Edelsteinschleiferei im Mittelalter

Die Gesamtausdehnung der Werkstatt lag vermutlich in einer Größenordnung von mehr als 10 x 5 m Grundfläche. Im Inneren war eine 1,6 m tiefe Grube von etwa 3 x 4 m ausgehoben. Entweder auf einem Holzboden über der Grube, oder auf Werkbänken an deren Rand waren die Arbeitsplätze der Schleifer. Das beim Schleifen verwendete Wasser lief in die Grube und sammelte dort den Schleifschlamm. Ohne Auffanggrube hätte der Werkstattboden schnell mit Schlamm bedeckt werden können.
Die farblich unterschiedlichen Sedimente in bestimmten Bereichen der Grube zeigen die getrennten Arbeitsplätze unterschiedlicher Arbeitsgänge auf: Zum Ebauchieren, Feinschleifen und Polieren wurden verschiedene Schleifsteine genutzt.
Vermutlich wurde auch der Arbeitsgang des Zuschlagens direkt an den Werkbänken bei oder über der Grube ausgeführt: Die scharfen, kleinen Bergkristallsplitter, die beim Zuschlagen sicher stark streuten, konnten zum Schutz von Schuhen und Füßen nicht auf dem Werkstattfußboden verbleiben, und wurden daher in die Grube gefegt.

Bei der Grabung wurden 3,3 kg Rohmaterial des Edelsteins gefunden. Wenn man bedenkt, dass dies nur jene Stücke sind, die unglücklich im Grubenschlamm oder der Latrine verlorengingen, oder in der Zeit der Auflassung der Werkstatt verschüttet wurden, dann kann man von einem Vielfachen der Menge ausgehen, die zur Betriebszeit der Werkstatt vorhanden war.
Im Mittelalter wurden Bergkristallobjekte aufgrund ihres klaren, glasähnlichen Aussehens und ihrer Seltenheit hoch geschätzt. Diese wurden häufig für sakrale und repräsentative Zwecke verwendet und waren in Kirchenschätzen, Schatzkammern und bei höfischen Sammlungen zu finden.
Die mineralogische Untersuchung der Kölner Funde erwies als Fundort der Kristalle die Alpen, besonders das Gotthardmassiv und Gebiete in der Nähe von Innsbruck. Weitere bedeutende Lagerstätten für hochwertige Kristalle hatten die Pyrenäen in Frankreich und Spanien; Monte Cervino und das Aosta-Tal in Italien; per Fernhandel kamen besonders erlesene Stücke auch aus griechischen Regionen, Indien und Sri Lanka.
Neben den Bergkristallen wurden auch vereinzelt andere Edelsteine verarbeitet, darunter durchscheinende Achate und gefleckter Jaspis.

Die erste Formgebung der Bergkristalle erfolgte in einer Schlagtechnik, die der steinzeitlichen Feuersteinbearbeitung nahe steht. (Bergkristall und Feuerstein sind sich in ihrem glasartigen Bruchverhalten ähnlich. Tatsächlich war Bergkristall bereits in der Steinzeit ein begehrtes Rohmaterial.) Durch die gezielte Abnahme von Abschlägen im Größenbereich von höchstens 2 bis 5 cm, meistens aber unter 1 cm, wurde das Werkstück in eine Rohform gebracht. Heutige Edelsteinschleifer sprechen vom "Formatieren". Die damaligen Werkzeuge entsprechen weitgehend den Werkzeugen, die in der Neuzeit für die Kristallverarbeitung eingesetzt werden: Eisenhämmerchen in verschiedenen Größen, die in Längsrichtung schwach gebogen sind. Beide Enden sind als schmale Querschneiden ausgeführt und gut gehärtet. Die Hammerschläge werden sehr gezielt direkt auf den Kristall ausgeführt. Die natürlichen Oberflächen der prismatischen Kristalle und die pyramidalen Endflächen wurden dabei konsequent abgetrennt, und der Rohling wird auf die ungefähre Größe der Endform gebracht.

Bei einer Druckretusche wird ein Werkzeug auf den Schlagpunkt am Kristall aufgesetzt, und die Schlagkraft erfolgt mit dem Hammer auf das Endstück des Werkzeugs. Die Kraft wirkt also indirekt ein, und kann mit großer Präzision eingesetzt werden. Als Material des Retuschierwerkzeugs wurden schon in der Steinzeit Geweihspitzen und Knochen genutzt. Im Mittelalter sind Meißel aus Kupfer oder Eisen denkbar. Man hat nagelartige Metallstifte gefunden, die für diesen Zweck in Frage kommen. Durch die Retuschen wurde der Rohling so bearbeitet, dass er der gewünschten Endform des Schmucksteins näher kam.

Die Retuschen des vorigen Arbeitsschrittes hinterließen auf der Steinoberfläche die Muschelgrate der einzelnen Absplitterungen. Das Ebauchieren trägt diese Arbeitsspuren ab, und verleiht dem Werkstück seine gewünschte Form. Das Werkstück wurde unter Zugabe von Wasser und eventuell noch Schleifzusätzen über einen groben, harten Schleifstein gerieben. Rotierende Schleifsteine kennen weder Theophilus noch die Kölner Werkstatt.
Die meistens recht kleinen Objekte mussten zum Schleifen mit einer Handhabe versehen werden, um sie sicher auf den Schleifsteinen bear- beiten zu können. Heute werden Edelsteine zum Schliff „aufgekittet“. Dazu werden sie mit einer Klebmasse auf einem Stab befestigt. Im Befund der Werkstattgrube fanden sich über 100 Knochen mit einer anhaftenden schwarzen, pechartigen Masse. Ein Rezept für diese Kittmasse (Tenax) überliefert Theophilus in einem anderen Zusammenhang, wo dieselbe Masse zum Treiben von Metallblechen verwendet wird:

Sandsteine mit mittlerer und feiner Körnung dienen dem Feinschliff. Das Ziel des Feinschlifft ist nicht mehr die Formgebung, sondern nur noch die Oberflächenbearbeitung.
Dicke Sandsteinplatten von über einem Quadratmeter waren fest in der Werkstatt installiert. Kleinere und noch feinkörnigere Sandsteine kamen in handlicher Größe von 20 x 20 cm vor. Als Nutzungsspuren zeichnen sich längliche Rillen von 3 bis 8 cm Breite ab, wie sie beim Schleifen von leicht gewölbten Oberflächen (Cabochonschliff) kennzeichnend sind. Oder es waren muldenförmige Eintiefungen, die für eine Zurichtung von kugeligen oder walzenförmigen Objekten sprechen.

Den Abschluss bildet eine intensive Oberflächenbearbeitung, mit der ein lichtspiegelnder Glanz erzeugt wurde. Dazu dienten Bleitafeln. Man hat feuchtes Ziegelmehl als Polierzusatz aufgestreut, und konnte damit den erwünschten Glanz der Schmucksteine erzielen. Neben dem von Theophilus beschriebenen Ziegelmehl sind aus jüngerer Zeit Zinnasche und Tripel als Polierzusätze bekannt.

Die Endpolitur erfolgte nach Theophilus auf Bockleder.

Einige Schmucksteine sollten so bearbeitet werden, dass sie von allen Seiten sichtbar sind. Dazu wurden sie längs mit einem dünnen Kanal durchbohrt und auf einen Schaft fixiert.
Den Anfang einer solchen Bohrung bildete eine Narbe durch gezieltes Picken mit Hämmern. In der kleinen Vertiefung wird ein metallener Nagel angesetzt, der mit vorsichtigen Hammerschlägen die Durchlochung vorantreibt. Sobald man den Mittelpunkt erreicht, arbeitet man in gleicher Weise von der anderen Seite. Oft zerbrachen die Edelsteine kurz vor der Fertigstellung. War die Durchlochung jedoch gelungen, musste der Kanal von innen geschliffen werden: Ein Kupferdraht von etwa 30 cm Länge musste durch das Loch passen, und mit Wasser und scharfkörnigem Sand als Schleifmittel erhielt die Bohrung ihren Grobschliff. Für den Feinschliff wurde erneut Ziegelmehl verwendet, während die Politur mit einem Bleidraht durchgeführt wurde.