Experimenten Ervaringen met prehistorische bronsgiettechnieken in Nederland Ernest Mols prehistorische manier van gieten. Het leek er in het begin op dat we alles zelf zouden moeten uitvinden. Laten we uitgaan van een toevallig gevonden kokerbijl. Dit is eigenlijk niet het gemakkelijkste voorbeeld. Kokerbijlen zijn pas in het laatste deel van de bronstijd massaal gemaakt, omdat men eerst vakkennis moest opdoen in de daaraan voorafgaande periode. Het bronzen voorwerp op zich is echter een goed uitgangspunt om een idee te krijgen waarmee de bronsgieter van nu zich zoal moet bezighouden om tot een goed eindproduct te komen, dat vergelijkbaar is met dat van zijn collega zo'n 3000 tot 4000 jaar geleden.
In Nederland is vanouds door archeologen gewerkt aan het verkrijgen van inzicht in de leefomstandigheden en de vaardigheden van mensen uit de bronstijd. Opgravingen en toevallige vondsten brengen steeds meer gege-vens aan het licht die iets vertellen over de verspreiding en intensiteit van de bewoning, de leefomstandigheden en de aanwezigheid van gereedschappen. Ondanks het feit dat in ons land geen koper en tin in de natuur gevonden wordt, is er toch een tamelijk rijke verscheidenheid aan bronzen voorwerpen tevoorschijn gekomen. Zij steekt echter mager af bij centra van bronsgietactiviteit in Frankrijk, Duitsland en Denemarken. Ongetwijfeld zijn veel voorwerpen door ruilhandel van elders in ons land terecht gekomen. Daarnaast is het waarschijnlijk dat er ook in NoordNederland plaatselijke bronsgieters hebben gewerkt die een eigen stijl hebben ontwikkeld (Butler 1961). Begraafplaatsen en depotvondsten zijn de rijkste bronnen van onze kennis over deze voorwerpen. Tot voor kort bleef de verwerking van deze gegevens bij het gedegen beschrijven en het vormen van een typologie. De prehistorische Bronswerkgroep is een werkgroep van de Vereniging voor Archeologische Experimenten en Educatie en heeft als basis het Haags Buitencentrum voor Natuur- en Milieueducatie te Wilhelminaoord. De werk-groep probeert door middel van experimenten, gesteund door archeologische gegevens, de techniek van de bronstijdsmid te reconstrueren. De vaardigheden die hierbij worden opgedaan, worden gebruikt voor: - het vervaardigen van getrouwe kopieën van prehistorisch bronswerk ten behoeve van educatieve doeleinden, - het demonstreren van de technieken, - het vullen van kennisleemtes op dit archeologische gebied en - het ontwikkelen van een educatieve ervaring voor kinderen (11-12 jr) met het zo veel mogelijk op de prehistorische wijze gieten van brons in zelf gemaakte vormen.
Bestudering van de vorm Het is relatief eenvoudig een exacte kopie te maken van één enkel gevonden voorwerp. Veel moeilijker is het een algemeen beeld te vormen van een stijlgroep en daarbinnen te blijven met het vormen van een eigen creatie. Ongetwijfeld zijn de bronsgieters in de bronstijd gebonden geweest aan de eigentijdse mode. Een nieuwe modetrend kan echter pas op gang komen als tenminste één of enkele bronsgieters nieuwe vormen ontwikkelen of, wat belangrijker is, problemen die bij het gieten of gebruik van de voorwerpen optreden, met technische veranderingen kunnen verbeteren. Alleen door een groot aantal bronzen voorwerpen nauwkeurig te bestuderen, met de gedachte in het hoofd, hoe is dit gedaan, kan een goede basis gelegd worden voor een begrip van de werkwijze van de prehistorische bronsgieter. Het is jammer dat niet alle gietproducten en afvalresten bewaard zijn gebleven. Vooral van de mislukte resultaten is veel te leren! Door als Bronswerkgroep zelf bezig te zijn met het gehele proces van bronsgieten stuiten we op technische problemen die onze collega's van duizenden jaren geleden ongetwijfeld ook ontmoet hebben. Omdat we nu de resultaten kunnen vergelijken kunnen we verklaringen aandragen voor een bepaald verschijnsel in het oude gietproduct, of aannemelijk maken dat een proces op een bepaalde wijze is verlopen. Uit literatuuronderzoek blijkt, dat er verschrikke-lijk veel bronzen beschreven zijn. Er is een klein
Bij navraag bleek dat er geen enkele archeo-loog in Nederland was die zich experimenteel met bronsgiettechnieken bezig hield. De brons-gieters wisten veel van het gietvak maar niets van de
Afb. 1. Diverse voorwerpen die gebruikt worden bij het gieten van bronzen objecten
3
gegoten dan kan ook dit bronzen voorwerp benut worden voor het vervaardigen van nieuwe mallen. Daarnaast werden ook modellen gemaakt van bijenwas. Voor vlakbijlen, rand- en hielbijlen en messen wordt meestal een tweezijdige klapvorm gebruikt (afb. 2). De mallen worden meestal van klei gemaakt. Uit een groot aantal experimenten blijkt dat het belangrijk is uit welk materiaal de mal bestaat. Fijne chamotte kleien vormen prachtig af, men krijgt een mooie gladde giet-vorm. Echter, tijdens het gieten kunnen de ontstane gassen moeilijk wegkomen en ont-staan gietfouten in de vorm van putjes (kraters) in het gietoppervlak. Dit verschijnsel treedt niet op bij het gebruik van magere keileem. Deze keileem is rond Wilhelminaoord rijkelijk aanwe-zig. Wordt de vorm rechtstreeks in deze keileem afgedrukt dan blijkt later de giethuid vrij ruw te zijn. Door schuren met de restbrokjes van een al gebakken leemmal kan de ruwe giethuid bijgewerkt worden. Voor grovere producten, zoals bijlen, geeft dit een bevredigend resultaat. Voor producten waarbij meer eisen aan het oppervlak moeten worden gesteld is het beter eerst een dunne laag van fijnere klei aan te brengen en daarna een grovere buitenmantel van keileem. Het tweezijdig symmetrische model wordt eerst voor de helft in de klei gedrukt en een halve tot
aantal mensen intensief bezig geweest met experimenteel onderzoek en hiervan uitgebreid verslag hebben gedaan (Tylecote 1986, Drescher 1958, Pietsch 1964). Er is eigenlijk erg slecht gekeken naar details die het bronsgiet-proces kunnen verduidelijken: afvalresten van gietvormen, ovens, gereedschappen voor de vormgeving, gietkroezen, gietproppen, houtbewerkingssporen, e.d. Ze zijn slechts door een enkeling bij het onderzoek betrokken. In de afgelopen jaren is de werkgroep met vele aspecten van het prehistorisch bronsgietproces bezig geweest. Een uitgebreid literatuur- en voorwerpenonderzoek was er één van. Van de voornaamste andere, meer experimentele aspecten wordt in dit artikel een korte schets geven.
Afb. 2. Tweezijdige klapvorm, open en gesloten Afb. 3. Bronzen gietmal met wasmodel
Om tot een eindproduct te komen heeft de bronsgieter te maken met het vervaardigen van modellen, gietmallen, gietkroezen, houtskool, ovens, gereedschap, blaasbalgen, de samenstelling van de juiste bronslegering en het eventueel verzamelen van bijenwas (afb. 1). Modellen Bijna alle door ons gemaakte modellen, gesneden uit lindehout, zijn kopieën van originele vondsten in brons. Deze houtsoort is gemakkelijk met bronzen en vuurstenen gereedschap te bewerken. Is het model een-maal in brons 4
volgt de tweede laag, en daarna natte leem gemengd met schapenwol. Na droging kan de was bij het vuur voorzichtig worden uitgesmolten en de vorm in het vuur verder gebakken. De gietresultaten geven een mooi oppervlak te zien waarin ook fijne details mooi worden weergegeven. Naast leem en klei zijn ook bronzen gietvormen uit de prehistorie bekend. In Nederland is slechts één helft van een gietmal van een kokerbijl gevonden bij Havelte. Drescher heeft aan deze gietmethode in bronzen mallen een publicatie gewijd (Drescher 1957). Omdat hij hierin stelt, dat een bronsgieter in één dag op deze wijze wel 15 20 kokerbijlen uit één vorm kan gieten, hebben wij hiermee een paar experimenten uitgevoerd. Als model werd in klei een model gemaakt van een kokerbijl met imitatievleugel versiering zoals die veel in Noord-Nederland en Noordwest-Duitsland worden aangetroffen (Butler 1961). In was werd de gietmal in twee helften gevormd. Aan de buitenzijde van de mal is bij elk deel een oor gemaakt, zoals bij enkele archeo-logische vormen is aangetroffen. De mallen pasten na gieten goed in elkaar. Bij het recht-streeks gieten in deze mal ontstonden echter in de helft van de gevallen grote problemen, ondanks het zorgvuldig aanroeten van de binnenzijde van de gietvorm. Dit aanroeten van de binnenzijde zou het vastsmelten van het gietproduct aan de bronzen mal moeten voorkomen. De mallen waren echter pas met gebruik van extreme kracht uit elkaar te halen, waarbij bovendien de gietvorm zwaar werd beschadigd. Vooral bij de ingietkanalen was het vloeibare metaal vastgesmolten aan de giet-vorm. Deze kanalen zijn dun en de gietvorm wordt op deze plaats door het vloeibare brons blijkbaar zo sterk verhit dat de vorm vastsmelt aan het gietproduct. Waarschijnlijk waren de ingietkanalen te smal en lukt het gieten beter in minder reliefrijke vormen (deze lossen beter), dan die van het vervaardigde model. Veel bijlen met versiering blijken inderdaad geen scherpe overgangen te hebben van hoog naar laag reliëf. Ook vertoonden een aantal gegoten bijlen stollingssporen aan de buitenzijde die een golf-vormig patroon op de buitenzijde achterlaten. Het rechtstreeks gieten van grote aantallen bijlen in een bronzen gietvorm op één dag willen we graag reduceren tot 'enkele bijlen'. Wel is het mogelijk in een dag grote aantallen
één dag gedroogd. Vervolgens worden aan weerszijde van het model nokken in de klei gedrukt, zodat de twee helften later niet kunnen verschuiven en goed op elkaar passen. Voordat de bovenkant van de klapvorm op de onderkant wordt gedrukt wordt deze ingesmeerd met een dun laagje vet. Hierdoor zijn de beide delen een dag later weer goed uiteen te halen om het model te verwijderen. Het drogen moet zorg-vuldig gebeuren anders trekken de twee helften krom. Handig is het om ze aaneen te binden met een touwtje of stroken boombast. Van deze werkwijze zijn ook archeologische vondsten bekend (Fort Harrouard, Frankrijk) (Mohen 1973, Drescher 1988). Zijn de mallen goed droog dan moeten ze eerst in het vuur gebakken worden. Is dit niet goed gebeurd dan ontstaat tijdens het gieten waterdamp of zelfs waterstofgas, hetgeen tot explosies kan leiden. Bij het gieten in vochtige mallen ontstaan gietgallen (gaten), voornamelijk in het bovenste gedeelte van het gietproduct. Deze gietgallen kunnen ook ontstaan wanneer door overbeluchting te veel zuurstof in het smeltbad terecht is gekomen. Het gas komt dan gedeel-telijk weer vrij tijdens het ingieten en afkoelen in de vorm. Ook hebben we enige experimenten gedaan met het invormen van wasmodellen in leem, waarbij de eerste leemlaagjes een mengsel bevatten van fijne leem met houtskoolpoeder. Een papje van leem, houtskool en water wordt met een veertje over het wasmodel aange-bracht; na droging
Afb. 4. Het verhitten van het brons in een kleine oven
wasmodellen met behulp van bronzen gietvormen te maken. Het probleem dat het 5
werden gemaakt naar modellen uit Fort Harouard (Queiales ea 1987). Het zijn on-diepe, enigszins ronde schaaltjes van 11 tot 19 cm. diameter en 12 tot 20 mm. dikte. Sommige hebben een afwijkende vorm. Ze hebben aan de bovenrand een uitgeknepen verdikking waaraan het kroesje mogelijk met een houten (pincet) tang kon worden opgetild. Vaak is de bovenkant verglaasd. Onze kroezen zijn gemaakt van Enkhuizerzeeklei, verschaald met tot 40% zand, of Drentse keileem (glaciale leem). De gietkroezen blijken vaak meer dan vijf maal gieten mee te gaan! Breuken ontstaan bij het plaatsen van een hete kroes op een te koude ondergrond. De bovenkant toont dezelfde verglazing als bij de archeologische kroesjes. De resultaten werden verkregen door de kroesjes en het vuur van bovenaf te beluchten, een vergelijkbare manier die ook Detlef Jantzen (1991) toepast met zijn proeven. Pas in de Romeinse tijd wordt van opzij en onder verhit; de kroesjes worden dan smaller en hoger.
wasmodel aan de vorm blijft kleven is niet op te lossen met insmeren van olie; dan gaat het model nog vaster zitten. Wel lukt het lossen van de gegoten wasvormen uitstekend wanneer de binnenkant van de bronzen gietvorm van te voren wordt ingesmeerd met honing verdund met water (afb. 3). Speksteen is een ideaal materiaal voor het maken van gietvormen. Er kan rechtstreeks in worden gegoten. In veel van de gevonden giet-vormen is nauwelijks of geen ingiet aanwezig. Dit is ook het geval bij veel gietvormen van onder andere zandsteen! Dit lijkt een aanwijzing voor het samenvoegen van deze klapvormen met een omhulsel van leem en het hierin vormen van de giettrechter. Bij een poging op deze wijze een aantal pijlpunten te gieten blijkt het buitengewoon belangrijk dat de vorm, leem en speksteen goed gedroogd worden vóór het voor-verwarmen van de gietvorm. Zo niet, dan springt de met veel zorg gemaakte gietvorm in stukken uiteen tijdens het voorverwarmen. Het lossen van het gegoten product gaat beter als de gietvorm van te voren ingepoederd wordt met talkpoeder (gemalen speksteen). Datzelfde is het geval wanneer in de speksteenvorm wasmodellen gegoten worden. Giet men rechtstreeks brons in de vorm dan is het belangrijk, vooral bij kleine vormen, goed voor te verwarmen (100o - 200oC) om koudloop ( het halverwege stollen in de vorm) te voorkomen. Speksteen neemt namelijk sneller warmte op dan klei of leem, waardoor koudloop sneller optreedt.
Ovens In het begin van onze experimenten geschied-de het verhitten van de kroezen op een jongere manier dan de prehistorische. Omdat ons niets bekend was van gevonden ovens, bouwden we een eenvoudige lemen ronde oven (± 30 cm. hoog, 40 cm diameter) die van onderen belucht werd. We hadden toen nog een moderne grafietbeker, die we met een ijzeren tang uit het vuur tilden. Er werd gestookt met hout en/of houtskool. Voor educatieve doeleinden is dit een betrouwbare methode om binnen 2 uur een redelijke hoeveelheid brons (± 2 kg.) vloeibaar te maken (afb. 4). Als de oven echter niet van boven met een stuk keramiek of hout wordt afgedekt wordt het niet heet genoeg om te smelten. Het bovenliggende hout moet, doordat het wegbrandt, telkens vervangen worden. Valt er, voordat het bad gevormd is, houtskool in de hoge smeltkroes dan kunnen er proble-men ontstaan, omdat dit houtskool naar boven isoleert en voorkomt dat bovenliggende stukken brons voldoende heet worden om te smelten. Zit er niet genoeg gloeiende houtskool onder de kroes dan blaas je de bodem voortdurend koud. Til dus de kroes regelmatig hoger in het vuur.
Gietkroezen Gietkroezen uit de bronstijd zijn in Nederland nog niet gevonden. De oudste kroezen stammen uit de Fenacultuur (Lønborg pers. meded.). Wij hebben een aantal gietkroezen getest op hun bruikbaarheid, ervan uitgaande dat wanneer in Nederland eigen bronsgieters bezig zijn geweest zij ongetwijfeld van plaatse-lijk materiaal hun gietkroezen hebben gemaakt. De kroezen 6
geavanceerde dubbele blaasbalg voorkomt dat met het aanzuigen van de lucht houtskool uit het vuur in de blaasbalg wordt gezogen waar-door deze doorbrandt. Bovendien ontstaat een regelmatiger luchtstroom. De enkelvoudige blaasbalg blijkt voor kinderen / educatieve doeleinden moeilijk te hanteren. Blaasbalgen schroeiden regelmatig door! Hoewel ze na enige ervaring uitstekend werken zijn ook dubbele blaasbalgen van geitehuid voor kinderen te moeilijk te hanteren. Daarom zijn houten blaasbalgen vervaardigd uit linde-hout. De bovenen onderplanken zijn op een slimme manier met het balgleer verbonden zodat het leer snel kan worden verwijderd als de luchtklep hapert of na enige tijd moet worden bijgesteld. Een dergelijke houten dubbele blaasbalg is waarschijnlijk pas na de bronstijd gemaakt, maar functioneert, door kinderen gehanteerd, zeer goed. Afb.6. Wegkloppen van de gietnaden
Afwerking
Afb. 5. Uitgevloeid brons langs een gegoten bijl
Bij beluchting van boven -waarschijnlijk de oudste authentieke methode- wordt lucht geblazen door een gebogen aardewerken buis die op ± 10 cm. boven de smeltkroes uitkomt. De smeltkroes staat op een vlakke bodem in een bed van gloeiende houtskool tegen een halfronde lemen wand. In deze lemen wand van ± 40 cm. hoogte komt op ± 25 cm. de gebogen buis door de wand. De met brons gevulde kroes wordt bedekt met grote brokken gloeiend houts-kool en aangeblazen. Het gloeiende houtskool blijft dan een schuine berg tegen de lemen wand aan. In het experiment dat gedurende de workshop te Halle, Duitsland (1996) werd uitvoerd, is geprobeerd een methode te vinden om kroesjes met gesmolten brons op de meest eenvoudige wijze beet te pakken en in de vorm te gieten. Dit zonder dat er houtskool mee in de vorm wordt gegoten. Vooral met kleine kroesjes die razendsnel stollen als de hete houtskool wordt verwijderd.
Het afwerken van de gegoten bronzen producten kan op eenvoudige wijze geschie-den. Bij klapvormen ontstaan vaak dunne randen brons, waar het vloeibare brons in het scheidingsvlak van de twee helften is gevloeid (afb. 5). Met een ronde klopsteen kunnen de dunne randen een paar maal heen en weer geslagen worden, waarna ze gemakkelijk afbreken. (afb. 6). De ingiet kan worden afge-broken door deze in een droge spleet van een houtblok te zetten (afb. 7) en de bijl een paar keer heen en weer te slaan. Het overtollige materiaal kan weer worden omgesmolten.
Blaasbalgen Het gebruik van een blaaspijp of blaasbalg is noodzakelijk om in de oven de temperaturen tot voldoende hoogte te laten komen. De enkelvoudige blaasbalg, gemaakt van een afgestroopte geitehuid is nog op een aantal plaat-sen in Afrika en Azië in gebruik. De meer 7
Dit artikel geeft een idee van de verschillende activiteiten die de werkgroep tot op heden ten deel zijn gevallen. Er valt nog veel te leren en te onderzoeken. Gezamenlijk zal daar in de komende jaren dan ook veel tijd aan worden besteed. Literatuur Butler, J.J. 1961: De Noordnederlandse fabrikanten van bijlen in de late bronstijd en hun producten. In: Nieuwe Drentse Volksalmanak 1961, p. 199-233 Drescher, H. 1957:Der Bronzeguss in Formen aus Bronze. In: Die Kunde N.F. 8, p. 52-75 Drescher, H. 1958: Der Überfangguss Drescher, H. 1988: Die Giessereifunde der Siedlungsgrabung an der Walkemühle in Göttingen. In: Neue Ausgrabungen und Forschungen in Niedersachsen, Bd 18, p. 147-166 Jantzen, D. 1991: Versuche zum Metallguss der nordischen Bronzezeit. In: Archeologische Mitteilungen aus Nordwestdeutschland, Beiheft 6: Experimentelle Archäo-logie Bilanz 1991, p. 305-316 Mohen, J.P. 1973: Les moules de terre cuite des bronziers protohistoriques - Antiquités nationales 5, 1973, S. 3-44 Pietzsch, A. 1964: Zur Technik der Wendelringe. In: Arbeits- und Forschungsberichte zur Sächsischen Bodendenkmalpflege, Beiheft 4, S. 1-314 Queixalos, I./ Menu, M./ Mohen, J.P. 1987: Creusets pour la fonte des alliages à base de cuivre du Bronze Final au Fort-Harrouard à Sorel-Moussel (Eure et Loire). In: Bulletin de la Société Prehistorique Francaise 1987, tome 84, 1, p. 23-30 Tylecote, R.F. 1986: The Prehistory of Metallurgy in the British Isles , Inst. Metals, London 1986
Afb. 7. Het afbreken van de gietresten
Het oppervlak kan worden afgewerkt door te schuren met stukjes gebakken leem, zand, zandsteen en tenslotte gepolijst met gelooid leer. Het schachten van de diverse gereed-schappen is een apart hoofdstuk. Ervaring moet leren wat bij intensief gebruik de beste methode is. Educatieve aspecten van bronsgieten Bronsgieten blijkt voor kinderen een aantal aantrekkelijke kanten te hebben. Het 'spelen' met vuur, het zelf maken van de te gieten vorm en het afwerken zijn de belangrijkste en meest favoriete punten. Beperkende factor in een project is de tijd die in het programma voor bronsgieten is ingeruimd. Meestal moet in een halve tot hooguit een hele dag het gehele proces van gietvorm maken tot gieten en afwerken plaatsvinden. Het gebruik maken van wasmodellen die moeten worden uitgeleemd, gedroogd en gebakken kost dagen. Het uitkrassen van holle vormen in gebakken klei geeft te grove producten, daar fijne klei te weinig poreus is om in te gieten en klei gemagerd met zand slecht uit te krassen is. De door ons ontwikkelde en gekozen oplossing is het uitkrassen van een zelf gekozen vorm in de ene vlakke helft van een gebakken gipschamottepoeder vorm (afb. 8). In dit materiaal worden ook heden ten dage wasmodellen ingevormd. Nadat ook de ingietopening is gesneden worden de onbewerkte en bewerkte helft met schilderstape aan elkaar gemaakt. Op deze eenvoudige manier kan het hele bronsgietproces in korte tijd aan kinderen duidelijk worden gemaakt. De resultaten zijn zeer bevredigend. Naast het gietproces ervaren de kinderen binnen het project ook het werken met bronzen gereedschap, zoals bijvoorbeeld hout hakken.
Afb. 8. Het uitkrassen van een gietvorm in gips
8
