird. 2018 brach der Radkranz des hölzernen Mühlrads. Die Handwerker des Museums bauten das Wasserrad des Mahlgangs wieder neu auf.

Die Mühle im Museum ist nach ihrem Herkunftsort Unterschlauersbach in der Gemeinde Großhabersdorf im Landkreis Fürth benannt. Das Mühlengebäude wurde 1576 erbaut. Der Abbau des Gebäudes in Unterschlauersbach, der Transport an den neuen Standort und der Wiederaufbau im Freilandmuseum fanden zwischen 1981 und 1984 statt.

Beim Abbau im Jahr 1981 besaß die Mühle bereits eine industriezeitliche Technikausstattung: Das metallene Wasserrad von 1895 war 1924 durch eine Turbine ersetzt worden. Von den einst hölzernen Rädern ist keines mehr erhalten. Auch Pläne oder historische Abbildungen des Anwesens, auf denen die Mühlräder zumindest zu sehen wären, liegen nicht mehr vor.

Mühle mit rekonstruierter Technik

Das im Museum befindliche Gebäude zeigt die technische Ausstattung einer Mühle zur Zeit des 16. bis 18. Jahrhunderts mit entsprechend rekonstruierter Mühltechnik. Basis für die Rekonstruktion war die aus der Weidenmühle bei Pommelsbrunn im Landkreis Nürnberger Land übernommene Bied (meist hölzernes Mühlgerüst, es trägt die Mahlgänge) mit Wellbaum, Kammrad, Stockgetriebe und Mühleisen. Somit befindet sich in der Mühle eine bis ins 19. Jahrhundert allgemein übliche technische Ausstattung. In dieser Form ist sie generell schon im 16./17. Jahrhundert nachweisbar, folglich auch zur Bauzeit der Mühle vorstellbar.

Hölzerne Wasserräder seit 23 Jahren im Einsatz

Die beiden hölzernen Räder, die das Getreidemahlwerk im Museum antreiben, wurden 1984 von Karl Neumeyer, der damals als Wagner am Museum beschäftigt war, gebaut. Mangels Vorlage erarbeitete und konstruierte er auf der Basis von Fachliteratur und aufgrund seiner langjährigen Berufserfahrung im Mühlenbau passende Wasserräder. 1995 erneuerte er das Mühlrad, 2019 wurde es ersetzt – somit tat es 23 Jahre seinen Dienst. Das entspricht der durchschnittlichen Lebensdauer historischer Mühlräder aus Lärchen-, Kiefern- oder Eichenholz. Die Herstellung von Wasserrädern ist eine höchst aufwendige und anspruchsvolle Arbeit, bei der große Sorgfalt erforderlich ist und die Teile dicht miteinander verbunden werden müssen. Der Bau geschah in verschiedenen Schritten in der Werkstatt und auf der Baustelle.

Müller bauten auch Wasserräder

Einst oblag übrigens das Bauen der Wasserräder den Müllern selbst: Sie waren die ausgebildeten Spezialisten, die sich mit der Technik auskannten – umfasst doch seit der Nutzung naturkraftbetriebener Mühlen der Beruf des Müllers traditionell neben der eigentlichen Tätigkeit des Mahlens auch die Kenntnis der Mühlentechnik. Der Müller konnte somit seine Mühle nicht nur instandhalten, sondern auch selbst errichten. Hierzu benötigte er Fertigkeiten im Holzbau sowie die Kenntnisse eines Zimmermanns. Er wusste um die optimale Anlage von Wasserrädern, konnte Getriebe mit ihren Zahnrädern berechnen und kannte sich mit der Einrichtung des Mahlgangs aus.

Für den Neubau des Mühlrads zeigten sich nun die Zimmerer des Museums verantwortlich: Reinhold Meyer und Andreas May sowie die beiden Auszubildenden Leon Söllner und Ranjana Epp. Indem die Zimmerer des Bauhofs ihr Wissen und Können nicht nur umgesetzt haben, sondern auch an die nächste Generation weitergaben, leisteten sie einen bedeutenden Beitrag zum Erhalt des traditionellen Handwerks und zur Übertragung von dessen Geschichte.

Das Wasserrad ist die Antriebsmaschine der Mühle. Es setzt die Kraft des Wassers in eine Drehbewegung um. Ein Übersetzungsmechanismus mit Getriebe setzt die Kraft dieser Drehbewegung wiederum auf die Arbeitsmaschine, das Mahlwerk, um. Es gibt verschiedene Typen von Wasserrädern: Sie unterscheiden sich in ihrer Bauart und Konstruktion, bedingt durch die Situation ihres Wassereinlaufs, ihrer Wirkungsweise und ihres optimalen Einsatzbereiches. Seit der Antike werden sie zum Mühlenantrieb benutzt.

Fertigung und Vorbereitung der Radelemente

Nachdem im August 2018 der Radkranz des alten Mühlrads gebrochen war, wurde die Restaurierung beziehungsweise der Neubau durch das Fränkische Freilandmuseum geplant. Anfang Januar 2019 wurde das defekte Rad von den Zimmerern unter Mitarbeit der damaligen Auszubildenden in Einzelteilen abgebaut und für die Zeit der Neuanfertigung als Maß- und Konstruktionsvorlage für das neue Rad in der Abbundhalle des Bauhofs eingelagert. In der Werkstatt wurden dann die verschiedenen Elemente des neuen Rades ausgearbeitet, zusammengepasst und für den Aufbau gekennzeichnet.

Die Segmente für das Mühlrad bestehen aus etwa 50 mm dicken Bohlen aus Lärchenholz, die zunächst mit der Bandsäge grob vorgeschnitten wurden. Eine Schablone diente zum Anreißen der Segmente, insgesamt wurden 36 Segmente für das neue Mühlrad benötigt.

Danach fügten die Handwerker die Segmente auf einem Lehrgerüst zu einem Radkranz zusammen. Ein Mühlradkranz besteht am Ende aus zwei übereinander lagernden Felgen, eine Felge wiederum wird von neun Segmenten gebildet. So kommt man auf 18 Segmentbögen pro Mühlradseite. Die beiden Felgen werden später bei der Montage mit Holznägeln miteinander verbunden.

Nach dem Anreißen und Einstemmen der Felder für die 36 Schaufeln wurden die Bohrungen für die Zapfen der Schaufelhölzer erstellt.

Zum Herstellen der Schaufeln verwendete man ebenfalls Vollholz. Eine Schaufel besteht aus zwei Hölzern, die in einem bestimmten Winkel zueinander stehen, um das Wasser optimal aufzunehmen. Das innere, in Richtung Wasserradwelle weisende Holz nennt man „Riegelschaufel“, der äußere Teil „Setzschaufel“. An den Stirnseiten der Schaufeln ist je ein Zapfen ausgearbeitet (Durchmesser 35 mm). Seine Länge entspricht der Dicke des Radkranzes, also knapp 10 cm. Im nächsten Schritt fertigten die Handwerker die so genannten Kopfhölzer. Über diese werden die Felgen getragen. Sie sitzen quer auf den Enden der drei Speichen und sind über eine Schwalbenschwanzverbindung mit der Felge verbunden.

„Trocken“ auf dem Lehrgerüst aufgebaut

Nach der Vorbereitung beider Radkränze und der eichenen Kopfhölzer wurde dann die gesamte Konstruktion „trocken“ aufgebaut, entsprechende Anpassungen vorgenommen und wieder auseinandergebaut. Dabei wurden auch die Schaufeln in den ersten, schon zusammengefügten Radkranz eingepasst. Der Radkranz lag dabei auf dem Lehrgerüst, nacheinander wurden die Schaufeln eingesteckt. Gleichzeitig begann die Anpassung der Verzapfungen der sechs Kopfhölzer, in die die Speichen eingesteckt werden und mit der die Konstruktion verbunden wird.

Auch für den Bau der drei Speichen diente das alte Rad als Vorlage. Die drei durchgehenden Speichen (also sechs Enden) sind in der Mitte überblattet. An dieser Stelle werden die Speichen später im so genannten Wellbaum – der Achse des Mühlrads – sternförmig ineinander verbunden und fixiert. An jedem Ende der Speichen sitzt ein Kopfholz, das durch die Verzapfung direkt mit den Speichen verbunden ist.

Einbau des neuen Rads in die Radstatt

Die Radstatt ist der Teil der Mühle, in der das Mühlrad gelagert ist. Hier bildete sich im Lauf der Jahre eine Schicht aus Kalk, Sand, Steinchen und Moosbewuchs. Vor der Montage des Mühlrads musste auf dem Grund der Radstatt auch eine dicke Schlammschicht entfernt werden.  Bei der Montage wurden zunächst die Speichen in den Wellbaum eingesetzt, der in der Radstatt lagert und mit dem Mühleninneren verbunden ist. Dabei wurden die Speichen ausgerichtet und ihr Sitz im Wellbaum justiert. Sie müssen mittig im Wellbaum sitzen, damit das Rad gleichmäßig läuft. Die Speichen werden mit kleinen Keilen fixiert, die später durch größere, fest sitzende Keile, ersetzt werden. Nachdem die Speichen fixiert sind, werden die Kopfhölzer aufgesetzt. Sie werden auf die Speiche und auf das gegenüberliegende Kopfholz ausgerichtet. Ebenfalls mit kleinen Keilen wird das Kopfholz fixiert. Mit eigens geschmiedeten Winkeln werden Kopfholz und Speiche fest miteinander verbunden.

Der erste Radkranz wird eingesetzt

Nach der Stabilisierung und Ausrichtung des inneren Radgerüsts folgt das Einsetzen der beiden Radkränze und der Schaufelhölzer. Begonnen wurde mit dem ersten Segment, das auf die Schwalbenschwanzverbindung des entsprechenden Kopfholzes gesetzt wird. Dann werden die Segmente versetzt aneinander gesteckt, bis der erste Radkranz geschlossen ist. Die Nummerierung der Radkränze hilft bei der Montage. Die Handwerker benutzten Holznägel beim Zusammenbau.

Der zweite Radkranz

Der erste Radkranz ist die Basis für den weiteren Aufbau: Zwischen den Radkränzen bilden die Schaufelhölzer die Verbindungsglieder zwischen beiden Radkränzen, dabei bilden Riegel- und Setzschaufel jeweils eine Kammer. Sobald drei bis vier Kammern eingesteckt sind, werden die Segmente des zweiten Radkranzes von der anderen Seite aufgesetzt. Holzkeile, die von außen in die Zapfen eingeschlagen werden, geben der Konstruktion Stabilität. Segment für Segment wird eingesetzt, bis rund um das Rad alle Segmente angebracht sind. Holznägel festigen die Konstruktion wie beim ersten Radkranz auch. Am Ende werden noch Feinarbeiten ausgeführt und zum Beispiel Holznägel, die über die Fläche des Radkranzes hinausstehen, gekürzt.

Ausrichten am Wellbaum

Das Mühlrad wird zum Ende der Arbeiten zentriert, damit es gleichmäßig läuft. Eine Unwucht würde zu Vibrationen und erhöhtem Verschleiß führen. Zuvor wurden die Speichen am Wellbaum nur fixiert. Nach dem Anpassen werden die Keile auf eine Länge gestutzt, eingeschlagen und mit Nägeln befestigt.

Letzter Schritt: Schalbretter einfügen

Als Abschluss werden die Schalbretter in den inneren Radkranz eingefügt. Sie bilden die Böden der Kammern, dabei wird jedes Brett vernagelt. Die Bretter sind mit einem Falz versehen, sie werden mit einer geringen Fuge aneinandergesetzt. Die Fuge schließt sich, wenn sich das Holz durch die Feuchtigkeit ausdehnt.

Nach rund drei Monaten – die reine Bauzeit war allerdings kürzer – ist das neue Mühlrad fertiggestellt und wird sich wieder für weitere Jahrzehnte in der Mühle im Fränkischen Freilandmuseum drehen.

Autoren

Juliane Sander (M.A.) ist Kunsthistorikerin und im Fränkischen Freilandmuseum verantwortlich für allgemeine wissenschaftliche Aufgaben und die Konzeption von Ausstellungen. Rüdiger Sinn ist Journalist und freier Mitarbeiter der Zeitschriften dach+holzbau und bauhandwerk.

Oberschlächtig und unterschlächtig

Das Mühlrad der Unterschlauersbacher Mühle ist ein oberschlächtiges Wasserrad – „schlächtig“ kommt vom „Aufschlagen“ des Wassers auf die Schaufeln. Oberschlächtige Wasserräder sind Formen so genannter Kranzräder. Diese bestehen immer aus zwei Radkränzen mit dazwischenliegenden Schaufeln oder Kammern verschiedener Formen.

Mithilfe einer schmalen hölzernen Zulaufrinne wird das Wasser kurz vor oder hinter dem Scheitel des Rades von oben in die Kammern geleitet. Das Gewicht des Wassers beziehungsweise die Schwerkraft streben nach unten und bewirken die Drehung. Somit wird verhältnismäßig verlustarm viel Wasser aufgefangen und kann lange gehalten werden, so dass es durch sein Gewicht und seine Aufschlagskraft aus der Fallhöhe das Rad bewegt und erst im unteren Bereich der Drehung wieder austritt.
Wasser aus dem aufgestauten Mühlteich

Der Fall des Wassers kann eine Höhe von 3 bis10 m haben, dabei gilt: Je höher der Fall, desto geringer kann die Wassermenge bei gleicher Leistung sein. Daher werden oberschlächtige Wasserräder vor allem an kleinen, aber gefällreichen Bächen in Gebirgsgegenden eingesetzt. Oft sind gerade für die oberschlächtigen Räder Wasserleiteinrichtungen nötig, die erst das Wasser auf das Rad bringen müssen, wenn es nicht unter einem natürlichen Wasserfall steht. Üblich ist dann das „Überlaufgerinne“, bei dem eine schmale, aufgeständerte Holzrinne einen künstlichen Fall herstellt. Nicht selten muss für solche Situationen – wie es auch bei der „Unterschlauersbacher Mühle“ der Fall ist, das Wasser erst über einen eigens aufgestauten Mühlteich auf das entsprechende Niveau gebracht werden. Unterschlächtige Wasserräder hingegen gibt es vor allem bei langsam fließenden Flussgewässern.

Müller und Mühlenbauer

In der Neuzeit (etwa ab 1500) wurde die Mühlentechnik immer komplizierter, die Maschinen aufwendiger und die Anzahl der Mühlen nahm zu. Der Mühlenbauer musste sich spezialisieren. Sein Beruf entwickelte sich aus dem des Müllers. Trotz der engen Bindung sind Mühlenbauer aber als Berufsgruppe mit eigener Geschichte, eigenen Erfahrungen, Kenntnissen und Fähigkeiten zu sehen.  Der Beruf des Müllers in seiner ursprünglichen Form ist fast vergessen und auch der des Mühlenbauers existiert nicht mehr – es ist uns nicht mehr bewusst, dass beide letztlich die Vorläufer des modernen Ingenieurs waren, da sie mit den frühesten Formen der Technik und des Maschinenbaus zu tun hatten, die unbestritten im traditionellen Mühlenbau zu finden sind.

Müller und Mühlenbauer

In der Neuzeit (etwa ab 1500) wurde die Mühlentechnik immer komplizierter, die Maschinen aufwendiger und die Anzahl der Mühlen nahm zu. Der Mühlenbauer musste sich spezialisieren. Sein Beruf entwickelte sich aus dem des Müllers. Trotz der engen Bindung sind Mühlenbauer aber als Berufsgruppe mit eigener Geschichte, eigenen Erfahrungen, Kenntnissen und Fähigkeiten zu sehen.

Der Beruf des Müllers in seiner ursprünglichen Form ist fast vergessen und auch der des Mühlenbauers existiert nicht mehr – es ist uns nicht mehr bewusst, dass beide letztlich die Vorläufer des modernen Ingenieurs waren, da sie mit den frühesten Formen der Technik und des Maschinenbaus zu tun hatten, die unbestritten im traditionellen Mühlenbau zu finden sind.

Bautagebuch 

Hier finden Sie das Bautagebuch zur Rekonstruktion des Mühlrads:

https://freilandmuseum.de/forschung/aktuelle-forschungsprojekte

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