Den Fraktal-Schraubstock verstehen

Wir alle kennen das. Wir sind alle weinend ins Bett gegangen und haben uns gewünscht, wir könnten unregelmäßig geformte Objekte für unsere kleinen Hobbyprojekte einspannen. Und seit Hand Tool Rescue's Video haben die meisten von uns gemerkt, dass wir umsonst geweint haben. Denn eine Lösung existiert tatsächlich. Und sie nennt sich 'Fraktalschraubstock'.

 

Was ist ein Fraktalschraubstock?

Ein Fraktalschraubstock könnte das coolste Werkzeug sein, von dem Sie nie wussten, dass es existiert. Er ist beeindruckend in seinem Design, seiner Konstruktion, seiner Bearbeitung und seiner Denkweise.

Nach Hand Tool Rescues Video, in dem Eric Tozzi einen Mantle and Co. Fraktalschraubstock aus den 1920er Jahren wunderschön restaurierte, beschlossen fast alle Zuschauer, dass sie einen haben wollten. Uns ging es nicht anders. „Wo kann ich einen Fraktalschraubstock kaufen?“, suchten wir wochen-, monate-, jahrelang – ohne wirklichen Erfolg.

Um die Frage zu beantworten: Ein Fraktalschraubstock unterscheidet sich von seinem eher langweiligen Vetter, dem normalen Tischschraubstock, da er nicht nur blockartige Teile, sondern praktisch alles in jeder beliebigen Form greifen kann.

Seltsame unregelmäßige Formen? Kein Problem. Blubberige Gussteile, die vorbearbeitet werden müssen? Klar. Ein Gummiei, das ein oder zwei Löcher braucht? Mit Leichtigkeit. Für Leute wie Sie und mich bedeutet ein Fraktalschraubstock also keine verrückten, improvisierten Schraubstockbacken mehr für einmalige Arbeiten – diese wunderschöne antike Kreation kann alles.

 

Die Entstehungsgeschichte des Fraktalschraubstocks

Es macht uns traurig, dass es nicht viele zu kaufen gibt. Aber noch trauriger macht es uns, dass diese wunderschöne Kreation über 100 Jahre (100!) existierte, ohne dass viele davon wussten. Man kann von einer verpassten Wendel des Glücks sprechen...

 

Einige der Zeichnungen aus Patent Nr. US1059545A

Die Ursprungsgeschichte des Fraktalschraubstocks ist schwer nachzuvollziehen. Die frühesten Informationen, die wir finden konnten, reichen bis zum Originalpatent von 1913 zurück, das von Paulin Karl Kunze als „Vorrichtung zum Herstellen eines intimen Kontakts mit, zum Ergreifen oder Spannen von Körpern beliebiger Form“ eingereicht wurde. Und wir gehen davon aus, dass dies die erste ihrer Art war.

1922 nutzte Mantle & Co. das Patent, um sie herzustellen und zu verkaufen, und nannte sie Mantle Vise.

Doch 1928 verkaufte Mantle & Co. alle Rechte, Muster, Vorrichtungen (und alles andere) für den Schraubstock an die United States Automatic Box Machinery Co. aus Boston. Und laut Vintage Machinery wurde er dann als "Boston Automatic Vise" vertrieben.

 

Der fraktale Vater

Was wir heute als Fraktalschraubstock kennen, war ursprünglich der Mantle Vise… und dann der Boston Automatic Vise. Der Übergang vom Boston Automatic zum Fraktalschraubstock ist, wie ein Großteil seiner Geschichte, ziemlich schwer nachzuvollziehen.

Was wir jedoch wissen, ist, dass der Begriff „Fraktal“ erst in den 1970er Jahren vom Fraktalvater und französischen Mathematiker Benoit Mandelbrot geprägt wurde.

Das bedeutet, dass zum Zeitpunkt der Patentanmeldung die komplexe Mathematik hinter Fraktalen noch in ihren Anfängen steckte und noch nicht wirklich durchdacht worden war. Bedeutet das also, dass die Ursprungsgeschichte des Mantle Vise uns am Herzen liegen könnte? Ganz bestimmt. Es könnte sehr wohl Ingenieurskunst und Maschinenbau in seiner reinsten Form sein: eine kreative Lösung für ein frustrierendes Problem. 

Und seien wir ehrlich, es war auch eine Menge Bearbeitung ... 30 handgesponnene (oder gefeilte) doppeltschwalbenschwanzförmige Bögen. Damals gab es keine CNC-Maschinen!

Vielleicht sind sie deshalb so lange unter unserem Radar geblieben...

 

Was macht ein Fraktal zu einem Fraktal?

Wir werden nicht so tun, als würden wir alle Feinheiten von Fraktalen in der Mathematik verstehen. Sie sind buchstäblich (Bilder von) Chaos… d.h. ein einfacher Prozess, der immer wieder in einer fortlaufenden Rückkopplungsschleife wiederholt wird. Aber ihre Theorie war eine geniale Wendung für die Wirtschaft, die Astronomie, die Informatik und möglicherweise auch für den bescheidenen Schraubstock.

 Das chaotisch aussehende Mandelbrot-Fraktal | Quelle

Theorie beiseite, für uns relevant ist, dass Fraktale als Formen definiert sind, die ein sich wiederholendes, selbstähnliches Muster enthalten. Diese Muster können identisch oder nur ähnlich sein. Und wenn man hinein- oder herauszoomt, sollten sie dem „Basismuster“ ähneln.

Doch wie viele Entdeckungen baute die Fraktalentdeckung auf den Erkenntnissen derer auf, die vor ihr kamen. Lassen Sie uns also einen genaueren Blick darauf werfen.

 

Der Fraktalvater und Co.

Der Begriff „Fraktal“ wurde, wie ich bereits erwähnte, in den 1970er Jahren vom Vater der Fraktale, Benoit Mandelbrot, geprägt. Er hat seine Entdeckung jedoch nicht einfach aus dem Nichts gezaubert. Seine Theorien wurden über Hunderte von Jahren von vielen anderen Mathematikern weiterentwickelt – und Fraktale selbst existierten tatsächlich schon lange vorher. (Dies werden wir in Kürze genauer untersuchen)

Ein bekanntes Fraktal ist das Sierpiński-Dreieck, benannt nach dem polnischen Mathematiker Wacław Sierpiński. Es ist ein großes gleichseitiges Dreieck, aus dessen Mitte immer wieder kleinere gleichseitige Dreiecke ausgeschnitten werden. Sehen Sie die Selbstähnlichkeiten?

Sierpiński machte viele wichtige mathematische Entdeckungen und war einer der ersten Mathematiker, der sich mit den Eigenschaften des Dreiecks beschäftigte. Daher der fraktale Name.

Dank nnart und ihrer Informationen zur Geschichte der Fraktale können wir sehen, auf welche Theorie der Fraktalschraubstock sich möglicherweise stützte.

Mathematiker	Datum	Entdeckung
Gottfried Leibniz	1650 - 1700	Entdeckt die Selbstähnlichkeit
Karl Weierstraß	1872	Erfindet die Weierstraß-Funktion
Georg Cantor	1883	Entdeckt das Cantor-Mengen-Fraktal
Henri Poincaré und Felix Klein	1880er	Schaffen selbstinverse Fraktale
Helge von Koch	1904	Erstellt und präsentiert die Koch-Schneeflocke
Wacław Sierpiński	1915	Erfindung des Sierpiński-Dreiecks
Pierre Fatou und Gaston Julia	1918	Untersuchen iterative Funktionen und Dynamiken
Felix Hausdorff	1918	Erschafft das Maß der Hausdorff-Dimension
Paul Levy	1938	Schafft die Levy-C-Kurve
Benoit Mandelbrot	1960er	Entwickelt eine kohärente Fraktaltheorie in einer Reihe von Artikeln
Benoit Mandelbrot	1975	Prägt den Begriff Fraktal
Loren Carpenter	1980	Erste gerenderte Fraktallandschaft

Wenn wir also wissen, dass der Mantle Vise in den 1920er Jahren entstand und wir annehmen, dass er der erste seiner Art war, dann war die verfügbare Theorie …

*Scannt die Zeitleiste... sucht jede Entdeckung... hält bei etwas Interessantem inne...*

 

Das Cantor-Mengen-Fraktal

Es ist schwer, Ähnlichkeiten zwischen den meisten Fraktalen und dem Fraktalschraubstock herzustellen. Aber nicht bei der Cantor-Menge.

Georg Cantor war ein in Russland geborener Mathematiker, der eine Reihe wichtiger mathematischer Entdeckungen machte, darunter die Mengenlehre und das Konzept der transfiniten Zahlen. Kurz gesagt, besagt dies, dass es mehr als eine Art von Unendlichkeit gibt (z.B. haben unzählbare reelle Zahlen eine andere Unendlichkeit als zählbare natürliche Zahlen... äh... ja... verwirrend).

Der Beweis für dieses Konzept ist das Cantor-Mengen-Fraktal. (Das eigentlich von Henry Smith entdeckt und dann von Georg Cantor populär gemacht wurde)

Das Cantor-Mengen-Fraktal

Es funktioniert mit einer Linie der Länge 1. Wenn wir das mittlere Drittel entfernen, bleiben zwei Längen von ⅓ übrig, die wir mit 2 bezeichnen können.

Wenn wir dann das mittlere ⅓ der neuen Linien entfernen und diese mit 3 bezeichnen, können wir ein sich selbst ähnliches Muster erkennen. Und wenn wir dies unendlich oft wiederholen, wird immer etwas übrig bleiben. (Wenn Sie mehr über das Cantor-Mengen-Fraktal lesen möchten, können Sie dies hier tun)

Nun, die dahinterstehende Theorie ist nicht so relevant, nur das Aussehen. Denn verglichen mit den chaotischen Bildern anderer Fraktale können wir nicht die einzigen sein, die die Ähnlichkeiten zwischen dem Cantor-Mengen-Fraktal und dem bescheidenen Fraktalschraubstock sehen.

 Cantor-Menge vs. Schraubstock

Sie mögen absolut keinen Bezug zueinander haben oder die Entstehung des Schraubstocks in keiner Weise beeinflusst haben. Aber die Zeitlinien stimmen überein, und sie sehen sich ein wenig ähnlich. Also... wer weiß.

Aber wenn die mathematische Theorie nicht einflussreich war, vielleicht hat etwas anderes das großartige Ingenieurdenken inspiriert. Schauen wir uns an, was das gewesen sein könnte.

 

Praxisbeispiele für Fraktale

Obwohl Mandelbrot den Begriff „Fraktal“, der auf dem lateinischen Wort „fractus“ (gebrochen oder fragmentiert) basiert, in den frühen 70ern prägte, existierten Fraktale schon lange vorher in unserem Körper, in der Kunst und ähm… im Brokkoli… Tatsächlich ist die Natur voller Fraktale.

 Das Romanesco-Brokkoli-Fraktal

Pflanzen und Blätter (z.B. Farne) haben interne fraktale Netzwerke, die Nährstoffe transportieren, um Wachstum und Ernährung zu unterstützen – genau wie unsere und die Atmungssysteme von Tieren. Ananas enthalten Fraktale. Schneeflocken auch. Sogar Bäume, Flüsse, Küstenlinien, Berge und Muscheln sind Beispiele für Fraktale. Sie sind also überall.

Eines der vielen Fraktale der Natur!

Viele technologische Entwicklungen haben die Natur nachgeahmt, vielleicht hat das das kluge technische – oder mathematische – Denken inspiriert. Wir werden es nie erfahren…

Aber genug des Hintergrunds. Es ist Zeit, sich anzusehen, wie ein Fraktalschraubstock tatsächlich funktioniert.

 

Wie ein Fraktalschraubstock funktioniert

Wie hängt das Konzept eines Fraktals mit dem Fraktalschraubstock zusammen? Nun, falls Sie es noch nicht bemerkt haben, der Fraktalschraubstock verfügt über eine Reihe gestapelter Bögen, wobei jeder Bogen zwei kleinere Bögen mit halbem Durchmesser enthält.

(Im Video von Hand Tool Rescue hat der Mantle Vise 30 einzelne Bögen, mit 8 Oberkiefer-Bögen. Neuere Kreationen haben jedoch weniger – und einige biegen sich sogar anstatt zu schwenken! Wenn Sie Ihren eigenen in 3D drucken möchten, lesen Sie diesen Artikel.)

Unsere Interpretation des Fraktalschraubstocks. Nur die 4 Bögen der obersten Ebene.

Also, ja, 30 Bögen, von denen 8 Backen sind. Im Falle des Mantle Vise sind alle doppelt schwalbenschwanzförmig, so dass sie unabhängig schwenken können und, wenn der Schraubstock schließt, praktisch jede Anordnung um jedes Objekt herum greifen können.

Natürlich unterscheiden sich neuere 3D-gedruckte Versionen vom originalen Fraktalschraubstock, aber sie sind im Wesentlichen sehr ähnlich.

(FYI: Der Mantle Vise verwendet eine Madenschraube, während Teaching Tech Stopper verwendet, um ein Überdrehen und Zerlegen des Bogens zu verhindern.)

Wenn Sie eine der 3D-Konstruktionen oder sogar das Video von Hand Tool Rescue gesehen haben, können Sie deutlich erkennen, wie komplex (und beeindruckend) es gewesen wäre, dies mit Drehbänken und/oder Feilen herzustellen.

 

Die Vor- und Nachteile von Fraktalschraubstöcken

So erstaunlich sie auch sind, Fraktalschraubstöcke haben ihre Grenzen. Und bevor wir uns diese ansehen, erinnern wir uns noch einmal an ihre Wunder, damit wir nie vergessen, wie erstaunlich sie sind.

Greift, wo andere abrutschen

Wie das ursprüngliche Patent direkt besagt, ist der Fraktalschraubstock eine „Vorrichtung zum Herstellen eines intimen Kontakts mit, zum Ergreifen oder Spannen von Körpern beliebiger Form“. Und das ist er auch…

Herkömmliche Werkbankschraubstöcke sind in ihrer Haltekraft begrenzt. Ein Fraktalschraubstock nicht. Ein Fraktalschraubstock übt eine gleichmäßige Spannkraft über alle Kontaktbögen aus, sodass er ungleichmäßige oder asymmetrische Objekte halten kann, die Ihr üblicher Schraubstock (mit flachen Backen) nicht halten kann.

Tatsächlich konzentrieren sich bei unregelmäßigen Objekten, die in einem langweiligen Schraubstock gehalten werden, die Kräfte auf kleine Bereiche und erhöhen das Beschädigungsrisiko. So kann Ihr Fraktalschraubstock nicht nur ungewöhnliche, sondern auch empfindliche Objekte halten.

Schau, du kannst sogar Drachen halten! (Auf eigene Gefahr)

Wie ein fraktaler Endpunkt (es gibt keinen)

*Zieht die rosarote Brille ab* Aber ja, so toll sie auch sind, perfekt sind sie nicht. Und bevor wir sie wirklich auseinandernehmen, fangen wir mit ihrer Verfügbarkeit an... oder dem, was davon übrig ist, denn sie sind heutzutage sehr schwer zu finden.*

Sie waren schwer herzustellen und schwer zu transportieren, was gut der Grund gewesen sein könnte, warum sie im Keim erstickt wurden, bevor sie die Welt erobern und zum Lieblings-Fingerquetsch-Spielzeug jedes Maschinenbauers werden konnten.

*Update 2025: Sie waren schwer zu finden… aber nicht mehr…

Lockern, bevor du festziehst

Ein weiterer Nachteil könnte die Anzahl der „beweglichen Teile“ sein. Im Vergleich zu einem herkömmlichen Schraubstock hat ein Fraktal-Schraubstock mehr bewegliche Teile. Und damit sich die Bögen frei bewegen, sodass sie richtig klemmen, musst du möglicherweise etwas mehr Wartung durchführen.

Langsam, aber nicht ganz so sicher

Wie die meisten Schraubstöcke sind Fraktal-Schraubstöcke nicht besonders schnell zu bedienen. Und sie sind auch nicht die präzisesten. Gleichmäßig, ja. Aber präzise? Nö. Im Vergleich zu Block-Schraubstockbacken gibt es auch keine riesige Klemmkraft. Wenn du also gehofft hast, deine Initialen in deinen Lieblings-Tannenzapfen zu schnitzen, dann… nun ja… wirst du am Ende ein bisschen staubig sein.

Die Rettung besteht darin, dass nicht alle von uns schnelle, präzisionsintensive Produktionsarbeiten erledigen. Und auch keine Tannenzapfen personalisieren möchten. Für die Hobbybastler, die dies lesen, ist ein Fraktal-Schraubstock mehr als ausreichend für all die Einzelstücke und alltäglichen Tischlerarbeiten, die du so machst. Du wirst keine Schwierigkeiten haben, ihn zum Gravieren, Feilen oder zum Halten deines Lieblingsschraubendrehers zu verwenden.

 

Wo man einen Fraktalschraubstock kaufen kann

Das ist die Frage, die allen auf den Lippen liegt. Und lange Zeit hatten wir wirklich keine gute Antwort.

Antike Fraktalschraubstöcke, wie der Mantle Vise, sind immer noch sehr schwer zu bekommen – weshalb so viele Leute ihre eigenen in 3D drucken.

Adam Savage suchte einen und fand dann einen auf Alibaba, und es gibt dort jetzt mehrere. Es gibt auch potenzielle Möglichkeiten, bei Fractal Vise und Steve Lindsay zu kaufen.

Allerdings hat das MetMo-Team hart gearbeitet. Wir waren alle von diesen wunderbaren Konstruktionen fasziniert. Und nachdem wir zum ersten Mal eine gesehen hatten, muss man sagen, dass es ein kleines Feuer in uns entfacht und uns eine Frage auf die Stirn gestempelt hat: Könnten wir selbst eine bauen? Nach Monaten des Zeichnens, Testens, Fingerkneifens, Fingerausstreckens und des Infragestellens unserer eigenen Existenz haben wir eine gebaut. Und sie ist ziemlich cool, wenn wir das selbst sagen dürfen.

Wenn Sie mehr über den MetMo Fraktal-Schraubstock erfahren möchten, finden Sie ihn hier.

Fraktale Begeisterung überall

Ja, Fraktalschraubstöcke lagen einige Jahre lang ziemlich brach. Aber sie erleben jetzt ein Wiederaufleben der Beliebtheit. Und aufgrund ihrer begrenzten Verfügbarkeit werden die Leute kreativ mit ihren eigenen Versionen und verleihen ihnen ihre eigene kreative Note. Manche bauen sie aus Holz!

Tatsächlich werden die Prinzipien des Fraktalschraubstocks auf neue Gegenstände angewendet. Und wer könnte ihr Potenzial besser zeigen als der Restaurator des Mantle Vise selbst, Hand Tool Rescue.

Lassen Sie mich Ihnen seine Einführung in den... Fraktal-Stuhl vorstellen.

Ein perfektes und scheinbar einzigartiges Beispiel dafür, wie man alte Zeichnungen mit glänzenden neuen modernen Techniken verbinden kann.

Mehr über den Fraktal-Stuhl können Sie hier nachlesen oder das Video von Hand Tool Rescue hier ansehen.

 

Ein großer, blau-angelaufener Daumen hoch

Fraktalschraubstöcke bekommen von uns definitiv den Daumen hoch. Viele von uns sind sich einig: Es wäre ein Privileg, ein so wichtiges und erstaunliches Stück antiker Ingenieurskunst und Mechanik in den Händen zu halten – selbst wenn es die Finger einklemmt. Im Moment freuen wir uns jedoch, unsere Interpretation davon zu teilen.

Als kleine Randnotiz: Mit dem MetMo Driver und dem Pocket Driver haben wir unser Bestes getan, alte Techniken wiederzubeleben und ihnen ein Facelift für das 21. Jahrhundert zu verpassen.

Falls Sie interessiert sind, finden Sie hier einige Details zur Produktion der Driver:

• Driving deep into the details (des MetMo Driver)
• Ein hochmoderner Blogbeitrag (mit vielen Videos darüber, wie wir die Griffe herstellen)

Bis zum nächsten Mal!