Protokolle der Experimente


Versuchsprotokoll zweites Experiment
Ziel dieses Experiments war es, die Sägeleistung genauer festzulegen und somit die vorgeschlagene Rekonstruktion zu bestätigen. Als Sägestücke wurden zum einen der kleine Carrara-Marmorblock des ersten Experiments und zum anderen ein Block Jurakalkstein aus Pappenheim verwendet. Letzterer passte wegen geringer Übermaße zunächst nicht in den Sägerahmen und musste mit der Flex an verschiedenen Stellen herunter gearbeitet werden.
Das Steinsägeexperiment fand am 13.12.2008 bei kaltem Wetter statt (1°C, bewölkt). Beteiligte Personen waren: Fritz Mangartz (archäologische Leitung), Kuno Menchen (technische Leitung), Martina Sensburg (Film), Bernt Junker (Foto), Stefanie Wefers (Protokoll) und verschiedene Mitglieder »unserer« Römertruppe von der VII. Rätischen Kohorte: Egbert Michel, Dirk Esser und Dieter Roesgen.

Vorbereitungen
Vor Beginn des Experimentes mussten die Sägerahmen am Galgen aufgehängt, die Antriebseinheit mit Motor installiert und die Schubstangen zusammengebaut sowie befestigt werde. Diese Arbeiten nahmen etwa zweieinhalb Stunden in Anspruch.

Grundlegende Daten
Gewicht eines Sägerahmens = 76 kg.
Um das Gewicht der Kontergewichte variieren zu können, wurden drei unterschiedlich wiegende Steinarten als Gewicht verwendet: große rote Betonsteine à 4 kg, kleine rote Betonsteine à 2,7 kg, Basaltsteine à 3,2 kg. Als Abrasiv stand ein Sack Quarzsand von 50 kg zur Verfügung.

Versuchsablauf
- 1. Versuchsaufbau
Mit Sägerahmen 1 wurde der große Jurakalkstein-Block gesägt. Er entspricht in seinen Maßen ungefähr jenen der Blöcke von Ephesos. Rahmen 1 war an vier Kontergewichten von je 9,9 kg Gewicht aufgehängt: Jedes Kontergewicht bestand aus jeweils einem Stein aus den drei verschiedenen Gewichtsgruppen. Der kleine Marmorblock aus Carrara-Marmor wurde mit Sägerahmen 2 gesägt. Hier gab es keine Kontergewichte, stattdessen wurden die Halteseile für den Rahmen am Galgen fixiert. Der Sägerahmen drückte hier mit seinem vollen Gewicht von 76 kg auf den Stein. Beide Rahmen sägten mit je zwei Blättern. Während des Aufbaus der Säge wurde der große Jurakalkstein-Block aufgrund der niedrigen Temperaturen mit einem Gasbrenner aufgewärmt. Vor dem Starten des Motors feuchteten wir beide Blöcke an und versahen daraufhin das Sägeblatt mit Quarzsand. Um 11:55 Uhr wurde der Motor mit einer Geschwindigkeit von 23 U/min gestartet. Es stellte sich heraus, dass die Sägerahmen nicht gerade liefen. Rahmen 2 lief eher in einer ovalen bis runden Bewegung, aus der sich eine Schnittbreite von etwa 1 cm ergab; Rahmen 1 setzte nur ganz vorn und ganz hinten auf, da die Oberseite des Jurakalkstein-Blockes nicht plan war. Die Einstellung und Führung der Rahmen waren also zum Anschnitt notwendig. Daher wurden die Sägerahmen von Hand in Richtung gehalten, zusätzlich wurden parallel zum Sägeschnitt Bretter auf die Blöcke aufgelegt. Dies erleichterte die Führung. Zwischenzeitlich wurde die Geschwindigkeit des Motors auf 38 U/min erhöht.
Um 12:05 Uhr stoppten wir die Anlage, um bei Rahmen 2 die Aufhängung zu verbessern und den Marmorblock zu verschieben.
Um 12:10 Uhr wurde der Motor mit einer Geschwindigkeit von 38 U/min erneut gestartet. Bei Rahmen 2 versuchten wir, auf dem Marmorblock stehend mit den hinteren beiden Aufhängungen den Rahmen zu führen. Dies funktionierte nicht.
Die Maschine lief im Grunde nicht sehr laut. Erkennbar war ein hörbarer Unterschied, je nachdem, ob sich Sand zwischen Sägeblatt und Kalksteinblock befand oder nicht.
Rahmen 1 musste trotz geringem Anschnitt weiterhin geführt werden, denn ungeachtet der auf jeder Seite identischen Kontergewichte kippte er immer. Um dies auszugleichen, wurde auf einer Ecke des Sägerahmens ein Stein als Zusatzgewicht aufgelegt. Daraufhin war keine Führung mehr notwendig. Es wurde die Vermutung geäußert, dass statt einer Aufhängung mittels vier Seilen pro Rahmen die Aufhängung über ein zentrales Seil wahrscheinlich besser sei.
Um 12:23 Uhr wurde die Säge zum Überprüfen der Schnitttiefe gestoppt. Rahmen 1 war 4-5 mm tief eingeschnitten, bei Rahmen 2 war noch kein Anschnitt zu erkennen.
Um 12:30 Uhr erfolgte der Neustart des Motors mit einer Geschwindigkeit von 38 U/min. Zwei Vermutungen ergaben sich im Laufe des Experiments: Zum einen erfolgte die Wasserzufuhr evtl. nicht von Hand, dies ist zu aufwändig und ineffektiv. Wasser und Sand müssen kontinuierlich hinzugefügt werden. Bei der Zuführung des Wassers mit einem Eimer wird zu viel Sand auf einmal wieder herausgeschwemmt. Langsam tröpfelndes Wasser würde dies nicht verursachen. Möglicherweise wird auch der Sand ähnlich zugegeben worden sein. Da der Befund in Ephesos jedoch keine Hinweise auf eine automatisierte Zufuhr des Abrasivs bietet, wird in der Rekonstruktion von dieser Überlegung Abstand genommen.
Um 12:39 Uhr war auch bei Rahmen 2 ein Schnittansatz von ca. 2-3 mm erkennbar. Somit war keine Führung mit der Hand mehr notwendig. Bei Rahmen 1 wurde, um einen geraden Lauf zu gewährleisten, neben dem Stein zusätzlich ein Eisen auf dem Sägerahmen befestigt. Es stellte sich somit heraus, dass das Setzen der Blöcke und ihr Anschneiden die schwierigsten und zeitaufwändigsten Arbeitsschritte beim Steinsägen sind. Der aus dem Sägeschnitt geschwemmte Sand sammelte sich vor allem am hinteren und vorderen Ende der Kalksteinblöcke. Um 13:55 Uhr wurde die Anlage erneut zur Überprüfung der Schnitttiefen gestoppt. Beide Rahmen hatten sich etwa 8 mm tief eingeschnitten. Rahmen 2 hatte somit Rahmen 1 überholt, im Gegensatz zu Rahmen 1 lag bei Rahmen 2 das gesamte Rahmengewicht auf. Dies könnte der Grund für schnelleres Sägen gewesen sein.

- 2. Versuchsaufbau
Aufgrund des schnelleren Sägefortschritts von Rahmen 2 im Vergleich zu Rahmen 1 wurde angenommen, dass Rahmen 1 durch die Kontergewichte zu leicht war bzw. die Kontergewichte zu schwer gewesen sind. Zudem trat bei Druck auf den Sägerahmen ganz anderes, dunkleres Material aus den Sägeschnitten aus. Die Kontergewichte wurden also verringert, sie bestanden jetzt jeweils nur noch aus einem Stein von 4 kg Gewicht.
Um 14:17 Uhr starteten wir den Motor wieder mit einer Geschwindigkeit von 38 U/min. Der Druck des Sägerahmens 1 auf den Schnitt war jetzt höher. Die Geschwindigkeit wurde um 14:23 Uhr auf 43 U/min erhöht. Um 15:00 Uhr stoppten wir die Säge, da die Schubstange von Rahmen 1 von der Welle abgerutscht war. Nach der Reparatur wurde der Motor um 15:05 Uhr mit 43 U/min wieder gestartet.
Um 15:36 Uhr beendeten wir den Versuch. Der Quarzsandverbrauch betrug 33,7 kg. Die Säge lief insgesamt 152 Minuten, also 2 Stunden und 32 Minuten. Die Schnittmaße betrugen an Rahmen 1 11-12 mm Tiefe bei einer maximalen Tiefe von 19 mm. Der Schnitt an Rahmen 1 war 7 mm breit. Bei Rahmen 2 war der Schnitt 12 mm tief, seine Breite betrug 7 mm am motornahen und 6 mm am gegenüberliegenden Ende.

Auswertung des Experiments
An beiden Rahmen wurde durchschnittlich mit einer Geschwindigkeit von 4,8 mm pro Stunde gesägt. Rahmen 2 sägte im weicheren Carrara-Marmor im Laufe des ersten Versuchsaufbaus deutlich schneller. Mit Versuchsaufbau 1 und schwereren Kontergewichten sägte es sich trotz geringerer Drehzahlen etwas schneller als mit Versuchsaufbau 2 und leichteren Kontergewichten. Der Sandverbrauch bezieht sich auf eine Schnittlänge von zweimal 2,80 m (Rahmen 1) und zweimal 1,00 m (Rahmen 2), insgesamt also 7,60 m Schnittlänge. Mit der Schnitttiefe von durchschnittlich 12 mm multipliziert, ergibt sich eine Gesamtschnittfläche von 912 cm2. Die zwei vollständigen Schnittflächen der beiden Sägeblätter von Rahmen 1 hätten eine Fläche von 44.800 cm2 (2 x Steinlänge: 280 cm x Steinhöhe: 80 cm) besessen. Um diese zu sägen, wären 1655,4 Tonnen Quarzsand notwendig, eine völlig inakzeptable Menge. Hier wäre an der Säge bzw. ihrer Abrasivzufuhr unbedingt nachzubessern.

Versuchsprotokoll drittes Experiment
Das dritte Experiment begann am 28.5.2009. Beteiligte Personen waren: Fritz Mangartz (Leitung), Markus Wittköpper (Restaurator), Waldemar Muskalla (Restaurator), Stefan Wenzel (Foto), Martina Sensburg (Film) und Stefanie Wefers (Protokoll). Zu Besuch war Paul Kessener (NL).
Es herrschte eine Temperatur von um die 20°C, der Himmel war bewölkt und zwischendurch gab es vereinzelte Schauer.
Die Geschwindigkeit des Antriebmotors betrug wie beim letzten Versuch am 13.12.2008 43 U/min. Als Abrasiv wurde, wenn nicht anders angegeben, Quarzsand mit bis zu 0,5 mm Körnung verwendet. An Block und Sägeblatt wurden vier Markierungen (M1-4) festgelegt, um den Sägefortschritt messen zu können. Gemessen wurde jeweils die Höhe, die das Sägeblatt aus dem Schnitt heraus stand. Je geringer dieser Betrag, desto höher die Eindringtiefe in den Stein.
M1: Anfangshöhe 8,8 cm
M2: Anfangshöhe 8,8 cm
M3: Anfangshöhe 8,4 cm
M4: Anfangshöhe 7,5 cm

- 3. Versuchsaufbau (a)
Die Aufhängung war wie beim letzten Mal (13.12.2008) angeordnet. Allerdings wurde nur mit einem Sägerahmen an dem großen Jurakalkstein-Block gesägt. Als Kontergewichte dienten vier 12-Liter-Eimer, in die je 15 kg Tuffsteinbrocken gefüllt wurden.
Unsere jetzigen Versuche sollten zeigen, ob beim letzten Experiment der fehlende Aushub Grund für die nur geringe Sägeleistung war. Es wird angenommen, dass der Aushub wichtig ist, um das Abrasiv unter die Sägeblätter gelangen zu lassen. Um einen Aushub zu erzeugen, fixierten wir Keile unter den beiden Schmalseiten des Sägerahmens am Kalksteinblock. Unter den Sägerahmen im Bereich der beiden Keile war jeweils ein Holzblock untergespannt, so dass die Sägerahmen auf die Keile auflaufen und dadurch einen Aushub erzeugen konnten.
Es sollte versucht werden, weniger Sand und Wasser zu verbrauchen als bei dem Experiment am 13.12.2008. Um 11:37 Uhr begann der Sägevorgang. Die Eimer schwangen im Takt des Sägerahmens, da die Kontergewichte im Gegensatz zum Versuch am 13.12.2008 diesmal knapp über dem Boden hingen und die Pendelseile so an den Sägerahmen stießen.
Um 12:04 Uhr wurde der Motor nach 27 Minuten Laufzeit gestoppt, um nachzumessen und um die Markierungen M1-4 nachzuziehen. Da bei den Messungen ein Fehler unterlaufen ist, können diese ersten Messwerte nicht wiedergegeben werden. Der Neustart des Motors erfolgte um 12:06 Uhr.
Nach einer Laufzeit von insgesamt 60 Minuten wurde der Motor um 12:39 Uhr gestoppt und folgende Werte wurden gemessen:
M1: 7,9 cm > insgesamt 9 mm gesägt
M2: 7,6 cm > insgesamt 12 mm gesägt
M3: 8,1 cm > insgesamt 3 mm gesägt
M4: 7,2 cm > insgesamt 3 mm gesägt
Dies sind im Schnitt 6,75 mm pro Stunde.

- 3. Versuchsaufbau (b)
Um 12:45 Uhr wurde der Motor wieder gestartet, und um 12:46 Uhr senkten wir das Gewicht der Kontergewichte um je 4 kg, um den Andruck des Rahmens zu erhöhen. Die Kontergewichte wogen nun 11 kg.
Um 12:47 Uhr hatte sich ein Keil gelockert, daher wurde der Motor gestoppt und dieser Keil wieder neu befestigt. Um 12:49 Uhr konnte der Versuch fortgesetzt werden.
Nach einer Laufzeit von 53 Minuten (insgesamt 113 Minuten) stoppten wir den Motor zum Nachmessen um 13:40 Uhr.
Messwerte:
M1: 7,2 cm > 7 mm > insgesamt 1,6 cm gesägt
M2: 7,4 cm > 2 mm > insgesamt 1,4 cm gesägt
M3: 7,2 cm > 9 mm > insgesamt 1,2 cm gesägt
M4: 6,6 cm > 6 mm > insgesamt 0,9 cm gesägt
Um 13:43 Uhr wurde der Motor erneut gestartet. Laut Herrn Muskalla müssen die Keile etwa alle 15 Minuten um etwa 2 mm versetzt bzw. nachgestellt werden.
Um 14:25 Uhr musste der Motor gestoppt werden, weil sich der Exzenter von der Welle gelöst hatte. Nach der Befestigung des Exzenters erfolgte der Neustart des Motors um 14:28 Uhr.
Um 14:40 Uhr wurde der Motor nach einer Laufzeit von 54 Minuten (insgesamt 167 Minuten) zum Nachmessen gestoppt.
Messwerte:
M1: 7 cm > 2 mm > insgesamt 1,8 cm gesägt
M2: 7 cm > 4 mm > insgesamt 1,8 cm gesägt
M3: 7 cm > 2 mm > insgesamt 1,4 cm gesägt
M4: 6,4 cm > 2 mm > insgesamt 1,1 cm gesägt

- 4. Versuchsaufbau
Die Keile wurden entfernt und die Aufhängung verändert. Ziel war es, den Aushub, der zuvor durch die Keile erzielt wurde, nun durch die Aufhängung zu erzeugen. Zu diesem Zweck wurde die Aufhängung von der Längsseite her gesehen nach innen verlegt: Zwei zusätzliche Querbalken wurden auf Höhe der senkrechten Balken des Galgens mit Hilfe von Schraubzwingen provisorisch befestigt. Die Blöcke wurden auf diese Balken aufgeschoben, so dass die Aufhängung mit dem Sägerahmen ein sich nach unten verbreiterndes Trapez bildete. Die Kontergewichte à 11 kg hingen wie zuvor.
In den Rahmen wird zusätzlich ein Stahlseil auf der dem Galgen abgewandten Seite eingespannt. Es soll hiermit überprüft werden, ob die Arbeitsspuren, die in mit so genannten Seilsägen betrieben Lahnmarmor-Brüchen beobachtet wurden, auch durch ein im Sägerahmen eingespanntes Stahlseil erzeugt werden können. Da die Sägeleistung jedoch sehr gering ist – am Ende des Tages konnte lediglich eine Sägetiefe von ca. 3 mm gemessen werden –, können keine Sägespuren beurteilt werden. Aufgrund der geringen Leistung wird dieser Versuchsaufbau abgebrochen.
Um 15:08 Uhr starteten wir den Motor. Beim Lauf der Säge war kein Aushub zu beobachten. Daher wurde die Maschine um 15:08:30 Uhr gestoppt.

- 5. Versuchsaufbau
Die Kontergewichte wurden entfernt und die Seile auf Spannung an den Kanthölzern, die das Sägestück tragen, fixiert. Ziel dieses Aufbaus war es, einen Aushub zu erzeugen.
Der Start des Motors erfolgte um 15:18 Uhr. Es ergab sich nur ein minimaler Aushub, daher wurde der Motor um 15:18:30 Uhr wieder gestoppt.

- 3. Versuchsaufbau (b, zweiter Teil)
Es erfolgte ein Umbau der Konstruktion wieder zurück zur ersten Konstruktion (3. Versuchsaufbau b), d.h. mit den auf Böcken befestigten Keilen. Die relativ hohe Sägeleistung am Anfang des Tages sollte durch eine lange Laufzeit überprüft und genauer festgelegt werden.
Um 15:40 Uhr wurde der Motor gestartet.
Um 15:49 Uhr stoppten wir den Motor, weil die Sägeblatt-Lasche am gegenüberliegenden Ende der Schubstangen-Fixierung an den Kalksteinblock anstieß. Das überstehende Material am Kalksteinblock wurde abgemeißelt. Der Neustart des Motors erfolgte um 15:50 Uhr.
Um 16:25 Uhr musste der Motor angehalten werden, weil Welle und Exzenter durch hohe Reibung heiß geworden waren und daher geölt werden mussten. Der Motor wurde um 16:28 Uhr neu gestartet.
Um 17:39 Uhr hielten wir den Motor nach einer Laufzeit von 115 Minuten an (insgesamt 282 Minuten).
Messwerte:
M1: 6,0 cm > 10 mm > insgesamt 2,8 cm gesägt
M2: 6,1 cm > 9 mm > insgesamt 2,7 cm gesägt
M3: 6,6 cm > 4 mm > insgesamt 1,8 cm gesägt
M4: 6,1 cm > 3 mm > insgesamt 1,4 cm gesägt
An diesem Experimentiertag wurden 18 kg Sand verbraucht. Die Sägeblätter waren noch immer kantig, eine Abnutzung war nicht erkennbar.

Am 29.5.2009 wurde das dritte Experiment bei wolkenlosem Himmel und Temperaturen von 20 bis 25°C fortgesetzt. Die Geschwindigkeit des Motors betrug wie schon am 28.5.2009 stets 43 U/min. Als Abrasiv wurde, wenn nicht anders angegeben, Quarzsand mit bis zu 0,5 mm Körnung verwendet. Beteiligte Personen waren: Fritz Mangartz (Leitung), Markus Wittköpper (Restaurator), Waldemar Muskalla (Restaurator), Stefan Wenzel (Foto), Martina Sensburg (Film), Stefanie Wefers (Protokoll). Besuch: Olaf Pung.

- 6. Versuchsaufbau
Ziel des Versuchsaufbaus war es, einen Aushub in der Art des durch Keile hervorgerufenen Aushubs lediglich mithilfe der Aufhängung zu erzeugen. An der Aufhängung sind die Querbalken so weit wie möglich nach außen gesetzt worden. Die Kontergewichte wurden stärker beschwert, indem Sand in die Eimer gefüllt wurde und zudem Tuffsteine aufgelegt wurden (Gewicht pro Eimer: 25 kg, 26 kg, 26 kg, 26,5 kg). So konnten die Eimer außerhalb des Sägerahmens auf den Boden aufgestellt werden.
Der Motor wurde um 8:50 Uhr gestartet. Diese Versuchsanordnung ergibt einen Hub von 1-2 mm.
Um 9:47 Uhr stoppten wir den Motor nach einer Laufzeit von 57 Minuten (insgesamt 339 Minuten).
Messwerte:
M1: 5,8 cm > 2 mm > insgesamt 3 cm gesägt
M2: 5,8 cm > 3 mm > insgesamt 3 cm gesägt
M3: 6,4 cm > 2 mm > insgesamt 2 cm gesägt
M4: 5,9 cm > 2 mm > insgesamt 1,6 cm gesägt

Um 9:54 Uhr wurde der Motor neu gestartet.
Die im Vergleich zum 3. Versuchsaufbau b geringe Sägeleistung wird wahrscheinlich mit der Richtung des Aushubs zusammenhängen. Denn bei dieser Aufhängung erfolgte der Aushub, wenn der Rahmen dem Kalksteinblock am nächsten ist. Das war genau anders herum als beim Aushub, der durch die Keile erzeugt wurde. Eventuell lag das Sägeblatt im Vergleich zum Keil-Aushub weniger häufig auf.
Um 10:50 Uhr hielten wir den Motor nach einer Laufzeit von 56 Minuten an (insgesamt 395 Minuten).
Messwerte:
M1: 5,7 cm > 1 mm > insgesamt 3,1 cm gesägt
M2: 5,8 cm > 0 mm > insgesamt 3 cm gesägt
M3: 5,8 cm > 6 mm > insgesamt 2,6 cm gesägt
M4: 5,6 cm > 3 mm > insgesamt 1,9 cm gesägt

- 7. Versuchsaufbau
Um die Aushubrichtung umzukehren und somit die aus dem 6. Versuchsaufbau erwachsene Hypothese zu überprüfen, wurden die Blöcke herumgedreht und die Kontergewichte innerhalb des Sägerahmens auf den Boden aufgestellt. Wir starteten den Motor wieder um 10:58 Uhr. Die Aushubrichtung erfolgte wie im vorigen Versuchsaufbau 6, der Sägerahmen hob aber höher ab. Daher wurde der Motor um 11:00 Uhr angehalten.

- 8. Versuchsaufbau
Der neue Versuchsaufbau, um eine Umkehr der Aushubrichtung zu erzeugen, sah wie folgt aus: Die Querbalken wurden nach innen versetzt (Position wie am Vortag, d.h. etwa auf Höhe der senkrechten Balken des Galgens). Die Blöcke wurden so aufgehängt, dass die Kontergewichte außerhalb des Rahmens aufgestellt werden konnten. Die Kontergewichte wurden auf den Boden gestellt und die Pendelseile straff gespannt.
Der Motor wurde um 11:48 Uhr gestartet. Ein Aushub war vorhanden; wie beim Keil-Aushub (3. Versuchsaufbau) hob das Blatt immer beim Austritt aus dem Stein aus. Je weiter die Kontergewichte nach außen gestellt wurden, je straffer also die Pendelseile waren, desto größer war der Aushub. Allerdings lief die Konstruktion sehr viel unruhiger als bei den bisherigen Versuchsaufbauten, der Galgen wurde stark belastet und wackelte.
Um 11:54 Uhr stoppten wir den Motor, damit der Galgen durch Querverstrebungen verstärkt werden konnte.
Der Neustart des Motors erfolgte um 11:59 Uhr. Der Galgen stand nun besser und wackelte nicht mehr, aber der Sägerahmen lief noch immer sehr unruhig. Die Blöcke wurden daher etwas weiter nach außen gesetzt, wodurch der Rahmen etwas stabiler lief.
Der Motor wurde aufgrund des noch immer unruhig laufenden Rahmens um 12:05 Uhr gestoppt.

- 9. Versuchsaufbau
Für einen ruhiger laufenden Rahmen wurden die Querbalken einen Schritt nach außen gesetzt. Durch diese Versuchsanordnung sind die beiden Winkel an der Basis und den jeweiligen Schenkeln des von Sägerahmen, Galgen und Aufhängung gebildete Trapezes stumpfer bzw. weniger spitz.
Um 12:10 Uhr erfolgte der Neustart des Motors. Der Rahmen lief nun ruhiger. Es ergaben sich etwa 5 mm Aushub an der der Schubstange gegenüberliegenden Seite und etwa 1 mm Aushub an der Schubstangen-Seite. Je höher die Spannung der Pendelseile war, desto mehr Aushub wurde erzeugt, auch an der Schubstangen-Seite.
Im Laufe dieses Versuchs wurde versucht, mittels eines über den Sägeschnitt aufgehängten Gefäßes mit einem kleinen Loch im Boden, eine automatische Abrasivzufuhr zu konstruieren. Das Abrasiv rieselte ohne Probleme durch die kleine Öffnung, allerdings war keine gezielte Zufuhr in den Sägeschnitt möglich. Teilweise wurde das Abrasiv durch einen Luftzug zu stark abgelenkt. Durch eine derartige Abrasivzufuhr würde demnach zu viel Abrasiv verschwendet werden. Aus diesem Grund wurde im Folgenden von einer automatisierten Abrasivzufuhr abgesehen.
Es wurden 18 kg Quarzsand verbraucht. Da noch kein Nachschub vorhanden war, wurde mit grobem Bausand weiter gesägt – dabei war das Sägegeräusch viel lauter – und ausgespülter Sand wurde wiederverwendet. Nach wenigen Minuten war wieder Nachschub-Quarzsand eingetroffen (wieder 18 kg, bis 0,5 mm Körnung).
Nach einer Laufzeit von 74 Minuten (insgesamt 469 Minuten) wurde um 13:10 Uhr der Motor gestoppt.
Messwerte
M1: 5,2 cm > 5 mm > insgesamt 3,6 cm gesägt
M2: 5,3 cm > 5 mm > insgesamt 3,5 cm gesägt
M3: 5,9 cm > etwa 0 mm > insgesamt 2,6 cm gesägt
M4: 5,6 cm > etwa 0 mm > insgesamt 1,9 cm gesägt
Der Grund für die unterschiedliche Sägeleistung war möglicherweise auf zu viel Aushub auf der der Schubstange entgegengesetzten Seite (5 mm) zurückzuführen. Der 5 mm-Aushub soll auf 1-2 mm verringert werden, möglicherweise ergibt sich dadurch eine bessere Sägeleistung.
Um 13:23 Uhr wurde der Motor erneut gestartet. Herr Wittköpper bediente die Säge. An der Schubstangenseite betrug der Aushub 1-2 mm, an der der Schubstange abgewandte Seite 3-4 mm. Dieser Wert wurde durch das Verrücken der Kontergewichte auf 1-2 mm Aushub verändert. Somit sollte geklärt werden, ob die zur Schubstange hin zunehmende Sägeleistung mit den unterschiedlichen Aushubhöhen zusammenhängt. Nach einer halben Stunde hatte Herr Wittköpper etwa 10 l Wasser und 1 kg Sand verbraucht.
Ab 13:53 Uhr bediente Herr Muskalla die Säge. Um 14:23 Uhr wurde der Motor nach einer Laufzeit von 60 Minuten gestoppt (insgesamt 429 Minuten). Nach einer halben Stunde hatte Herr Muskalla etwa 10 l Wasser und 2 kg Sand verbraucht.
Messwerte
M1: 4,8 cm > 4 mm > insgesamt 4 cm gesägt
M2: 4,9 cm > 4 mm > insgesamt 3,9 cm gesägt
M3: 5,7 cm > 2 mm > insgesamt 2,8 cm gesägt
M4: 5,5 cm > 1 mm > insgesamt 2 cm gesägt

- 10. Versuchsaufbau
Dieser letzte Versuch lief gezielt mit gröberem Quarzsand (zwischen 0,5-1 mm Körnung), um herauszufinden, ob mit gröberem Abrasiv eine höhere Sägeleistung erzielt werden kann. Wir starteten den Motor um 14:30 Uhr. Diesmal knirschte es kräftiger und lauter.
Um 15:01 Uhr wurde der Motor nach einer Laufzeit von 31 Minuten gestoppt (insgesamt 560 Minuten). Messwerte
M1: 4,9 cm > +1 mm
M2: 5 cm > +1 mm
M3: 5,8 cm > +1 mm
M4: 5,4 cm > 1 mm
Die positiven Messwerte sind wahrscheinlich dadurch zu erklären, dass das gröbere Abrasiv zwischen Blatt und Sägestück saß. Dadurch wurde das Blatt im Vergleich zum zuvor benutzten feineren Abrasiv stärker angehoben. Die Sägeleistung konnte durch das gröbere Abrasiv nicht erhöht werden.

Versuchsprotokoll viertes Experiment
Das vierte Experiment fand am 29.10.2009 bei freundlichem Wetter und Temperaturen um die 15°C statt. Beteiligte Personen waren: Stefanie Wefers und Fritz Mangartz.
Dieses Experiment wurde mit einer von Hand geführten Steinsäge mit einem Blatt am Jurakalkstein-Block durchgeführt. Das Blatt hatte eine Länge von 160 cm und war in einem H-förmigen Rahmen eingespannt. Da das Blatt dieser Steinsäge kürzer als die volle Länge des Jurakalkstein-Blocks war, war es nur möglich, quer zu den beiden bisherigen Sägeschnitten zu sägen. Dadurch konnte lediglich ein Schnitt von 40 cm Länge gesägt werden. Die Rahmensäge wurde über ein Seil zwischen den beiden Querbalken der Galgenkonstruktion der Steinsägemaschine eingespannt, so dass sie über einen zentralen Punkt fixiert war. Sie musste von zwei Personen bedient werden.
Ziel war es, im Kontrollversuch die Leistungsfähigkeit von Handsäge und Sägemaschine vergleichen zu können.
- 11. Versuchsaufbau
Die Handsäge wurde von Hand unter Zugabe von Wasser und Quarzsand (0,5er Körnung) hin- und herbewegt. Ein Aushub wurde auf beiden Seiten erzielt.
- Laufzeit: 9:10 Uhr bis 10:10 Uhr
- Hub insgesamt: 110 cm
- Hub pro Seite: 35 cm
- Schnitttiefe: 10 mm (galgennah); 20 mm (galgenfern)
Die Sägeleistung ist im Vergleich zu der besten Sägeleistung der Sägemaschine als lediglich wenig geringer einzustufen. Es wird angenommen, dass dies mit dem großen Hub zusammenhängt. Aus diesem Grund wird ein weiterer Versuch durchgeführt.

- 11. Versuchsaufbau (b)
Der Versuchsaufbau blieb bestehen. Der einzige Unterschied bestand darin, dass jetzt mit geringerem Hub gesägt wurde. Dadurch sollte überprüft werden, ob ein geringerer Hub einen entscheidenden Einfluss auf die Sägeleistung hat. Ein Aushub wurde auf beiden Seiten erzielt.
- Laufzeit: 11:25 Uhr bis 11:55 Uhr
- Hub insgesamt: 70 cm
- Hub pro Seite: 15 cm
- Schnitttiefe: 13 mm (galgennah); 27 mm (galgenfern)
Die Sägeleistung ist im Vergleich zu dem vorherigen Versuch um 33,3 % geringer. Ein geringerer Hub scheint demnach einen Einfluss auf die Sägeleistung zu haben. Es wird davon ausgegangen, dass somit auch ein längerer Schnitt bei gleichbleibendem Hub einen negativen Einfluss auf die Sägeleistung hat.

Versuchsprotokoll fünftes Experiment
Das fünfte Experiment fand am 13.11.2009 bei freundlichem Wetter und Temperaturen um die 10°C statt. Beteiligte Personen waren: Ronald Bockius (technische Leitung), Fritz Mangartz (Leitung), Benjamin Streubel (Foto und technischer Assistent) und Stefanie Wefers (Protokoll).
Das Experiment wurde mit einem Sägerahmen am Jurakalkstein-Block durchgeführt. Am Sägeblatt und am Sägestück wurden vier Markierung (M1-M4) an ungefähr derselben Position wie beim dritten Experiment angebracht, um die Sägeleistung überprüfen zu können. Die Anfangswerte betrugen:
M1: Anfangshöhe 2,9 cm
M2: Anfangshöhe 2,8 cm
M3: Anfangshöhe 5,6 cm
M4: Anfangshöhe 5,4 cm

12. Versuchsaufbau
Ziel dieses Experiments war, die von Teilnehmern (Kuno Menchen) und Beobachtern (Günther Bode) postulierte Vermutung einer Einpunktaufhängung zu prüfen. Es wurde schnell klar, dass eine echte Einpunktaufhängung nicht durchzuführen ist: Die von einem Punkt ausgehenden und zu den Rahmenecken führenden vier Seile wären nach nur wenigen Dezimetern Sägefortschritt am Stein angestoßen. Daher muss der Rahmen an zwei Punkten aufgehängt werden, wofür ein Querbalken mittig auf dem Galgen befestigt wurde. An diesem Querbalken wurden zwei Blöcke über den Längsseiten des Sägerahmens aufgehängt. Über die Umlenkrollen der Blöcke wurde jeweils ein Hanfseil geführt, in das eine Ende wurde ein Auge geknotet, das andere Ende wurde an einem Kontergewicht befestigt. Über die beiden Längsbalken des Sägerahmens wurde jeweils ein Seil eingespannt, das durch das jeweilige Auge des über die Umlenkrollen geführten Hanfseils geführt wurde. Durch Spannen der über die Umlenkrollen geführten Seile bildeten die über die beiden Längsbalken des Sägerahmens eingespannten Seile jeweils ein gleichschenkliges Dreieck. Durch die Kontergewichte konnte so der Rahmen angehoben bzw. abgesenkt werden. Um 11:45 Uhr wurde mit dem Sägen begonnen. Durch die Aufhängung ergab sich nahezu kein Aushub, und die gesamte Konstruktion wirkte instabil und stark beansprucht. Nach 55 Minuten wurde um 12:40 Uhr der Motor gestoppt und der Sägefortschritt gemessen:
M1: 2,45 cm > insgesamt 0,45 cm gesägt
M2: 2,45 cm > insgesamt 0,35 cm gesägt
M3: 5,6 cm > insgesamt 0 cm gesägt
M4: 5,45 cm > + 0,05 cm
Das Gewicht der Schubstange führte offensichtlich dazu, dass auf der Schubstangenseite recht gut und auf der gegenüberliegenden Seite gar nicht gesägt wurde. Durch die mittige Aufhängung kann dieses Ungleichgewicht nicht austariert werden.
- 13. Versuchsaufbau (a)
Ziel dieses Versuchsaufbaus war es, mit einer bisher noch nicht erprobten Aufhängung einen Aushub und damit einen Sägefortschritt zu erzeugen. Zunächst sind wieder vier Umlenkrollen über den Eckpunkten des Sägerahmens aufgehängt worden. Allerdings wurden die Rahmenecken nun nicht an den über ihnen hängenden Rollen aufgehängt, sondern an den jeweils längsseits gegenüberliegenden Rollen. So überkreuzten sich die Pendelsehnen über den Längsseiten des Rahmens. Sinn dieser Konstruktion war, durch den Zug der Pendelsehnen an den beiden Umkehrpunkten einen Aushub zu verursachen. Diese Vierpunkt-Kreuzaufhängung wurde zunächst mit auf den Boden abgestellten Kontergewichten ausprobiert. Der Versuchsaufbau musste jedoch sofort abgebrochen worden, da der Sägerahmen sehr unruhig lief und die Kontergewichte umkippten.

- 13. Versuchsaufbau (b)
Um einen ruhigeren Lauf zu gewährleisten, wurde die Vierpunkt-Kreuzaufhängung nun mit in der Luft hängenden Kontergewichten ausgeführt. Diese Konstruktion lief etwas ruhiger als beim vorigen Versuchsaufbau. Der Motor wurde um 13:42 Uhr gestartet. Der Aushub betrug sowohl auf der schubstangenabgewandten Seite als auch auf der Schubstangenseite 2 mm. Um 14:30 Uhr wurde der Aushub nochmals überprüft. Auf der schubstangenabgewandten Seite ergab sich ein Wert von 1-2 mm, auf der Schubstangenseite wurden 5 mm gemessen.
Um 14:42 Uhr wurde der Motor nach einer Stunde Laufzeit abgeschaltet und der Sägefortschritt wurde gemessen:
M1: 2,1 cm > 0,35 cm > insgesamt 0,8 cm gesägt
M2: 2,1 cm > 0,35 cm > insgesamt 0,7 cm gesägt
M3: 5,55 cm > 0,05 cm > insgesamt 0,05 cm gesägt
M4: 5,2 cm > 0,2 cm > insgesamt 0,2 cm gesägt
Insgesamt handelt es sich im Vergleich zu allen übrigen Versuchsaufbauten um eine einigermaßen gute Sägeleistung. Die stark unterschiedliche Sägeleistung (M1/2, M3/4) wird durch eine bessere Kontrolle der Kontergewichte regulierbar sein.