Marietmolen

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.