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Wenn man sich mit dem Thema Messing näher beschäftigt, und das bleibt in Stolberg sowohl Einheimischen als auch Gästen bzw. Touristen nicht erspart, kann es durchaus als überraschend empfunden werden, dass bereits zur Zeit der Kupfermeister das technologisch anspruchsvolle Verfahren der Messsingherstellung erstens überhaupt bekannt war, und man diese Prozedur zweitens als Standardprozess reproduzierbar einsetzen konnte. Angesichts des doch recht speziellen Verfahrensablaufs und der durchaus komplexen chemisch- physikalischen Wirkungsmechanismen, stellt sich fast zwangsläufig die Frage, wieso man bereits im Stolberg des sechszehnten, siebzehnten und achtzehnten Jahrhunderts diese Methode beherrschte.
 Rohmessing. Foto: F. Holtz |
Zufall als entwicklungsbestimmendes Element
Das zufällige Entdecken zieht sich gewissermaßen als
Evolutionsprinzip durch die gesamte Menschheitsgeschichte und
spielt in Einzelfällen auch gegenwärtig immer noch
eine
entscheidende Rolle. Obwohl sich im Laufe der Zeit Zufallserfindungen
von großer Bedeutung in allen Feldern der Naturwissenschaft
und Technik ergeben haben, ist die Metallurgie in besonderer Weise
und von Anfang an von Erkenntnissen geprägt, die aus
zufälligen
Beobachtungen resultierten.
Die Geschichte der Naturwissenschaft und Technik lehrt uns, dass das bekannte Gesetz von Murphy "Whatever can go wrong, will go wrong. (Alles, was schiefgehen kann, wird auch schiefgehen.)" weniger pessimistisch und sogar allgemeingültiger formuliert werden kann. Fasst man die Aussage dieses Gesetzes in dem Sinne auf, "dass selbst dann, wenn ein Ereignis höchst unwahrscheinlich, aber eben nicht auszuschließen ist, wird es irgendwann eintreten" so schließt dieses Gesetz, wie es sich gehört, nicht nur den negativen, sondern implizit auch den positiven Fall mit ein. Und genau dieser positive Aspekt ist gerade in der Metallurgie höchst evident.
Schon ganz zu Anfang seiner Entwicklungsgeschichte hatte der Mensch nicht nur gelernt, Werkzeuge zu benutzen, sondern auch, diese aus den in der Natur verfügbaren Rohstoffen herzustellen und zu gestalten, wodurch sowohl die Technik- als letztlich auch die Kulturgeschichte eingeleitet wurde. Bezeichnenderweise sind die drei großen Epochen der Menschheitsgeschichte nach den Materialien benannt, die für die jeweilige Epoche zur Herstellung von Werkzeugen aller Art (einschließlich Waffen) kennzeichnend waren. Die namengebenden Begriffe Stein, Bronze und Eisen entstammen allesamt dem Mineralreich, wobei die beiden letzten Bezeichnungen die Bedeutung der Metallurgie erkennen lassen.
Für den Zeithorizont der frühen Metallurgie bleiben Einzelheiten der Entwicklung naturgemäß spekulativ. Dennoch lässt sich die Geschichte der frühen Innovationen nachzeichnen, wenn man sich die Gegebenheiten dieser in fernster Vergangenheit liegenden Epoche vor Augen führt.
 Neolithischer Faustkeil. Aus: C.W. Neumann (1932), Das Werden des Menschen. |
Spätestens im Neolithikum entstanden u.a. auch am Aachener Lousberg und in den benachbarten Niederlanden Feuersteinbergwerke mit teilweise untertägigen Schacht- und Stollensystemen. Mit dem aus diesen Bergwerken geförderten Feuerstein ließ sich ein europaweiter, einträglicher Handel betreiben. Natürlich wurden dem Käufer zur "Bezahlung" des allseits begehrten Feuersteins Tauschgüter, beispielsweise Nahrungsmittel, abverlangt, die somit für den eigenen Lebensunterhalt nicht mehr zur Verfügung standen.
 Obsidian. Sammlung u. Foto: F. Holtz |
Geburtsstunde der Metallurgie
Irgendwann vor etwa 7.000 Jahren muss es dann zu einem
Schlüsselereignis
gekommen sein, das mit Fug und Recht als Geburtsstunde der Metallurgie
gelten kann und die humangeschichtliche Entwicklung in hohem
Maße
beeinflussen sollte. An einem uns unbekannten Ort - und es gibt
viele Örtlichkeiten, wo das möglich gewesen
wäre
- hat man ein Stück metallisches, sogenanntes gediegenes
Kupfer gefunden, welches in der Natur zwar nicht besonders
häufig,
aber eben auch nicht besonders selten vorkommt.
 Gediegenes Kupfer. Sammlung u. Foto: F. Holtz |
Neugierig geworden wird der uns unbekannte Urvater der Metallurgie den seltsamen Stein in die Hand genommen und sorgfältig betrachtet haben. Alter Gewohnheit folgend, wird er den vermeintlichen Stein auch mit seinem Faustkeil angeklopft haben. Nach aller Erfahrung hätte der Stein, wenn man nur kräftig genug zuschlug, bersten müssen, so dass man sein Inneres betrachten und sein Bruchverhalten sowie die Schärfe der Bruchkanten prüfen und begutachten konnte.
Was nun aber passierte, musste unseren steinzeitlicher Werkstoffkundler mehr als überraschen. Das Verhalten und die Eigenschaften des Steines konnte er nur als absolute, unerhörte Sensation empfinden. Mit jedem neuen Schlag bildete sich an der Aufschlagstelle eine deutliche Delle. Der Stein ließ sich also verformen ohne zu zerspringen, zu zerbröseln oder zu zersplittern. Und das ist im Mineralreich ein höchst seltener Sonderfall und musste fast als ein Wunder wahrgenommen werden.
Sehr bald schon wird man auch einen anderen Effekt erkannt haben. Nutzte man nämlich ein unförmiges Kupferstück, um daraus beispielsweise eine Klinge zu fertigen, änderte sich nicht nur die Form des Kupfers, sondern auch dessen Eigenschaften. Durch die Verformung trat eine Kaltverfestigung des Metalls ein, was dazu führte, dass dieses Kupfer genau dort härter wurde, wo der Verformungsgrad am größten war, nämlich im Falle einer ausgeschmiedeten Klinge direkt an der Schneide, also exakt dort, wo diese Eigenschaft erwünscht war.
Bis vor wenigen Jahrzehnten haben die Landwirte auch in unserer Gegend diesen Effekt noch regelmäßig genutzt. Die Sensen und Sicheln wurden nämlich nicht nur mit dem Wetzstein geschärft; sie wurden vorher auch gedengelt. D.h.: Die Schneide wurde kalt ausgeschmiedet, so dass sie dünner, schärfer und gleichzeitig härter wurde.
Bezüglich des nächsten Innovationsschrittes ist keine naheliegende, plausible Geschichte bekannt. Aber irgendwann muss man herausgefunden haben, dass Kupfer sich nach vorherigem Erhitzen im Feuer leichter und besser schmieden lässt. Hierdurch war der Weg vorgezeichnet für einen weiteren, glücklichen Unglücksfall, der geradewegs zu einer neuen Errungenschaft der Metallurgie führte. Denn irgendwann musste es sich beinahe zwangsläufig ergeben, dass ein übermäßiges Erhitzen des Kupfers nicht nur zur Zerstörung des Werkstückes, sondern auch zu der Erkenntnis führte, dass Kupfer sich schmelzen ließ. Und die Kupferschmelze wiederum konnte in Sand- oder Lehmformen vergossen werden, so dass nahezu beliebig gestaltete Metallkörper mühelos hergestellt werden konnten.
Anfänge der Metallverhüttung
Vor etwa 5.500 Jahren erfolgte dann mit dem Verhütten
(oxidischer)
Kupfererze der endgültige Durchbruch zur Metallurgie in des
Wortes eigentlicher und heutiger Bedeutung. Auch hierzu gibt es
eine Geschichte, die natürlich nicht authentisch sein kann,
aber dennoch in mancherlei Hinsicht aufschlussreich ist.
 Azurit-Kruste auf Kalkstein. Sammlung u. Foto: F. Holtz |
Stellen wir uns jetzt eine vielleicht etwas wohlhabendere, steinzeitliche Sippe vor, so dürften die weiblichen Sippenmitglieder mit Preziosen ausgestattet gewesen sein. Vermutlich befanden sich darunter auch Steine aus Malacht und/oder Azurit in Form von Halsketten oder Anhängern.
 Malachit (Trommelstein). Sammlung u. Foto: F. Holtz |
Nun lässt sich lange und trefflich darüber streiten, ob eine Verhüttung von Kupfererzen unter den Bedingungen, die in einer normalen Feuerstelle anzutreffen sind, überhaupt denkbar ist. In der Tat lassen sich hier sehr berechtigte Zweifel anmelden. Möglicherweise war statt des Herdfeuers ein Brennofen für Töpferwaren Ort des Geschehens. Trotz aller Zweifel ist die Episode mit der Perlenkette und dem Lagerfeuer aus zwei Gründen interessant und erzählenswert.
Erstens verdeutlicht diese Erzählung das wiederum zufällige Zustandekommen einer bedeutenden Erfindung, und lässt zweitens die Notwendigkeit eines Geniestreiches erkennen, der darin bestand, die Bedeutung, Konsequenz und Tragweite des zufälligen Ereignisses zu erfassen sowie aus dieser Erkenntnis ein nutzbringendes, reproduzierbares Verfahren (in diesem Fall die Kupferverhüttung) zu entwickeln.
 Bronzezeitlicher Verhüttungsplatz, Quelle P. Gelhoit und G. Woelk: Rekonstruktion und Betrieb einer bronzezeitlichen Kupferproduktionsanlage. |
Die Kunst der Verhüttung stellte die Kupfertechnologie und deren Bedeutung auf eine völlig neue, erheblich breitere Basis. Denn Kupfererze kamen, wenn auch längst nicht immer als Malachit oder Azurit in Schmucksteinqualität, wesentlich häufiger vor als natürlich entstandenes, gediegenes Kupfer. Somit konnte Kupfer in großen Mengen hergestellt werden und entwickelte sich zum weitverbreiteten Handelsgut.
Vom Kupfer zur Bronze
Die breite Verfügbarkeit von Kupfererzen sowie die Kenntnis
des Verhüttungsverfahrens bildeten auch die Voraussetzung
zur Entwicklung der Bronzetechnologie. Wenig später
nämlich,
wobei man sich unter dem Begriff "wenig" durchaus eine
Zeitspanne von vielleicht einigen Jahrhunderten vorzustellen hat,
gelang es in der Tat, durch das gleichzeitige Verhütten von
oxidischen Kupfererzen und Zinnstein Bronze herzustellen. Nachfolgend
wurde zur Herstellung von Bronze auch Rohkupfer in Verbindung
mit Zinnstein bzw. metallischem Zinn eingesetzt.
Die Legierung aus Kupfer und Zinn war hinsichtlich ihrer Gebrauchseigenschaften dem reinen Kupfer weit überlegen, da sie eine bedeutend höhere Härte aufwies. Außerdem ließ Bronze sich auf Grund der sehr viel dünnflüssigeren Schmelze besser vergießen. Die überragende Bedeutung der Bronze führte letztlich dazu, dass diese Legierung namengebend für die zweite große Epoche der Menschheitsgeschichte wurde.
Bezüglich ihrer Eigenschaften und hinsichtlich der metallurgischen Prozessabläufe ist eine weitere Kupferlegierung, nämlich das Messing, durchaus mit der Bronze vergleichbar. Ebenfalls lässt sich für den Beginn der Bronze- und Messingtechnologie eine fast gleiche Zeitstellung in fernster Vergangenheit annehmen.
Messing enthält als Legierungskomponente Zink statt Zinn und war seit frühester Zeit deshalb beliebt, weil die Messingschmelze erstens einen blasenfreien Guss erlaubte, und das Material zweitens eine hochgradige Kaltverformung zuließ. Letzteres war zum Austreiben von Blechen und bei der Herstellung von dünnwandigen Messinggefäßen von entscheidender Bedeutung.
 Kalabassen, Stolberger Messinggefäße. Foto: Axel Pfaff |
 Zelliger Galmei aus den Lagerstätten um Stolberg. Sammlung u. Foto: F. Holtz |
Wie bereits erwähnt, fanden bei der Kupferverhüttung anfänglich ausschließlich oxidische Erze also vorzugsweise Malacht und Azurit Verwendung. In beiden Fällen handelt es sich um Kupfercarbonate, die typischerweise in Kalksteinformationen entstehen. Nun ist aber der Zinkspat, der zur Gruppe der Galmeierze gehört und in Verbindung mit Kupfer zu Messing gebrannt werden kann, ebenfalls ein an Kalkstein gebundenes Carbonat.
Wenn wir nun eine in Kalkstein eingebettete Erzlagerstätte unterstellen, deren Erzmittel sowohl aus Kupfer- als auch Zinkcarbonaten bestehen, welche ihrerseits entweder mehr oder weniger eng miteinander verwachsen sind oder in Teilbereichen der Lagerstätte als Solitärmineralien auftreten, wäre bei der Verhüttung dieser Erze die Bildung von Messing nicht nur denkbar, sondern nahezu unvermeidlich gewesen.
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Hemmoorer Eimer, römisches Messinggefäß (Niedersächsisches Landesmuseum) |
Es stellt sich nun eigentlich nur noch die Frage, ob eine Lagerstätte mit der angenommenen Kombination aus Kupfer- und Zinkcarbonaten überhaupt möglich ist. Wenn auch das gemeinsame Vorkommen von beispielsweise Blei- und Zinkerzen sehr viel häufiger, eigentlich sogar charakteristisch ist, gibt es auch heute noch Lagerstätten, die in stark unterschiedlichen Mengenverhältnissen sowohl Kupfer- als auch Zinkerze beinhalten. Meist liegen allerdings in derartigen Lagerstätten nicht beide Erze in bauwürdiger Menge vor. In vorgeschichtlicher Zeit hatte man jedoch erstens bezüglich der Bauwürdigkeit ganz andere Vorstellungen als heute, und selbst das stark untergeordnete Vorkommen von Zinkerz in einer Kupfererzlagerstätte wäre zweitens zum Erkennen des hier diskutierten Phänomens ausreichend gewesen.