Marietmolen

Overwaard Molen No. 2 in Kinderdijk

Na mijn opleiding tot meubelmaker aan St. Jansberg in Maaseik ben ik in 1984 gaan werken bij Adriaens Molenbouw BV in Weert. Adriaens was gespecialiseerd in de bouw en restauratie van traditionele wind- en watermolens. Een van de eerste grote projecten waaraan ik daar mocht meewerken, was de herbouw van Overwaard Molen No. 2 in Kinderdijk.

De oorspronkelijke molen was in 1740 gebouwd, tegelijk met de zeven andere boezemmolens van de Overwaard. Deze acht houten, met riet gedekte molens hadden als taak het water uit de lage boezem van de Overwaard verder omhoog te malen.

De brand van 1981

Op 12 april 1981 ging Molen No. 2 vrijwel volledig verloren door brand. Tijdens het vervangen van een gasfles ontstond een lekkage. Het ontsnapte gas vatte vlam en het vuur verspreidde zich door de houten molenconstructie.

Hoewel de verkoolde resten van de molen nog gedeeltelijk overeind stonden, was al snel duidelijk dat herstel nauwelijks mogelijk was. Vrijwel de gehele molen moest opnieuw worden gebouwd. Alleen het grote ijzeren scheprad kon uiteindelijk behouden blijven.

Daarmee begon een omvangrijk herbouwproject. De molen bleek voor slechts 75.000 gulden verzekerd, terwijl de herbouw aanvankelijk op ongeveer 1,2 miljoen gulden werd geraamd. Om voldoende geld bijeen te krijgen werd in 1983 de Stichting Herbouw Molen te Kinderdijk opgericht. Op 12 april 1983, precies twee jaar na de brand, werd de eerste steen voor de nieuwe veldmuren gelegd.

Adriaens krijgt de opdracht

Op 31 augustus 1983 werd de houten bovenbouw aanbesteed. Zeven molenmakersbedrijven schreven op het werk in. Gebroeders Adriaens uit Weert kwam als laagste inschrijver uit de bus en kreeg de opdracht voor het molenmakerswerk.

Het jaar voordat ik bij Adriaens begon, waren mijn collega’s in Weert dus al bezig met de voorbereidingen en de eerste onderdelen van het nieuwe houten achtkant. Dat achtkant vormt in feite het skelet van de molen. Het bestaat uit enorme houten stijlen, legeringsbalken, veldregels, korbelen en kruisverbanden die samen een stijve maar toch enigszins flexibele constructie vormen.

Toen ik in 1984 bij Adriaens kwam werken, stapte ik daardoor midden in een bijzonder project.

Veel onderdelen werden eerst in onze werkplaats in Weert vervaardigd en passend gemaakt. Bij zo’n molen werk je niet met gewone balkjes. Het zijn zware houtconstructies en traditionele verbindingen die precies in elkaar moeten passen. Een fout van een paar centimeter ergens onderin kan tientallen meters hoger een groot probleem worden.

Van Weert naar Kinderdijk

Begin mei 1984 waren voldoende onderdelen gereed om de bovenbouw in Kinderdijk te gaan monteren. Op 9 mei begon het transport vanuit Weert.

Dat was nog een hele onderneming. De molen staat midden in het molengebied en de bouwplaats was voor zware vrachtwagens niet bereikbaar. De onderdelen werden daarom eerst over de weg naar Kinderdijk gebracht en vervolgens met een ponton over het water naar de molen vervoerd.

Op 12 mei 1984 begon officieel de montage van de houten bovenbouw. Gedeputeerde I. Günther plaatste met behulp van een kraan een ondertafelelement op de nieuwe stenen onderbouw. Daarna kon het houten geraamte van de molen verder omhoog worden opgebouwd.

Voor mij werd Kinderdijk vanaf dat moment voor langere tijd mijn werkplek.

Een half jaar werken aan de molen

Alles bij elkaar heb ik ongeveer een half jaar in Kinderdijk gewerkt. We bouwden het achtkant verder op, brachten de verschillende balklagen en verbindingen aan en werkten steeds verder naar boven.

Het bijzondere van molenbouw is dat timmerwerk, constructiewerk en machinebouw eigenlijk door elkaar heen lopen. Het houten achtkant moet niet alleen een gebouw vormen. Het moet ook alle krachten van een wiekenkruis van bijna dertig meter kunnen opnemen en tegelijkertijd ruimte bieden aan de assen, tandwielen, de koningsspil en het maalwerk.

Langzaam kreeg de molen weer zijn oude vorm. Eerst het enorme houten geraamte, daarna de kapconstructie, rietlatten, rietdekking en steeds meer onderdelen van het gaande werk. Uiteindelijk verschenen ook de roeden en het wiekenkruis weer boven het landschap.

Werken tijdens de winter van 1984-1985

Een deel van het werk viel midden in de strenge winter van 1984-1985.

Dat ben ik nooit vergeten.

De Overwaard lag dichtgevroren en op de bouwplaats was het werkelijk berenkoud. Vooral ’s morgens vroeg, tussen het hout, steen en metaal van de molen, voelde de kou genadeloos aan. Volgens mijn herinnering zakte de temperatuur ’s nachts zelfs tot onder de -20 °C.

Dat laatste kan ik voor Kinderdijk zelf niet exact uit de historische meetgegevens bevestigen, maar de herinnering past wel bij die uitzonderlijke winter. Januari 1985 was zeer koud en elders in Nederland werden temperaturen beneden -20 °C gemeten. In Deelen werd op 8 januari zelfs -24,2 °C geregistreerd.

Na zo’n koude werkdag hoefden we gelukkig niet terug naar Weert.

We konden overnachten bij de familie Van de Vries in Overwaard Molen No. 5. Daar sliep ik op zolder. Buiten vroor het dat het kraakte, maar onder een flink pak dikke dekens was het er toch heerlijk slapen.

Juist die tegenstelling is me altijd bijgebleven: overdag werken aan een enorme houten molenconstructie in de snijdende winterkou en ’s avonds in een eeuwenoude molen bij de familie binnenkomen en op zolder onder een stapel dekens kruipen.

De molen komt weer tot leven

In de loop van 1984 en begin 1985 werd de molen steeds completer. Het nieuwe achtkant werd met riet bekleed, de kap werd afgewerkt en het gaande werk werd opgebouwd.

Ook het wiekenkruis kwam terug. De nieuwe roeden bleken uiteindelijk iets te kort, doordat de beganegrondvloer bij de herbouw hoger was komen te liggen. Ze moesten daarom worden verlengd. Daardoor kreeg de molen uiteindelijk een vlucht van ongeveer 29,5 meter en was hij enige tijd zelfs een van de molens met de grootste vlucht van Nederland.

Op de baard van de nieuwe molen kwamen de jaartallen:

1740 – 1984

Daarmee werd zichtbaar gemaakt dat het geen willekeurige nieuwe molen was, maar de herbouw van de molen die sinds 1740 op deze plek had gestaan.

Uiteindelijk kostte de herbouw ongeveer 960.000 gulden, aanzienlijk minder dan de aanvankelijk geraamde 1,2 miljoen. Dat was mede mogelijk doordat veel werkzaamheden efficiënt en met veel eigen inzet werden uitgevoerd.

26 april 1985

Vier jaar na de brand was Overwaard Molen No. 2 weer terug in het landschap van Kinderdijk.

Op 26 april 1985 werd de herbouwde molen officieel in gebruik gesteld door Prins Claus.

Voor bezoekers is het tegenwoordig gewoon weer een van de karakteristieke molens van Kinderdijk. Voor mij is Molen No. 2 iets anders.

Ik zie er nog steeds de enorme balken in die we in Weert en Kinderdijk hebben bewerkt. Ik denk aan het opbouwen van het houten achtkant, de traditionele verbindingen en het werken hoog boven de grond. Maar ook aan die ijskoude winter, de dichtgevroren Overwaard en de avonden in Molen No. 5.

Het was een van mijn eerste grote projecten als molenmaker en een periode die ik nooit ben vergeten.

En misschien is dat wel het mooiste aan het molenmakersvak: wat wij daar in 1984 met onze handen hebben opgebouwd, staat ruim veertig jaar later nog altijd in Kinderdijk.

Van molenmaker naar 3D CAD

In 1991 kwam er voor mij een einde aan mijn tijd bij Adriaens Molenbouw BV in Weert. Door aanhoudende rugklachten werd het steeds moeilijker om het zware lichamelijke werk van molenmaker te blijven doen. Daarmee moest ik afscheid nemen van een vak waarin ik veel had geleerd en waaraan mooie herinneringen verbonden waren.

Helemaal afscheid nemen van techniek en vakmanschap deed ik echter niet. Na een omscholing tot modelmaker kwam ik terecht bij MGG Netherlands in Tegelen. Daar begon een heel andere fase van mijn loopbaan.

In 1993 maakte ik bij MGG voor het eerst kennis met 3D CAD-tekenen. Waar ik bij Adriaens nog dagelijks met grote houten balken, verbindingen en traditionele constructies werkte, bouwde ik voortaan constructies digitaal op het beeldscherm. Het gereedschap veranderde, maar het ruimtelijk denken bleef hetzelfde.

Juist mijn ervaring als molenmaker bleek daarbij later van grote waarde. Een molen is immers geen eenvoudige constructie. Vrijwel ieder onderdeel staat in relatie tot een ander onderdeel. Balken lopen onder verschillende hoeken door elkaar, verbindingen moeten exact aansluiten en de krachten van kap, wieken en gaande werk moeten door het gehele bouwwerk worden opgenomen. Wie zo’n constructie ooit in werkelijkheid heeft gebouwd, kijkt heel anders naar een technische tekening.

Een bijzondere vraag

Bijna twintig jaar nadat ik bij Adriaens was vertrokken, kwam er in de winter van 2010 onverwacht opnieuw een verbinding met mijn oude werkgever.

Adriaens vroeg mij of ik de Overwaard Molen No. 2 in Kinderdijk opnieuw wilde opbouwen, maar deze keer niet van hout.

Deze keer moest de molen in 3D CAD worden geconstrueerd.

Dat maakte de opdracht voor mij bijzonder. Aan precies deze molen had ik in de jaren tachtig zelf meegebouwd. Ik kende de constructie niet alleen van tekeningen, maar had onderdelen ervan met eigen handen gemaakt en gemonteerd.

Nu lagen dezelfde traditionele 2D-tekeningen opnieuw voor me, maar met een heel ander doel. Alle informatie uit die tekeningen moest worden vertaald naar één volledig digitaal driedimensionaal model.

Van oude werktekeningen naar een digitale molen

Het was veel meer dan alleen het overtekenen van lijnen.

Iedere balk moest in de juiste doorsnede, lengte en positie worden gemodelleerd. De spantbenen, veldregels, legeringsbalken, korbelen en kruisverbanden moesten precies ten opzichte van elkaar worden geplaatst. Ook de vorm van het houten achtkant en de kap moest correct worden opgebouwd.

Zo ontstond op het beeldscherm langzaam opnieuw dezelfde molenconstructie waaraan ik tientallen jaren eerder in de werkplaats van Adriaens en op locatie in Kinderdijk had gewerkt.

Dat leverde voor mij een merkwaardige combinatie op van oud en nieuw vakmanschap.

In 1984 werkte ik met beitels, zagen, hamers en zware houten balken. In 2010 gebruikte ik een computer en 3D CAD-software. Toch was het uitgangspunt in beide gevallen hetzelfde: begrijpen hoe de constructie in elkaar zit en zorgen dat ieder onderdeel op de juiste plaats terechtkomt.

Een bungalowpark van molens

Het 3D-model werd niet zonder reden gemaakt. Adriaens was benaderd in verband met een bijzonder bouwplan van een projectontwikkelaar uit Rotterdam.

Het idee was om een bungalowpark te realiseren dat zou bestaan uit tientallen woningen in de vorm van traditionele Nederlandse molens.

De woningen zouden geen eenvoudige decoratieve kopieën worden. Het uitgangspunt was om de echte molenconstructie als basis te gebruiken en deze op ongeveer 3/5 van de oorspronkelijke grootte uit te voeren.

Een volledig werkende poldermolen heeft binnen echter veel ruimte nodig voor het gaande werk. Grote tandwielen, assen, de koningsspil en het scheprad nemen een aanzienlijk deel van het interieur in beslag.

Voor een woonmolen was dat natuurlijk niet nodig.

Daarom zouden onderdelen zoals het scheprad en de tandwielen worden weggelaten. De karakteristieke buitenvorm en de houten draagconstructie konden daardoor behouden blijven, terwijl binnen voldoende ruimte ontstond voor woonkamers, slaapkamers en andere woonfuncties.

Het 3D-model als overtuigingsmiddel

Mijn 3D-model van Overwaard Molen No. 2 moest laten zien wat technisch mogelijk was.

Aan de hand van het digitale model kon de projectontwikkelaar veel beter zien hoe zo’n molen was opgebouwd dan op traditionele tweedimensionale werktekeningen. De constructie kon vanuit iedere richting worden bekeken en onderdelen konden afzonderlijk zichtbaar worden gemaakt.

Voor Adriaens was het model bovendien een manier om te laten zien dat het bedrijf over de kennis beschikte om een dergelijk project daadwerkelijk uit te voeren.

Het traditionele molenmakersvak en moderne CAD-techniek kwamen daarmee op een bijzondere manier samen.

Een cirkel die bijna rond was

Voor mij persoonlijk kreeg de opdracht nog een extra betekenis.

De Overwaard Molen No. 2 was een van de molens waaraan ik als jonge molenmaker had gewerkt. In de jaren tachtig hielp ik mee om hem na de brand opnieuw in hout op te bouwen.

Meer dan vijfentwintig jaar later zat ik opnieuw met dezelfde molen voor me.

Alleen stond hij deze keer niet op de Overwaard in Kinderdijk, maar op mijn computerscherm.

Wat ooit begon met het bewerken en monteren van zware houten balken, eindigde jaren later in een volledig driedimensionaal CAD-model van diezelfde constructie.

Voor mij vormt die opdracht een mooie verbinding tussen twee perioden uit mijn loopbaan: het traditionele ambacht van molenmaker en de moderne wereld van 3D CAD.

3D Design

Voor het ontwerp van mijn poldermolen heb ik gebruikgemaakt van CATIA V5R19. Dit professionele 3D-CAD-systeem wordt onder andere gebruikt in de machinebouw, automobielindustrie en luchtvaart. Voor mijn molenproject bood het precies wat ik nodig had: de mogelijkheid om ieder onderdeel afzonderlijk driedimensionaal te construeren en daarna alles samen te bouwen tot één compleet digitaal model.

Met CATIA kun je veel meer dan alleen 3D tekenen. Je kunt er onder andere 3D-modellen mee construeren, 2D-werktekeningen maken, modellen voorbereiden voor CNC-bewerking, sterkteberekeningen uitvoeren en analyses uitvoeren op het gebied van stroming, aerodynamica en ergonomie. Voor mijn project heb ik vooral de CAD-functionaliteit gebruikt.

De molen eerst digitaal bouwen

Voordat er buiten ook maar één balk werd gezaagd, kon ik de complete molen al op het beeldscherm bekijken.

Voor de poldermolen heb ik in totaal 67 afzonderlijke onderdelen getekend. Die onderdelen heb ik niet zomaar in één groot bestand gestopt. Net als bij de bouw van een echte molen heb ik de constructie logisch verdeeld in verschillende hoofdgroepen.

Daaruit ontstonden zes afzonderlijke samenstellingen. Pas toen deze compleet waren, heb ik ze samengevoegd tot één hoofdsamenstelling van de complete molen.

Dat had een groot voordeel. Ik kon iedere bouwgroep afzonderlijk controleren, aanpassen en bekijken voordat deze in de totale constructie werd opgenomen.

Samenstelling 1: Bestrating en veldmuren

De eerste samenstelling vormt letterlijk de basis van de molen.

Hierin zitten:

• fundering
• veldmuren
• bestrating
• kruipalen
• ramen
• deuren

Hiermee legde ik eerst de maatvoering van de onderbouw vast. Dat was belangrijk, want de positie van vrijwel alle onderdelen daarboven wordt uiteindelijk vanuit deze basis bepaald.

Samenstelling 2: De romp

Daarna kwam het houten achtkant, het belangrijkste dragende gedeelte van de molen.

Deze samenstelling bestaat onder andere uit:

• ondertafelement
• duisplanken
• hoekstijlen
• legeringsbalken
• korbelen
• veldregels
• kruisbanden
• hondsoren
• blokkeel
• boventafelement
• rolvloer
• kuip

Hier werd pas echt zichtbaar hoe bijzonder een traditionele molenconstructie is. Geen eenvoudige rechttoe-rechtaan balkconstructie, maar een samenspel van schuine stijlen, regels, korbelen en kruisverbanden.

Ieder onderdeel heeft daarbij een functie. Samen zorgen ze ervoor dat het houten achtkant voldoende stijfheid krijgt om de enorme krachten van kap en gevlucht op te nemen.

Samenstelling 3: De kap

De kap was een van de meest uitgebreide onderdelen van het model.

Daarin heb ik onder andere opgenomen:

• rolwagen
• overring
• slagstukken
• voeghouten
• steunders
• windpeluw
• voorkeuvelens
• achterkeuvelens
• lange spruit
• korte spruit
• ijzerbalk
• penbalk
• hanetree
• kapspanten
• nok
• spanen
• gordingen
• staart
• schoren
• baard
• vang
• kruihaspel

De kap is veel meer dan alleen het dak van de molen. Hierin ligt de molenas en worden de krachten van het gevlucht opgenomen.

Bovendien moet de complete kap over de rolvloer kunnen draaien, zodat de wieken op de wind kunnen worden gezet. Dat betekent dat alle onderdelen niet alleen afzonderlijk moeten passen, maar ook als één functionerend geheel moeten samenwerken.

Samenstelling 4: Gaande werk boven

Daarna kwam het bovenste deel van de aandrijving:

• molenas
• bovenwiel
• gevlucht

Hier komt de energie van de wind de molen binnen.

De wind laat de wieken draaien. Via de molenas wordt die beweging rechtstreeks overgebracht op het grote bovenwiel binnen in de kap.

Vanaf dat moment begint het eigenlijke mechanische hart van de molen te werken.

Samenstelling 5: Gaande werk onder

De volgende samenstelling bevat de onderdelen die uiteindelijk het water moeten gaan verplaatsen:

• koningsspil
• schaargebint en kalf
• bovenschijfloop/rondsel
• onderschijfloop/rondsel
• onderwiel
• scheprad
• schepradas

Via deze onderdelen wordt de draaiende beweging vanuit de kap helemaal naar beneden gebracht.

Het bovenwiel drijft het bovenste rondsel aan. Via de koningsspil wordt de beweging naar beneden geleid, waarna het onderste rondsel het onderwiel aandrijft. Dat onderwiel zorgt uiteindelijk voor de aandrijving van het scheprad.

Hiermee wordt het digitale model meer dan alleen een afbeelding van een molen. Je kunt daadwerkelijk volgen hoe de energie van de wind door de hele constructie loopt:

wieken → molenas → bovenwiel → rondsel → koningsspil → rondsel → onderwiel → scheprad.

Samenstelling 6: De molenas

De molenas heb ik bovendien als aparte samenstelling opgebouwd.

Deze bestaat uit:

• pen
• as
• hals
• kop
• ster
• lijsten
• vulstukken

Dat lijkt misschien vreemd, omdat de molenas van buitenaf als één groot onderdeel wordt gezien. In werkelijkheid bestaat zo’n traditionele houten molenas uit meerdere onderdelen en constructieve elementen die samen één geheel vormen.

Juist door hem afzonderlijk in 3D op te bouwen kon ik de onderlinge passing en maatvoering veel beter controleren.

Van 67 onderdelen naar één complete molen

Toen alle zes samenstellingen gereed waren, heb ik ze samengebracht in één grote CATIA Assembly.

Op dat moment stond de complete poldermolen digitaal voor me.

Ik kon hem draaien, vanuit iedere richting bekijken, onderdelen tijdelijk verbergen en precies zien hoe balken, assen, tandwielen en constructiedelen ten opzichte van elkaar waren geplaatst.

Dat was voor de verdere bouw bijzonder waardevol. Een traditionele 2D-tekening laat vaak meerdere aanzichten zien, maar je moet daarbij zelf in je hoofd reconstrueren hoe alles ruimtelijk in elkaar grijpt.

Met het 3D-model kon ik die constructie daadwerkelijk zien.

En omdat mijn molen op schaal 1:6 gebouwd zou worden, kon ik vanuit dit model ook vrijwel alle benodigde maten bepalen.

Zo werd CATIA uiteindelijk mijn digitale werkplaats.

Eerst bouwde ik de molen volledig op het beeldscherm. Daarna kon ik hem onderdeel voor onderdeel opnieuw bouwen, maar deze keer uit echt hout, steen en metaal.

Een echte molen in de tuin

Tijdens het maken van het 3D-model van Overwaard Molen No. 2 begon er langzaam een nieuw idee te groeien. Ik kende de molen inmiddels van twee kanten. In de jaren tachtig had ik zelf aan de herbouw gewerkt en nu, ruim vijfentwintig jaar later, bouwde ik hem opnieuw op mijn computerscherm.

Op een gegeven moment dacht ik: zou ik deze molen niet op schaal in mijn eigen tuin kunnen bouwen?

Dat idee liet me niet meer los.

Voordat ik eraan begon, wilde ik wel weten of het technisch en praktisch haalbaar was. Een molen is tenslotte meer dan een mooi bouwwerk met vier wieken. Als hij werkelijk moet kunnen draaien en malen, moet ook de omgeving kloppen. De beschikbare ruimte in de tuin was daarom één van de eerste zaken die ik moest onderzoeken.

Maar minstens zo belangrijk was de wind.

De molenbiotoop

Bij iedere windmolen speelt de molenbiotoop een grote rol. Daarmee wordt de omgeving rond de molen bedoeld die bepaalt hoeveel vrije wind de wieken kunnen bereiken. Hoge bomen, gebouwen en andere obstakels veroorzaken turbulentie en kunnen een molen behoorlijk uit de wind zetten.

Voor een siermolen zou dat niet zo’n groot probleem zijn. Maar ik wilde geen stilstaand model bouwen.

Mijn molen moest echt kunnen draaien en water kunnen verplaatsen.

Daarom moest ik niet alleen kijken waar de molen mooi in de tuin zou staan, maar vooral waar hij voldoende vrije wind kon vangen.

De Overwaard Molen No. 2 als voorbeeld

Als uitgangspunt koos ik vanzelfsprekend de molen die ik zo goed kende: Overwaard Molen No. 2 in Kinderdijk.

Het origineel is een grondzeiler met een houten achtkant op een gemetselde onderbouw. Het achtkant is voornamelijk uit grenen opgebouwd en traditioneel met riet bekleed. De gemetselde onderbouw is ongeveer 2,10 meter hoog.

De molen werd gebouwd voor één duidelijk doel: water vanuit een lager gelegen gebied naar een hoger gelegen boezem malen.

Dat principe wilde ik in mijn model behouden.

Niet alleen het uiterlijk moest op een echte molen lijken. Ook de technische werking moest zoveel mogelijk overeenkomen met die van het origineel.

De schaal wordt 1:6

Na verschillende mogelijkheden te hebben bekeken kwam ik uit op een schaal van 1:6.

Dat bleek een mooie verhouding tussen herkenbaarheid, technische uitvoerbaarheid en de beschikbare ruimte in onze tuin.

Een gemetselde onderbouw van 2,10 meter wordt op deze schaal:

210 cm ÷ 6 = 35 cm.

De onderbouw van mijn molen werd daarom ongeveer 35 centimeter hoog.

Op kaphoogte zou de molen ongeveer 2,8 meter worden. Met een wiek recht omhoog komt het hoogste punt op ongeveer 4,85 meter.

Op het niveau van de onderbouw bedraagt de doorsnede ongeveer 1,75 meter.

Dat zijn voor een tuinmolen al behoorlijke afmetingen. De molen is klein ten opzichte van het origineel, maar zeker geen miniatuur dat je zomaar ergens neerzet.

Het houten achtkant

Op de gemetselde onderbouw moest natuurlijk het karakteristieke houten achtkant komen.

Bij de echte Overwaard Molen No. 2 is dat achtkant voornamelijk uit grenen vervaardigd. Voor mijn molen koos ik voor eikenhout.

Het principe van de constructie wilde ik zoveel mogelijk behouden. Spantbenen, veldregels, kruisverbanden, legeringsbalken en andere onderdelen moesten samen opnieuw dat typische achtkant vormen.

Daarbij kwam mijn 3D CAD-model goed van pas.

Wat bij het tekenen nog digitale lijnen, vlakken en verbindingen waren, werden nu echte stukken hout.

Daarmee was de cirkel eigenlijk opnieuw rond: eerst had ik de molen in de jaren tachtig in werkelijkheid gebouwd, vervolgens in 2010 digitaal gereconstrueerd en daarna gebruikte ik dat digitale model om opnieuw een echte molen te bouwen.

Alleen deze keer stond hij niet in Kinderdijk, maar in mijn eigen tuin.

De bekleding

Het achtkant van een traditionele molen wordt met een behoorlijk dikke laag natuurlijk riet bekleed. Bij een echte molen kan zo’n rietpakket ongeveer 30 centimeter dik zijn.

Op schaal 1:6 zou dat maar ongeveer 5 centimeter mogen worden.

Met traditioneel aangebracht riet bleek dat nauwelijks op een overtuigende manier te realiseren.

Daarom heb ik uiteindelijk gekozen voor Patentriet, een kunstriet, waarmee de vorm en uitstraling veel beter op schaal konden worden benaderd.

Toch ben ik daar nooit helemaal tevreden over geweest. Technisch voldoet het prima, maar natuurlijk riet heeft nu eenmaal een karakter dat moeilijk na te bootsen is.

Ik sluit daarom niet uit dat ik de bekleding in de toekomst nog eens vervang door een natuurlijker materiaal.

Voor de kap koos ik een andere oplossing. Die ga ik bekleden met schaliën.

De meeste overige onderdelen konden wel vrijwel exact in de verhouding 1:6 worden gemaakt. Hier en daar waren kleine praktische aanpassingen nodig, maar mijn uitgangspunt bleef steeds hetzelfde:

het moet niet alleen op een molen lijken, het moet ook als een molen zijn gebouwd.

Een molen die werkelijk water maalt

Alleen draaiende wieken vond ik niet voldoende.

De oorspronkelijke Overwaard molens werden gebouwd om water te verplaatsen. Daarom wilde ik dat mijn molen precies datzelfde zou doen.

Aan de voorkant van de molen kwam een vijver. Dat vormt als het ware de lage boezem.

In de molen wordt een echt scheprad aangedreven. Wanneer de wieken draaien, brengt het gaande werk het scheprad in beweging en wordt het water uit de vijver omhoog gemalen.

Aan de achterkant van de molen komt het water terecht in een hoger gelegen bassin.

Daarmee is de functie van een echte poldermolen op schaal nagebouwd.

Maar het water moet natuurlijk ook weer terug.

Vanuit het hogere bassin stroomt het daarom via een beekje en een waterval opnieuw naar de vijver.

Zo ontstaat een gesloten watersysteem:

vijver → scheprad → hoger bassin → beek → waterval → vijver.

De wind levert daarbij de energie voor het malen.

Het gaande werk

Voor mij hoort bij een molen ook het gaande werk.

Binnen moesten daarom echte houten tandwielen en rondsels komen. Niet als decoratie, maar als functionerende onderdelen van de aandrijving.

De Overwaard Molen No. 2 in Kinderdijk heeft de volgende overbrenging:

Dat levert een totale overbrengingsverhouding op van ongeveer 1,9 : 1.

Dat betekent dat de wieken bijna 1,9 omwenteling moeten maken om het scheprad één volledige omwenteling te laten maken.

De berekening laat mooi zien hoe dat ontstaat.

Het bovenwiel met 71 kammen drijft een rondsel met 40 staven aan:

71 ÷ 40 = 1,775

De koningsspil draait daardoor ongeveer 1,775 keer zo snel als de bovenas.

Onderin drijft vervolgens het rondsel met 27 staven het onderwiel met 91 kammen aan:

27 ÷ 91 = 0,297

Samen geeft dat:

1,775 × 0,297 ≈ 0,527

Het scheprad maakt dus ongeveer 0,527 omwenteling wanneer de wieken één keer ronddraaien.

Of omgekeerd:

1 ÷ 0,527 ≈ 1,9

De wieken moeten dus inderdaad bijna twee keer rond voor één omwenteling van het scheprad.

Houten tandwielen zijn geen toeval

Bij het maken van de tandwielen ontdekte je opnieuw hoe doordacht traditionele molenbouw eigenlijk is.

De kammen van het ene wiel en de staven van het bijbehorende rondsel worden bewust niet zomaar uit dezelfde houtsoort gemaakt. Door verschillende geschikte houtsoorten toe te passen wordt onder andere voorkomen dat twee gelijksoortige houten oppervlakken ongunstig op elkaar slijten.

Ook de aantallen kammen en staven zijn belangrijk.

Je wilt voorkomen dat steeds dezelfde kam voortdurend tegen dezelfde staaf loopt. Wanneer de aantallen ongunstig ten opzichte van elkaar zijn gekozen, komen bepaalde tanden en staven steeds opnieuw met elkaar in contact.

Door aantallen te kiezen die niet eenvoudig door elkaar deelbaar zijn, verdeelt het contact zich over veel meer combinaties.

Daardoor ontstaat een veel gelijkmatiger slijtagepatroon.

Datzelfde principe geldt voor de tandwielen onder in de molen.

Het zijn van die details waardoor je merkt dat een traditionele molen niet zomaar een houten machine is. Vrijwel iedere maat, houtsoort en verhouding heeft een reden.

Een echte molen, maar dan zes keer kleiner

Vanaf het eerste idee stond voor mij één ding vast: ik wilde geen tuinornament bouwen.

Ik wilde een werkende molen op schaal.

Een gemetselde onderbouw, een echt houten achtkant, een kap, een gevlucht, houten tandwielen, rondsels en uiteindelijk een scheprad dat werkelijk water omhoog maalt.

Natuurlijk vraagt schaal 1:6 soms om concessies. De dikte van het riet is daar een goed voorbeeld van. Maar waar het technisch mogelijk was, wilde ik de constructie van een echte molen volgen.

En zo ontstond uit het 3D CAD-model dat ik in 2010 voor Adriaens maakte uiteindelijk een heel ander project.

De Overwaard Molen No. 2 die ik als jonge molenmaker in Kinderdijk had helpen herbouwen, werd het voorbeeld voor mijn eigen molen thuis.

Niet meer op ware grootte en niet langer bedoeld om een complete polder droog te houden.

Maar wel met dezelfde gedachte erachter:

wind op de wieken, houten tandwielen die beginnen te draaien en een scheprad dat het water daadwerkelijk naar een hoger niveau brengt.

Cinema 4D

Nadat ik de complete molen in CATIA V5R19 had geconstrueerd, wilde ik nog een stap verder gaan. Het 3D-model liet precies zien hoe de molen technisch in elkaar zat, maar ik wilde ook kunnen laten zien hoe hij er in werkelijkheid uit zou zien en vooral hoe alle onderdelen ten opzichte van elkaar zouden bewegen.

Daarvoor heb ik gebruikgemaakt van CINEMA 4D van Maxon.

CINEMA 4D is een programma waarmee 3D-modellen veel realistischer kunnen worden weergegeven. Je kunt materialen, kleuren, verlichting en omgeving toevoegen, maar ook complete bewegingen en animaties maken. Het programma wordt onder andere gebruikt voor film en televisie, reclame, architectuur, productontwikkeling en allerlei andere vormen van 3D-visualisatie.

Voor mij was vooral die mogelijkheid om de molen daadwerkelijk te laten bewegen interessant.

Van CATIA naar CINEMA 4D

Alle onderdelen die ik in CATIA had getekend, heb ik geëxporteerd naar het WRL-formaat en vervolgens geïmporteerd in CINEMA 4D.

De technische modellen uit CATIA waren nog vrij kaal. In CINEMA 4D kon ik ieder onderdeel voorzien van een eigen materiaal en kleur. Het hout kreeg een houten uitstraling, metalen onderdelen kregen een andere structuur en zo veranderde het technische CAD-model langzaam in een veel realistischer beeld van de molen.

Een groot voordeel was dat ik de oorspronkelijke opbouw van mijn CATIA-model kon handhaven.

De molen bestond immers uit verschillende samenstellingen en die structuur kwam bij het animeren uitstekend van pas.

De kap kan kruien

De eerste beweging die ik wilde nabootsen was het kruien van de kap.

Bij een echte molen wordt de complete kap gedraaid om de wieken op de wind te zetten. Omdat de kap in mijn 3D-model als aparte samenstelling was opgebouwd, kon ik die complete groep om de verticale as van de molen laten draaien.

Zo kon ik op het beeldscherm precies laten zien wat er gebeurt wanneer de molen wordt gekruid.

De kap, staart en het kruiwerk bewogen daarbij als één geheel.

De wieken en het gaande werk

Daarna kwamen de wieken.

Het gevlucht werd gekoppeld aan de as van de molenas. Wanneer de molenas draaide, draaiden dus ook de wieken.

Maar daar wilde ik niet stoppen.

Een echte molen bestaat tenslotte uit een complete mechanische aandrijving. De draaiende molenas drijft het bovenwiel aan, dat vervolgens via de rondsels en de koningsspil de beweging naar beneden brengt.

Daarom heb ik ook de tandwielen in CINEMA 4D aan elkaar gekoppeld.

Wanneer het bovenwiel begon te draaien, werd die beweging doorgegeven aan het bovenste rondsel. Via de koningsspil ging de beweging naar het onderste rondsel en vervolgens naar het onderwiel.

Uiteindelijk kwam de beweging terecht bij het scheprad.

Zo kon ik in de animatie de hele krachtoverbrenging volgen:

wind → wieken → molenas → bovenwiel → rondsel → koningsspil → rondsel → onderwiel → scheprad.

Voor iemand die niet dagelijks met molens bezig is, werd daarmee ineens veel duidelijker hoe zo’n enorme houten machine eigenlijk werkt.

Samen met Richard een film maken

Samen met Richard van Zoest heb ik vervolgens met CINEMA 4D een filmpje van de molen gemaakt.

Daarin konden we de molen vanuit verschillende standpunten bekijken. De kap kon draaien, de wieken kwamen in beweging en binnen in de molen draaide het complete gaande werk mee.

Na al het tekenen en construeren was het bijzonder om de molen ineens daadwerkelijk op het beeldscherm te zien werken.

De molen die ooit op mijn oude 2D-tekeningen stond, was eerst een volledig 3D CAD-model geworden en kwam nu ook nog eens digitaal tot leven.

En alles werkte prachtig.

Nou ja…

bijna alles.

Het scheprad

Pas later ontdekte ik een klein foutje in de animatie.

Het scheprad zat namelijk verkeerd om op de as.

Daar hadden we tijdens het modelleren en animeren blijkbaar allebei overheen gekeken.

De wieken draaiden keurig.
Het bovenwiel draaide.
De rondsels liepen netjes mee.
De koningsspil deed precies wat hij moest doen.
Het onderwiel draaide eveneens zoals berekend.

En helemaal onderaan zat dan dat ene scheprad…

verkeerd om.

Dat betekende dat we een complete molen technisch correct hadden gemodelleerd, alle tandwielen netjes aan elkaar hadden gekoppeld en een mooie animatie hadden gemaakt, om er vervolgens achter te komen dat het laatste onderdeel precies andersom zat.

Het is eigenlijk een foutje dat perfect bij zo’n project hoort.

Wanneer je tientallen onderdelen tekent, samenstellingen opbouwt, overbrengingen berekent en vervolgens alles laat bewegen, kan er altijd ergens één detail tussendoor glippen.

En natuurlijk zit dat detail dan precies op een plek die je achteraf onmiddellijk ziet.

We hebben er later vooral om kunnen lachen.

Want uiteindelijk veranderde het niets aan het belangrijkste resultaat: voor het eerst kon ik mijn complete molen digitaal zien draaien voordat ik hem daadwerkelijk in de tuin had gebouwd.

En dat ene verkeerd gemonteerde scheprad?

Dat hoort inmiddels gewoon bij het verhaal.

Fundering

Nu het ontwerp van de molen steeds verder vorm kreeg, kon ook buiten het echte bouwwerk beginnen. En zoals bij iedere molen begint alles onderaan: met een goede fundering.

De plaats van de molen had ik inmiddels bepaald. Daarbij had ik niet alleen rekening gehouden met de beschikbare ruimte in de tuin, maar ook met de molenbiotoop, de vijver aan de voorzijde en de plaats waar het water achter de molen weer op een hoger niveau moest worden afgevoerd.

Voordat er gegraven kon worden, moest eerst het exacte middelpunt van de molen worden vastgelegd.

Eerst het achtkant uitzetten

Op het hart van de toekomstige molen heb ik een metalen buis in de grond geslagen en deze nauwkeurig waterpas gesteld. Dit werd mijn vaste referentiepunt voor de complete bouw.

Vanuit dit middelpunt kon ik vervolgens de vorm van de molen uitzetten.

Met planken maakte ik op de grond een achtkant op ware schaal van mijn model. De planken werden goed vastgezet, zodat de maten tijdens het uitgraven niet konden verschuiven.

Dat achtkant bepaalde vanaf dat moment de positie van vrijwel alles wat daarna gebouwd zou worden: de fundering, de veldmuren en uiteindelijk het houten achtkant erboven.

Een paar U-profielen brengen me op een idee

Tijdens het voorbereiden van de fundering kwam ik in de schuur nog een paar stalen U-profielen tegen.

Zoals dat bij zo’n project wel vaker gebeurt, ontstond daardoor ineens een nieuw idee.

De molen zou een behoorlijk zwaar bouwwerk worden. Beton, metselwerk, een eikenhouten achtkant, de kap, het gevlucht en alle technische onderdelen zouden samen een flink gewicht gaan vormen.

Wat als ik de molen ooit zou moeten verplaatsen?

Wanneer zo’n constructie rechtstreeks op een gewone betonplaat staat, wordt dat vrijwel onmogelijk zonder hem gedeeltelijk af te breken.

Daarom besloot ik de twee U-profielen mee in de betonplaat te storten. Ook maakte ik voorzieningen aan de plaat waarmee de complete fundering in de toekomst eventueel kan worden opgetild of verplaatst.

Waarschijnlijk zal het nooit nodig zijn.

Maar als je tijdens de bouw al de mogelijkheid hebt om zoiets mee te nemen, kun je dat beter meteen doen dan er later achter komen dat het niet meer kan.

De betonplaat

Na het uitgraven van de fundering heb ik de bodem eerst volledig bekleed met landbouwfolie.

Daarop legde ik verschillende betontegels. Die gebruikte ik als afstandhouders en ondersteuning voor de betonwapening en de twee U-profielen.

Vervolgens kwamen de betonmatten op hun plaats.

De uiteindelijke betonplaat heb ik ongeveer 15 centimeter dik gemaakt. Daarmee ontstond een stevige basis die niet alleen het gewicht van de molen moest kunnen dragen, maar ook de krachten moest opnemen wanneer de molen bij flinke wind daadwerkelijk zou draaien.

Niet alles kan exact schaal 1:6

Bij het maken van de fundering kwam ik opnieuw tegen iets aan waar je bij schaalbouw voortdurend rekening mee moet houden.

Als ik werkelijk alles exact met een factor zes zou verkleinen, zouden sommige betonnen wanden simpelweg te dun worden.

Op papier klopt zo’n schaalmaat natuurlijk wel, maar in de praktijk moet een constructie ook nog gemaakt kunnen worden en sterk genoeg blijven.

Daarom heb ik de wanden van de fundering bewust dikker uitgevoerd dan de exacte schaalmaat.

Alleen de wand tussen de waterloop en de bak waarin het onderwiel komt te draaien kon wel ongeveer volgens de oorspronkelijke verhouding worden uitgevoerd.

Dat soort kleine aanpassingen horen bij het bouwen van een functionerend schaalmodel.

Mijn uitgangspunt bleef altijd dat de molen zo natuurgetrouw mogelijk moest worden, maar constructieve betrouwbaarheid ging vóór absolute schaalzuiverheid.

De bekisting

Voor de bekisting kon ik materiaal gebruiken dat ik nog had liggen.

Ik had nog een aantal platen geplastificeerde spaanplaat, normaal gebruikt voor plafondwerk. Voor een bekisting die maar één of enkele keren gebruikt hoeft te worden bleken deze platen uitstekend geschikt.

Het gladde oppervlak heeft bovendien het voordeel dat het beton na het verwijderen van de bekisting relatief netjes achterblijft.

Omdat de fundering behoorlijk ingewikkeld was, kon ik hem niet in één keer storten.

Daarom heb ik de bekisting in drie afzonderlijke delen opgebouwd.

Eerste storting

Als eerste maakte ik de bekisting voor een groot gedeelte van de fundering.

Daarin werden ook de eerder geplaatste wapening, U-profielen en de benodigde draadeinden opgenomen.

Na het storten moest dit gedeelte eerst voldoende uitharden voordat ik verder kon.

De waterloop en het onderwiel

Daarna kwam het ingewikkeldere gedeelte rond de waterloop en de bak voor het onderwiel.

Hier moesten verschillende functies dicht bij elkaar worden gecombineerd.

Aan de ene kant stroomt straks daadwerkelijk water door de molen.

Direct daarnaast draait een houten tandwiel.

En die twee moeten absoluut van elkaar gescheiden blijven.

Het houten onderwiel mag namelijk niet permanent nat worden. Hout en een voortdurend vochtige omgeving zijn voor zo’n nauwkeurig gemaakt tandwiel geen goede combinatie.

Daarom moest vooral dit gedeelte van de fundering betrouwbaar waterdicht worden.

Watervast beton

Voor het beton heb ik daarom Amirol toegepast om het beton watervast te maken.

Het doel daarvan was duidelijk: de ruimte waarin het houten onderwiel komt te draaien moet droog blijven, terwijl slechts een kleine afstand verder het water door de waterloop stroomt.

Dat is een belangrijk verschil met een eenvoudige siervijver.

Hier moest het beton onderdeel worden van een daadwerkelijk functionerend maalwerk.

De tweede bekisting vormde het gedeelte aan één zijde van de waterloop en de bak voor het onderwiel.

De derde bekisting maakte vervolgens de andere wand van de waterloop compleet.

Na iedere storting moest ik eerst wachten totdat het beton voldoende was uitgehard voordat de volgende bekisting kon worden opgebouwd.

Langzaam ontstond zo uit drie afzonderlijke stortingen één complete funderingsconstructie.

Draadeinden als verbinding door de hele molen

Tijdens het storten heb ik ook verschillende draadeinden in het beton mee ingestort.

Die kregen later een belangrijke functie.

Mijn bedoeling was om de gemetselde veldmuren en het houten ondertafelement niet alleen op elkaar te laten rusten, maar ze constructief met elkaar te verbinden.

Met de draadeinden kon ik beton, metselwerk en het ondertafelement later als het ware als één sandwichpakket tegen elkaar trekken.

De krachten uit het houten achtkant worden daardoor rechtstreeks naar de fundering doorgeleid.

Zeker bij een draaiende molen vond ik dat een prettig idee.

Want ook al is mijn molen maar schaal 1:6, een gevlucht met een hoogste punt van bijna vijf meter kan bij stevige wind nog steeds behoorlijke krachten op de constructie uitoefenen.

De verhoging achter de molen

De waterloop moest bovendien nog een niveauverschil krijgen.

Het hele doel van een poldermolen is immers om water van een lager naar een hoger niveau te brengen.

Aan de voorzijde komt straks de vijver. Het scheprad pakt daar het water op en brengt het ongeveer 25 tot 30 centimeter omhoog.

Aan de achterzijde van de molen moest daarom een verhoogd gedeelte worden gemaakt waarin het opgevoerde water terechtkomt.

Die definitieve hoogte kon ik pas goed bepalen nadat het scheprad en de onderas waren gemonteerd. Daarom heb ik dat gedeelte bewust nog niet meteen definitief gemaakt.

Eerst moest ik precies zien waar de schoepen hun water zouden lossen.

Pas daarna kon de achterliggende waterloop op de juiste hoogte worden afgewerkt.

Van daaruit zou het water uiteindelijk via het bassin, beekje en de waterval weer naar de vijver terugstromen.

De dekplaat

Als laatste moest er aan de voorzijde van de waterloop nog een betonnen dekplaat worden gemaakt.

Daarmee werd de funderingsconstructie rondom de waterloop afgesloten en kreeg het geheel opnieuw extra stevigheid.

Toen ook die plaat was gestort, begon de fundering eindelijk de vorm te krijgen die ik in CATIA al zo vaak had bekeken.

Tot dat moment bestond mijn molen vooral uit tekeningen, losse onderdelen en machines.

Nu stond er voor het eerst iets permanent in de tuin. Een massieve betonnen basis met daarin al verschillende voorzieningen.

Vanaf dit moment kon de molen eindelijk echt omhoog gaan groeien.

Onderas

Na het digitale ontwerp kwam het moment waarop steeds meer onderdelen van de molen daadwerkelijk gemaakt moesten worden. Een van de belangrijkste daarvan was de onderas. Deze as draagt uiteindelijk het onderwiel en het scheprad en vormt daarmee een essentieel onderdeel van het gaande werk.

Omdat de onderas rond is, lag het voor de hand om het model op een houtdraaibank te maken. Alleen zat daar meteen een moeilijkheid in: voor het vormen en gieten moest het model uit twee losse helften bestaan, een boven- en een onderhelft.

Daarvoor gebruikte ik een methode die ik vanuit de modelmakerij kende.

Een deelbaar model maken

Ik begon met twee stukken Cibatool. Dit materiaal laat zich ongeveer bewerken als hout, maar heeft geen houtvezels. Daardoor is het heel geschikt voor nauwkeurig modelwerk.

De twee delen lijmde ik tijdelijk tegen elkaar, met daartussen een vel papier. Dat papier vormt een zwakke scheidingslaag. Tijdens het draaien gedraagt het geheel zich als één massieve staaf, maar na afloop kunnen beide helften weer netjes van elkaar worden gescheiden.

Zo kon ik de complete onderas in één keer op de draaibank in vorm brengen.

Voordat ik de as daadwerkelijk in tweeën splitste, boorde ik op drie plaatsen gaten door beide helften. Die gaten waren later belangrijk voor de positionering.

In de ene helft kwamen centreerpennen en in de andere helft passende centreerbussen. Daarmee konden de twee modelhelften steeds exact op dezelfde positie tegen elkaar worden gezet.

Dat is bij gietmodellen belangrijk. Een kleine verschuiving tussen beide helften zou na het gieten direct zichtbaar worden als een verspringing in het aluminium.

De blokken voor onderwiel en scheprad

Op de ronde as moesten vervolgens twee grote vierkante blokken komen.

Deze vormen de plaatsen waar later het onderwiel en het scheprad op de as worden bevestigd.

De blokken heb ik op het model gelijmd. Daarbij moest ik goed rekening houden met de lossingsrichting van de mal. Een gietmodel moet immers na het vormen uit het zand kunnen worden gehaald zonder dat het de zandvorm beschadigt.

De vlakken moesten daarom voldoende lossend worden uitgevoerd in de richting waarin beide modelhelften uit de vorm werden genomen.

Vervolgens heb ik tussen de blokken en de ringen nog ruggen aangebracht.

De laatste vormcorrecties maakte ik met polyesterplamuur. Daarmee kon ik de overgangen mooi afronden en de gewenste hollen in het model aanbrengen.

Toen de vorm helemaal naar mijn zin was, kreeg het model twee lagen grondverf.

Daarmee was mijn werk aan het model voorlopig klaar.

De onderas kon worden gevormd en gegoten.

Vormen in furaanzand

Voor het vormwerk kon ik rekenen op Frans Geerlings

Het model werd gevormd in furaanzand.

Eerst werd één helft van het model op een vlakke plaat gelegd. Daaromheen kwam een vormkast. De grote vierkante blokken op de as vroegen daarbij extra aandacht. Omdat zulke massieve delen tijdens het stollen gevoelig zijn voor krimp, werden er koelblokken aangebracht.

Daarna werd de complete vormkast gevuld met furaanzand.

Na het uitharden werd de kast omgedraaid.

Nu kon de tweede helft van mijn model precies boven op de eerste helft worden geplaatst. Dankzij de centreerpennen en centreerbussen sloten beide helften exact op elkaar aan.

Het gietsysteem

Aan deze tweede vormhelft moest vervolgens het gietsysteem worden gemaakt.

Dat bestond uit een gietloop en twee opkomers boven de grote vierkante blokken.

Die opkomers zijn belangrijk tijdens het stollen van het aluminium. De massieve blokken blijven langer vloeibaar dan de dunnere delen van de as en kunnen tijdens het afkoelen materiaal tekortkomen door krimp.

Via de opkomers blijft extra vloeibaar aluminium beschikbaar om die krimp op te vangen.

Daarna werd ook de tweede vormkast volledig gevuld met furaanzand.

Toen het zand was uitgehard, konden de twee vormkasten opnieuw van elkaar worden genomen en kon mijn model uit de vorm worden gehaald.

De vormholtes werden gecontroleerd en zorgvuldig schoon geblazen.

Daarna konden beide kasten weer op elkaar.

Nu was de gietvorm gereed voor het aluminium.

De onderas wordt gegoten

Vervolgens werd het aluminium in de vorm gegoten.

Daarna begon misschien wel het moeilijkste gedeelte van het hele proces:

wachten.

We lieten de vormkast het volledige weekend afkoelen.

Pas daarna kon de vorm worden opengebroken en kwam de ruwe aluminium onderas voor het eerst tevoorschijn.

Dat blijft bij gietwerk altijd een mooi moment. Tot dat moment heb je alleen een model en een zandvorm. Pas wanneer het gietstuk uit het zand komt, zie je of al het voorbereidende werk goed is geweest.

De gietloop en de twee opkomers werden van het gietstuk afgezaagd.

Daarna heeft Frans de complete as laten stralen, zodat zandresten en oxidatie verdwenen en er een mooi schoon gietstuk overbleef.

De vorm zat erin, maar maatnauwkeurig was hij natuurlijk nog niet, daarvoor moest de onderas naar de draaibank.

Het draaiwerk

Voor het machinaal bewerken van de onderas heb ik Loek van Geenen gevraagd.

De eerste uitdaging was het goed uitlijnen van het ruwe gietstuk.

Een gegoten as heeft immers nog geen nauwkeurig bewerkte oppervlakken waarop je hem eenvoudig kunt inspannen.

Loek klemde daarom eerst één zijde van de as in een drieklauw.

Vervolgens liet hij de as langzaam ronddraaien. Door aan het andere uiteinde een beitel als referentie te gebruiken, kon hij zien hoeveel de as nog slingerde.

Met voorzichtig kloppen werd de as steeds verder gecentreerd.

Toen hij voldoende zuiver liep, kon in het vrije uiteinde een centergat worden geboord.

Daarna bleef één zijde in de drieklauw zitten en werd de andere zijde ondersteund met een meedraaiend centerpunt.

Nu kon een groot gedeelte van de as worden voor gedraaid tot ongeveer 2 millimeter boven de uiteindelijke maat.

De tweede zijde

Daarna werd de as omgedraaid.

Opnieuw werd één zijde in de drieklauw geklemd, terwijl de andere zijde nu werd ondersteund met een bril.

Ook aan deze kant kon vervolgens een centergat worden aangebracht.

Vanaf dat moment beschikte de as aan beide uiteinden over een nauwkeurig centerpunt.

Daarmee kon hij tussen de centers worden opgespannen.

Dat is belangrijk, want zo kon de complete ronde as uiteindelijk vanuit één gemeenschappelijke hartlijn worden afgewerkt.

De onderas werd vervolgens over zijn volledige lengte op maat gedraaid.

Voor het exact op lengte maken was opnieuw een combinatie van drieklauw en bril nodig. Omdat niet alles in één opspanning bereikbaar was, moest dat werk in twee opspanningen gebeuren.

Langzaam veranderde het ruwe gietstuk zo in een nauwkeurig bewerkte onderas.

De vierkante blokken frezen

Daarmee waren we er nog niet.

Op de as zaten immers nog de twee vierkante blokken voor het onderwiel en het scheprad. Ook deze moesten nauwkeurig worden nabewerkt.

Voor dat gedeelte moest ik naar een CNC-specialist.

De onderas werd horizontaal tussen twee klemmen opgespannen. Die klemmen werden eerst zorgvuldig ten opzichte van de machine uitgericht.

Vervolgens moesten ook de vierkante blokken exact haaks ten opzichte van het machinebed worden gezet.

Dat was noodzakelijk om ervoor te zorgen dat alle zijvlakken uiteindelijk werkelijk gecentreerd ten opzichte van de hartlijn van de as kwamen te liggen.

Daarna konden de blokken één voor één met de CNC-frees worden nabewerkt.

Na het draaien en frezen was het resultaat precies wat ik nodig had:

een aluminium onderas met nauwkeurig bewerkte lagerplaatsen en twee correct gepositioneerde blokken voor het onderwiel en het scheprad.

Van modelmakerswerk naar molenbouw

Bij dit onderdeel kwamen eigenlijk verschillende perioden uit mijn loopbaan weer mooi bij elkaar.

Mijn ervaring als modelmaker gebruikte ik om het deelbare Cibatool-model te maken.

De kennis van het gieten was nodig om te bedenken waar koelblokken en opkomers moesten komen.

Het conventionele draaiwerk van Loek zorgde ervoor dat de as nauwkeurig en recht werd.

En uiteindelijk bracht CNC-bewerking de vierkante aansluitvlakken op maat.

Alles voor één onderdeel van mijn molen.

Dat is misschien ook precies waarom ik dit project zo interessant vond. Het was nooit alleen houtbewerking, alleen tekenen of alleen metaalbewerking.

Scheprad

Na de onderas kwam een van de meest karakteristieke onderdelen van de molen aan de beurt: het scheprad. Dit moest niet alleen op het origineel lijken, maar ook daadwerkelijk water gaan verplaatsen.

Het scheprad kreeg een diameter van 110 cm en een breedte van 10 cm. De schoepen werden 20 cm lang. Daarmee moest het water vanuit de vijver ongeveer 25 tot 30 cm omhoog worden gevoerd naar het hoger gelegen bassin achter de molen.

Omdat het scheprad voortdurend gedeeltelijk in het water staat, was de keuze van het materiaal belangrijk. Het moest sterk en vormvast zijn, maar vooral ook jarenlang tegen water en weersinvloeden bestand zijn.

Welk materiaal?

Om daar een goede keuze in te maken, ben ik in gesprek gegaan met Smolenaers BV in Nederweert. Samen hebben we vier mogelijke materialen bekeken: staal, cortenstaal, aluminium en RVS.

Staal was verreweg de goedkoopste oplossing. Voor een scheprad vond ik het echter minder geschikt. Het rad staat altijd gedeeltelijk in het water en omdat ik relatief dun plaatmateriaal wilde gebruiken, zou corrosie al snel een probleem kunnen worden. Dat zou betekenen dat het rad regelmatig behandeld en geschilderd moest worden.

Een tweede mogelijkheid was cortenstaal. Dit is een staallegering waaraan onder andere koper, fosfor, silicium, nikkel en chroom zijn toegevoegd. Aan de buitenzijde vormt zich een dichte roestkleurige oxidelaag, die het onderliggende staal grotendeels tegen verdere aantasting beschermt.

Voor constructies in de buitenlucht is dat een prachtig materiaal, maar permanent contact met water is een ander verhaal. Onder water blijft corrosie optreden. Juist omdat de schoepen en zijplaten maar uit dun materiaal zouden bestaan, vond ik dat risico te groot.

Daarna kwam aluminium in beeld. Dat roest niet zoals staal, maar vormt wel een oxidehuid. In een natte omgeving kan het materiaal daardoor wit uitslaan. Om het mooi te houden zou het dus gecoat moeten worden.

Ik heb daarvoor bij Cuypers in Weert een offerte aangevraagd. Technisch was het allemaal mogelijk, maar de totale kosten liepen behoorlijk op. Daarmee viel ook aluminium voor mij af.

Uiteindelijk bleef RVS over.

Dat was technisch gezien de beste combinatie van duurzaamheid, sterkte en onderhoud. Het materiaal kan langdurig in het water staan zonder dat ik mij voortdurend zorgen hoef te maken over roest. Het gedeelte dat onder water staat kan na verloop van tijd wel wat verkleuren, maar dat is eenvoudig te behandelen.

Mijn keuze stond daarmee vast:

het scheprad zou volledig uit RVS worden gemaakt.

Een sterke constructie

Bij het ontwerp wilde ik voorkomen dat het scheprad alleen uit een verzameling dunne plaatdelen zou bestaan.

Daarom heb ik de sintelstukken, de zijplaten van het scheprad, doorgetrokken tot over de volledige lengte van de schoepen. Ook de gordingen, de ronde hoepels die het rad zijn vorm en stevigheid geven, heb ik direct in de sintelstukken verwerkt.

Dat had verschillende voordelen.

Omdat het sintelstuk uit één geheel werd gemaakt, ontstonden er veel minder losse verbindingen. Bovendien konden in de overgangen grote afrondingen worden aangebracht. Scherpe binnenhoeken zorgen voor spanningsconcentraties, terwijl een ruime afronding de krachten veel beter over het materiaal verdeelt.

Daarmee werd het geheel aanzienlijk sterker.

De sintelstukken zijn vervolgens door Smolenaers BV uit RVS plaat gelaserd.

Ook de schoepen en de centrale koker werden uit plaat gelaserd en daarna in de juiste vorm gezet.

Alles voorbereid voor klinknagels

Ik wilde het scheprad niet volledig laten lassen.

Bij een traditionele molen horen zichtbare mechanische verbindingen en daarom leek het mij mooi om de plaatdelen met klinknagels aan elkaar te bevestigen.

In alle onderdelen liet ik daarom direct gaten van Ø 4 mm laseren. Dat had als voordeel dat alle gaten exact op de juiste plaats zaten en de onderdelen tijdens de montage automatisch ten opzichte van elkaar werden uitgelijnd.

Toen ik de onderdelen bij Smolenaers ophaalde, had ik eigenlijk een soort bouwpakket voor een scheprad.

Alle platen waren gesneden, gezet en voorzien van de benodigde gaten.

Nu moest ik ze alleen nog aan elkaar zien te krijgen.

En dat woordje alleen bleek nogal betrekkelijk.

Leren klinken

Ik had wel ervaring met allerlei constructietechnieken, maar een compleet RVS scheprad met traditionele klinknagels in elkaar zetten was toch weer iets anders.

Daarom wilde ik niet meteen op de definitieve onderdelen beginnen.

Eerst moest ik uitzoeken welke klinknagel daarvoor het meest geschikt was en vooral hoe ik een nette bolkop kon maken.

Voor het tegenhouden van de bestaande kop van de klinknagel had ik een passend gereedschap nodig. Ik vroeg daarom Loek Geenen om een beitel voor mij af te draaien.

In het uiteinde maakte hij het negatief van de bolkop van de klinknagel. Wanneer de klinknagel in die uitsparing werd gelegd, bleef de oorspronkelijke kop tijdens het klinken mooi in vorm.

Daarna begon het experimenteren.

Eerst maar eens wat proefstukjes

Voordat ik ook maar één klinknagel in het echte scheprad sloeg, maakte ik verschillende proefstukjes.

Met kleine aluminium plaatjes en een pneumatische hamer probeerde ik verschillende materialen en maten klinknagels uit.

Dat was vooral bedoeld om gevoel te krijgen voor het proces.

Hoeveel kracht heb je nodig?

Hoeveel materiaal moet er uitsteken om een tweede kop te vormen?

Hoe snel vervormt de nagel?

En misschien nog belangrijker: hoe voorkom je dat de plaat rondom de klinknagel vervormt?

Aluminium

De eerste proeven deed ik met aluminium klinknagels.

Die waren eenvoudig te verwerken. Aluminium is relatief zacht en met de pneumatische hamer kon ik snel een mooie tweede kop vormen.

Maar daarmee kwam meteen het nadeel naar voren.

Voor het scheprad vond ik ze simpelweg niet sterk genoeg.

Het scheprad zou continu in beweging zijn en de schoepen krijgen bij iedere omwenteling weerstand van het water. Ik wilde niet het risico lopen dat de verbindingen na verloop van tijd los zouden komen.

Aluminium viel dus af.

RVS

De volgende logische keuze waren RVS klinknagels.

Het scheprad was immers ook van RVS gemaakt.

Technisch leek dat een mooie combinatie, maar in de praktijk viel het tegen. De nagels waren zo hard dat ik er nauwelijks een nette kop aan kreeg.

Ik probeerde ze zelfs warm te klinken.

De nagels werden roodgloeiend gestookt, waarna ik opnieuw probeerde ze met de pneumatische hamer in vorm te krijgen.

Maar ook dat leverde niet het resultaat op dat ik wilde.

De koppen werden niet mooi genoeg en de hoeveelheid kracht die nodig was maakte de kans op beschadiging van de dunne RVS-platen te groot.

Ook deze optie ging dus van tafel.

Koper bleek de oplossing

Uiteindelijk kwam ik uit bij koperen klinknagels.

Dat bleek precies het materiaal dat ik zocht.

Koper is veel gemakkelijker koud te vervormen dan RVS. Met de pneumatische hamer kon ik gecontroleerd een mooie kop vormen zonder buitensporig veel kracht te gebruiken.

Tegelijkertijd zijn de klinknagels sterk genoeg voor deze toepassing.

Ook de combinatie met het RVS plaatmateriaal gaf voor mij geen reden om ervan af te zien. En er was nog een voordeel dat ik eigenlijk pas zag toen de eerste verbindingen gereed waren:

het zag er gewoon bijzonder mooi uit.

Het warme koper stak fraai af tegen het zilverkleurige RVS.

Daarmee waren de klinknagels niet alleen een technische verbinding geworden, maar ook een zichtbaar onderdeel van het scheprad.

En dat vond ik eigenlijk perfect bij een molen.

Moderne lasertechniek voor het maken van de onderdelen, gecombineerd met een verbindingstechniek die al eeuwenlang wordt gebruikt.

Klaar voor de montage

Na alle proefstukken stond de werkwijze vast.

De RVS delen waren door Smolenaers nauwkeurig gelaserd en gezet. Alle gaten zaten op hun plaats. Het speciale gereedschap voor het klinken was gemaakt en ik wist inmiddels welke klinknagels ik wilde gebruiken.

Koperen klinknagels van Ø 4 mm.

Nu kon het echte werk beginnen.

Sintelstukken, gordingen, schoepen en koker moesten één voor één worden samengesteld en met tientallen klinknagels permanent met elkaar worden verbonden.

Langzaam zou uit al die losse RVS-plaatdelen een compleet scheprad ontstaan.

Een scheprad met een diameter van 1,10 meter dat straks niet alleen onder in mijn molen zou draaien, maar ook echt moest doen waarvoor een poldermolen gebouwd is:

water naar een hoger niveau brengen.