Es gibt wohl keine andere Form der Metallbearbeitung, die so häufig Widerhall in der Lyrik fand. Vom Rat, das Eisen zu schmieden, solange es heiß ist, bis zum geflügelten Begriff des Umschmiedens von Schwertern zu Pflugscharen reicht die Bandbreite hunderter sprachlicher Verwendungen. Diese Vielfalt zeigt bereits zwei Dinge auf. Erstens: Das Schmieden ist eine sehr alte Technik. Zweitens: Sie ist technisch so bedeutsam, dass sie weit über den Metallbereich hinaus wirkte und wirkt.

Tatsächlich ist das gezielte „Kneten“ von heißem oder kaltem Metall bis heute eine der wichtigsten Umformtechniken überhaupt. Denn dabei wird eine mitunter unförmige Rohmetallmasse nicht nur geformt, sondern ihr inneres Gefüge verändert.

Vor etwa 8.000 Jahre begann der Mensch damit, Metalle zu verwenden. Kaum jünger ist das Schmieden. Denn die einzigen Metalle, die unseren Vorfahren damals über Jahrtausende hinweg zur Verfügung standen, waren solche, die in der Natur in gediegener Form vorkamen – ferner Metalle aus Meteoriten.

Um diese unförmigen Materialien zu nutzbaren Werkzeugen, Schmuckstücken oder anderen Gegenständen umzuformen, blieb den damaligen Menschen nichts anderes übrig, als buchstäblich rohe Gewalt anzuwenden: Man drosch so lange mit Steinen und ähnlichen harten Gegenständen auf das kalte Metall ein, bis es unter den Schlägen langsam eine andere Form annahm.

Diese Technik, das sogenannte Kaltschmieden, fand und findet jedoch seine Grenzen beim Material und der zur Verfügung stehenden Kraft. Damals konnten auf diese Weise lediglich relativ weiche Metalle wie Gold, Kupfer und Silber derart bearbeitet werden. Schon bei Eisen aus Meteoriten wurde das Kaltverformen ungleich schwieriger.

Spätestens, als der Mensch schließlich die ersten simplen Hochöfen zur Gewinnung verschiedener Metalle, darunter Eisen, entwickelt hatte, entstand daher die Technik des Warmschmiedens – und damit die wahrscheinlich wichtigste Bearbeitungstechnik für Metalle über mehrere Jahrtausende hinweg.

Nicht nur ermöglichte es das Warmschmieden, erstmals Metalle wirksam aus umgebendem Material zu trennen. Es schuf ebenso die Grundlage, um insbesondere Stahl herstellen und mit ihm arbeiten zu können. Zudem ist es dadurch möglich, mehrere Metallteile auf molekularer Ebene miteinander zu verbinden.

Zwar entstanden vor allem während der Industrialisierung noch viele weitere Umformtechniken. Ebenso nutzte der Mensch schon ähnlich früh das Gießen. Speziell auf Eisen bzw. Stahl bezogen war das Schmieden jedoch die bedeutendste technische Entdeckung der Menschheit.

Nutzen unsere Vorfahren anfangs noch steinerne Werkzeuge, um Metalle zu schmieden, verstanden sie rasch, wie viel mehr Optionen und Langlebigkeit möglich waren, wenn die Schmiedewerkzeuge ebenfalls aus Metall bestanden. In der Bronzezeit waren zunächst Hämmer und Ambosse aus diesem Metall. Dieses wurde zirka 2.800 Jahre vor der Gegenwart in der Früheisenzeit (respektive Hallstattkultur) durch Eisen bzw. Stahl ersetzt.

Doch ganz gleich, woraus Hammer und Amboss bestehen, auf einer technischen Ebene dient das Schmieden gleich mehreren Gründen:

1. Ur- und Umformen:
   Durch die Auftreffenergie des Hammers wird das Metall an dieser Stelle nach den Seiten verdrängt. Das Werkstück wird dadurch im Verlauf des Schmiedens einerseits allmählich dünner und bedeckt andererseits eine größere Fläche.

Durch gezieltes Schmieden lässt sich der Gegenstand auf diese Weise zudem in seine endgültige Form bringen – die mitunter keine weiteren (spanabhebenden) Verfahren mehr benötigt. Beim Warmschmieden benötigt dies deutlich weniger Kraftaufwand, da hier die Rekristallisationstemperatur überschritten wurde. Dadurch ist das Metall sehr weich und selbst daumendicker Stahl kann händisch gebogen werden.

2. Gefügeveränderung:
   Immer, wenn der Hammer auftrifft, sorgt er für eine örtliche Verdichtung des Gefüges. Bis zu einer gewissen Tiefe (in Abhängigkeit vom Metall, der Werkstückdicke und der Auftreffenergie) wird die kristalline Struktur des Metalls durch den Hammerschlag ineinander getrieben. Die Kristallabstände verringern sich, zudem wird das Gefüge feinkörniger. Dadurch wird das Metall deutlich zäher – eine wichtige Werkstoffeigenschaft.

Als (mitunter unerwünschter) Nebeneffekt wird der Gegenstand durch das Schmieden automatisch erwärmt, selbst wenn er zu Arbeitsbeginn eiskalt war. Wird der Prozess übertrieben, ohne das Metall zwischendurch (erneut) zum Glühen zu bringen, kann und wird das Metall reißen.

3. Reinigung und Homogenisierung:
   Rohes Metall ist vielfach sowohl mit Fremdstoffen verunreinigt (etwa, wenn es als „Eisenluppe“ aus dem Brennofen kommt) als auch insgesamt noch wenig homogen. Durch das Schmieden und gegebenenfalls andauernde Falten eines Werkstücks erfolgt ein ganz ähnlicher Prozess wie beim Kneten eines Brotteiges: Die Bestandteile werden gleichmäßig verteilt, wodurch das Metallstück eine einheitliche Beschaffenheit erhält.
4. Verbindung:
   Praktisch sämtliche Techniken des Schweißens sind neuzeitlicher Natur. Allerdings gab es bereits frühzeitig den Bedarf, zwei metallische Werkstücke oder Flächen eines Werkstücks untrennbar miteinander zu verbinden. Etwa, wenn ein Metall erst zum Blech und dieses zu einem Rohr geschmiedet wurde. Insbesondere beim Warmschmieden mit sehr hohen Temperaturen ist es möglich, das sogenannte Feuerschweißen zu betreiben: Die sich überlappenden Enden werden so lange ineinander geschmiedet, bis ihre Kristallgitter sich miteinander verbinden.

Das bedeutet, speziell im Gegensatz zum Gießen wird beim Schmieden das Metall hinsichtlich verschiedener Eigenschaften verändert. Zwar kann nicht jedes Metall aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung geschmiedet werden – sehr prominent etwa Gusseisen.

Wo es jedoch möglich ist, gestattet das Schmieden das feine Einstellen von Werkstoffeigenschaften und ist daher insbesondere mit den Verfahren der gezielten Wärmebehandlung ein wichtiger Schritt, um einen perfekt zum jeweiligen Anspruch passenden Metallgegenstand anzufertigen.

Die meisten Metalle werden in glühendem Zustand geschmiedet. Doch ebenso werden bis heute Schmiedetechniken genutzt, bei denen das Werkstück – technisch betrachtet – kalt bleibt. Konkret sind hierbei Temperaturen ober- und unterhalb der legierungsspezifischen Rekristallisationstemperatur gemeint.

Ganz grob lässt sich Folgendes sagen:

• Warmschmieden benötigt deutlich weniger Kraft, gestattet einen viel größeren Umformungsgrad und verändert nach dem Abkühlen die Werkstoffeigenschaften nur geringfügig.
• Kaltschmieden benötigt mehr Kraft, kann nicht so stark umformen, dadurch aber werden die Werkstückeigenschaften, speziell an der Oberfläche, verändert.

Heutzutage wird das Kaltschmieden insbesondere genutzt, um eine stark verfestigte Oberfläche oder ein eher dünnes Metall mit geringer Duktilität zu erzeugen. Dadurch werden unter anderem der Härtegrad und die Streckgrenze signifikant erhöht.

Beispielsweise werden die Schneiden von Sensenklingen schon seit Jahrhunderten kalt gehämmert („gedengelt“), damit sie länger ihre Schärfe halten. Ebenso werden sehr hochwertige Feuerwaffen-Läufe kalt gehämmert, weil sie dadurch weniger schwingen und somit eine höhere Präzision aufweisen. Außerdem halten deutlich mehr Schüsse aus, ohne zu verschleißen.

Ein dunkler Raum, in einer Ecke ein Schmiedefeuer. In einer Hand hält der Schmied mit einer Zange ein glühendes Metallstück, in der anderen einen Hammer. Mit unzähligen hochfrequent klingenden Schlägen wird das Metallstück ganz allmählich zu einem Gegenstand gedroschen – sei es ein krud geformter Nagel oder ein Hufeisen.

Diese Beschreibung dürfte nicht nur das sein, was sich Laien am Ehesten unter dem Schmieden vorstellen, sie ist gleichsam diejenige Vorgehensweise, die bis in die Industrialisierung hinein die bedeutendste Form des Schmiedens war.

Technisch gesehen handelt es sich hierbei um eine Variante des Freiformschmiedens – konkret das manuelle Freiformschmieden. Freiform bedeutet, es gibt hier keinerlei vorgegebene (Negativ-) Form, in die das Metallstück durch Schmieden hineingedrückt wird. Alles hängt von der Formgebung des zur Verfügung stehenden Ambosses sowie etwaiger zusätzlicher Werkzeuge ab – und sehr viel Übung und Erfahrung.

In großen Maßstäben kommt das manuelle Freiformschmieden heute nicht mehr zum Einsatz. Dagegen sprechen Dinge wie:

• Zeitaufwand je Einheit,
• Wiederholgenauigkeit und
• Fachkräftebedarf.

Tot ist das händische Schmieden jedoch definitiv nicht. Bis heute behält es drei signifikante Nischen:

1. Reenactment und experimentelle Archäologie: Hierbei werden alte Schmiedetechniken entweder zur Bewahrung von Bräuchen oder zum Erforschen früherer Herangehensweisen genutzt.
2. Manufakturfertigung: Speziell im Bereich von Scheidwaren gibt es nach wie vor hohes Interesse an gänzlich manuell, mitunter in jeglicher Hinsicht traditionell gefertigten Messern, Scheren und anderen Gegenständen. Diese werden vor allem wegen ihrer Einzigartigkeit und den durch die Arbeitsweise erzielbaren Qualitäten geschätzt.

Hobbymäßiges Schmieden: Rund um den Globus frönen zigtausende Menschen dem Schmieden als private Leidenschaft. Manuelles Freiformschmieden hat recht geringe Einstiegskosten, obwohl gerade Ambosse überraschend teuer sind, gestattet jedoch eine enorme Vielfalt.

Einen Hammer stundenlang zu schwingen, ist nicht nur sehr ermüdend und kräftezehrend, sondern limitiert die Größe der Werkstücke signifikant. Schon im Spätmittelalter nutzte man daher andere verfügbare Kraftquellen, um Hämmer anzutreiben.

Den Anfang dabei machte der sogenannte Schwanzhammer. Hierbei wird eine Nockenwelle mit einem Wasserrad verbunden. Diese Nocke drückt einen Hebelarm nach unten, an dessen anderem Ende ein schwerer Hammerkopf befestigt ist, der sogenannte Bär. Dreht sich die Nocke weiter, fällt der Bär hinab, wodurch eine hämmernde Krafteinwirkung entsteht.

Während der Industrialisierung entstanden weitere Optionen, um Hämmer maschinell anzutreiben. Genutzt wurden nicht nur Federn, wodurch eine größere Schlagkraft entstand, sondern ebenso dampfbetriebene regelrechte Rammen (der originäre „Dampfhammer“) sowie mit pneumatischen („Lufthammer“) sowie hydraulischen Kolben bestückte Systeme.

Bis heute werden solche Techniken genutzt:

• im privaten und kunstgewerblichen Schmieden
• beim industriellen Herstellen großer und größter Teile

Gerade im Bereich der hydraulischen Pressen werden damit heutzutage extrem große Teile hergestellt, etwa bei Schiffsmotoren.

Zwischen hochwertigen Motorkolben, Schrauben, Muttern und Axtköpfen gibt es heute einen enormen Bedarf für wiederholgenau hergestellte Schmiedeprodukte, die sich in kurzen Zeiten und enormen Stückzahlen anfertigen lassen.

Bei den meisten geschmiedeten Gegenständen darf man daher heute davon ausgehen, dass sie hochindustrialisiert im Gesenk geschmiedet wurden. Hier sind sowohl Amboss („Untergesenk“) als auch Hammer („Obergesenk“) vorgefertigte Negativformen des späteren Endprodukts. Je nach Größe und Zielsetzung sind sie entweder gänzlich geschlossen oder seitlich offen, um ein Bearbeiten von Endlos-Halbzeugen zu ermöglichen.

Die Herangehensweise ist immer die gleiche:

• Das Rohmaterial entspricht hinsichtlich seines Volumens typischerweise exakt dem Raum innerhalb von Ober- und Untergesenk oder ist etwas größer.
• Nach dem Einlegen werden die beiden Gesenke mit hoher Kraft aufeinandergedrückt, wodurch das Rohmaterial den Weg des geringsten Widerstandes geht und in Form gepresst wird.
• Je nach exakter Technik entsteht ein gratloses oder gratbehaftetes Werkstück, das insbesondere bei hochpräzisen Gesenkformen mitunter keinerlei Nachbearbeitung mehr benötigt.

Zwar ist das heute die bedeutendste industrielle Schmiedetechnik in der Großserienfertigung. Allerdings ist das Gesenkschmieden deshalb keine brandneue Technik. Schon vor zirka 5.500 Jahren wurden ähnliche Techniken mit manuell betriebenen Hämmern genutzt. Zwischen Antike und zirka Dreißigjährigem Krieg war es zudem die wichtigste Technik zur Münzprägung.

Selbst beim Kaltschmieden ist es mitunter nötig, das Werkzeug zwischendurch zum Glühen zu bringen, um Spannungen abzubauen. Beim Warmschmieden sprechen wir je nach Metall und Zielsetzung von Temperaturen deutlich über 1.000 Grad Celsius, die notwendig sind (wobei das Feuerschweißen die höchsten Temperaturen verlangt).

In der Praxis werden an das Schmiedefeuer daher folgende Ansprüche gestellt:

1. Es muss in der Lage sein, die benötigten Temperaturen zu erreichen und zu halten.
2. Es muss mitunter unerwünschte Bestandteile des Ausgangsmetalls entfernen.
3. Es darf höchstens kontrolliert Bestandteile in das Metall einbringen.

Über weite Teile wurde hierfür Holzkohle genutzt und wird es im Hobbybereich bis heute. Durch den Verkohlungsprozess entsteht ein recht reiner Kohlenstoff – der durch den anstrengenden und gefährlichen Beruf des Köhlers erkauft wurde. Ferner wurde der Bedarf speziell im frühneuzeitlichen Europa so groß, dass in vielen Gebieten Urwälder nahezu komplett gerodet wurden.

Spätestens ab der Industrialisierung wich man daher großmaßstäblich auf Kohle aus. Insbesondere die Erfindung der Kokskohle (aufgrund des stark reduzierten Schwefelgehalts) war hierbei unglaublich bedeutsam. Ohne sie hätten niemals die extremen Metallmengen der Industrialisierung gefertigt werden können.

Heutzutage werden, nicht zuletzt umwelt- und preisbedingt, immer häufiger sogenannte Gas-Essen verwendet. Hier wird die Hitze also über ein brennbares Gas erzeugt. Unter anderem hat das den Vorteil einer sehr einfachen und gleichsam hochpräzisen Temperatursteuerung. Durch die Verwendung keramischer oder vulkanischer Kugeln lässt sich zudem eine ähnliche rundum-Bettung „in der Glut“ erzielen wie bei herkömmlichen Brennstoffen.

Nicht zuletzt spielt Elektrizität eine immer größere Rolle: Unter anderem durch Induktion können Metalle mittlerweile ganz ohne Brennstoffe auf die nötigen Temperaturen gebracht werden – wodurch nicht nur ein „Schmiedefeuer“ ohne jegliche Flammen möglich wird, sondern ein Schmieden ohne CO₂– und sonstigen Schadstoffausstoß.

Bildquellen:

Bild 1: stock.adobe.com © Ermolaeva Olga
Bild 2: stock.adobe.com © bukhta79
Bild 3: stock.adobe.com © aro49
Bild 4: stock.adobe.com © Ermolaeva Olga
Bild 5: stock.adobe.com © Rainer Fuhrmann
Bild 6: stock.adobe.com © virtualghost
Bild 7: stock.adobe.com © Seventyfour
Bild 8: stock.adobe.com © MaxSafaniuk
Bild 9: stock.adobe.com © sandsun
Bild 10: stock.adobe.com © ivandanru