Geschichtlicher Überblick zur Entwicklung der Metallbearbeitung

Beitrag zur Technikgeschichte (8)


Wissenschaftlicher Aufsatz, 2009
35 Seiten

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis.

Vorwort

Geschichtlicher Überblick zur Entwicklung der Metallbearbeitung

Werkstoffe, Werkzeuge, Materialbearbeitungsverfahren bzw. -techniken vom Anbeginn bis in das zwanzigste Jahrhundert unserer Zeitrechnung

Übersicht über elektrotechnologische Verfahren

Thesen zur elektrochemischen Metallbearbeitung (ECM) und zu den

elektrotechnologischen Kombinationsverfahren (EC-KV)

Darstellung der Wirkmechanismen der EC-Kombinationsverfahren

Einordnung der elektrotechnologischen Verfahren

Symbolik der elektrotechnischen Verfahren

Verfahrensdarstellungen der elektrotechnologischen Verfahren

Literatur

Vita des Autors

Veröffentlichungen des Autors

Abstract

Vorwort.

Bekannterweise wird als Metallverarbeitung die Herstellung und Bearbeitung geformter Werkstücke aus Metallen nach vorgegebenen geometrischen Bestimmungsgrößen (unter Einhaltung bestimmter Toleranzen und Oberflächengüten) und deren Zusammenbau zu funktionsfähigen Erzeugnissen bezeichnet. Die Metallverarbeitung ist also ein Teilbereich der Fertigungstechnik.

Geläufig wird die Metallverarbeitung in den unterschiedlichsten Sparten von Industrie und Handwerk von der Schmuckherstellung über den Werkzeug- und Formenbau bis zum Fahrzeugbau, Maschinenbau, Schiffbau und Brückenbau betrieben.

Unterscheidet wird nach spanabhebenden (Bohren, Drehen, Fräsen, Schleifen, Sägen, Gewindeschneiden, Gravieren, Stanzen, Ätzen, etc.), nicht spanabhebenden (Schmieden, Biegen, Walzen, Ziehen, Prägen, Punzieren, Treiben, Gießen, etc.) und verbindenden (Schweißen, Löten, Kleben, etc.) Verfahren der Metallverarbeitung oder nach der Art des Metalls (z. B. Schwermetall, Leichtmetall, Nichteisenmetall und Edelmetall).

Auf dies geht die vorliegende Arbeit ein und vermittelt Anwendungsbeispiele von den Anfängen der Materialbearbeitung bis hin zu den modernen elektrotechnologischen Metallbearbeitungsverfahren.

Geschichtlicher Überblick zur Entwicklung der Metallbearbeitung.

Das absolute Alter der geschickten Werkstoffbearbeitung wird auf etwa 2 bis 2,6 Millionen Jahre geschätzt. Hingegen liegt die Geburt der meisten metallischen sowie daraus gefertigter Werkzeuge in der Zeit zwischen dem 8. und 6. Jahrtausend v. u. Z.

Erster Werkstoff für Werkzeuge war der Stein, danach wurden Werkzeuge aus den Werkstoffen Bronze und Eisen gefertigt. Die Entwicklungsgeschichte, besonders die der Werkstoffbearbeitung, wird in Werkstoff bestimmende Zeitabschnitte gegliedert, wie „Steinzeit“, Bronzezeit“, „Eisenzeit“.

Die Metallbearbeitung in der Periode der Herausbildung und Entwicklung der gesellschaftlichen Produktion, d. h. von den ältesten Zeiten bis zum Ende des 4. Jahrtausends v. u. Z. und in der Periode der Entstehung und Herausbildung der Handwerksproduktion, also vom 4. Jahrtausend v. u. Z. bis zum 5. Jahrhundert u. Z. erfolgt mit sehr einfachen Geräten.

Es waren unter anderem folgende Arbeitsmittel: zuerst Faustkeile, Steinhämmer und Steinsägen, später Ahlen, Nadeln, Klingen, Schaber, Keile, Meißel, Hämmer, Dorne, Bohrer, Zangen, Sägen, Gesenke aus Kupfer, Bronze, Eisen und Stahl.

Als Metallbearbeitungsverfahren und Materialverarbeitungstechniken waren unter anderem verbreitet: Schmelzen, Gießen, Schmieden, Pressen, Prägen, Gravieren, Zisilieren, Punzen, Löten, Ziehen, Versilbern, Vergolden, Rollen, Nieten, Treiben, Lochen, Stanzen, Trennen, Schleifen.

In einer Zeittafel mit dem Titel: „Werkstoffe und Werkzeuge sowie Materialbearbeitungsverfahren bzw. -techniken in der Zeit vom Anbeginn bis zum fünften Jahrhundert unserer Zeitrechnung“ wird dies an Hand einer Auswahl von Werkstoffen, Werkzeugen und Metallbearbeitungsverfahren bzw. -techniken, basierend auf dem am Ende des Artikels angegebenen Schrifttum, weiter untersetzt.

Daraus ist zu ersehen, daß die Verwendung von Metallen für Werkzeuge zunächst eine untergeordnete Bedeutung hatte. Aus der Verknüpfung von Erz bzw. Metall und Feuer konnte sich die Überlegenheit des Metallwerkzeuges durchsetzen. Die Schmiede der frühen Eisenzeit mussten trotzdem einen mühevollen Weg gehen, um zu einem einsatzfähigen Werkzeug, zum Beispiel einer Axt aus Eisen zu kommen. Ausdruck für das relativ hohe Niveau der Handwerkstechniken und der Materialbearbeitung im Altertum sind die sieben Bau- und Kunstwerke der antiken Welt, die „Sieben Weltwunder“.

Beispielgebend für das große Können der Schmiede des Altertums, besonders der im Vorderen und Mittleren Orient sowie im Fernen Osten, ist die Herstellung von Damaszener Stahl.

Von nicht geringerer Bedeutung ist die Fertigung der eisernen Säule von Delhi (Kutubsäule).

Sie ist ein eindruckvolles Zeugnis der metallurgischen Fähigkeiten und der Schmiedekunst der Hindu. Die Gesamthöhe dieser Säule beträgt 7,3 Meter; sie hat eine Masse von 6,5 Tonnen. Ihr Durchmesser beträgt am Unterteil 416 Millimeter und verjüngt sich auf 295 Millimeter am Oberteil. Sie besteht aus 99,17 Prozent reinem Eisen; der Phosphorgehalt beträgt 0,114 Prozent und der Schwefelgehalt nur 0,006 Prozent. Dies zählt auch heute noch als metallurgische Spitzenleistung.

Während der Periode der sich entwickelnden Handwerksproduktion, die Zeit vom 5. bis 15. Jahrhundert, entwickelten sich vornehmlich die Bronze- und Eisengießerei sowie die Schmiedekunst.

Auf dem Gebiet der Werkstoffbearbeitung zeichneten sich erst nach dem 13./14. Jahrhundert Fortschritte in der Produktivität dieser Verfahren ab. So entstanden erste, mechanische Drathziehvorrichtungen, wie sie in dem von dem hervorragenden italienischen Metallurgen Vanuccio Biringuccio (1480 bis 1539?) verfassten Werk „Della pirotechnica Libri X, delle minere e metalli“ dargestellt ist, wo ein Wasserrad eine Kurbel antreibt, die bei jeder zweiten halben Umdrehung den Draht durch eine Ziehplatte zieht.

Bis zur Renaissance hatten sich die Metallbearbeitungstechniken in einer sehr großen Vielfalt entwickelt, wofür die Berufsspezialisierung der Metallbearbeitung bezeichnend ist.

Einen großen Anteil an der Vervollkommnung vieler Metallbearbeitungsinstrumente hat der Renaissance-Ingenieur Leonardo da Vinci (1852 bis 1519) mit seinen Entwürfen für Bohrmaschinen, Pressen, Hammer- und Walzwerke, Schleifmaschinen, Einrichtungen zum Feilenhauen, Bohren, Zylinderbearbeiten. Eine Realisierung dieser Vorschläge erfolgte aber erst ab Mitte der Periode der Manufakturproduktion (15. bis erste Hälfte des 18. Jahrhunderts).

Über diese Verbesserungen schrieb auch schon Vannoccio Biringuccio in seiner “Pyrotechnica“ (1540) – in deutscher Übersetzung: „Die zehn Bücher von der Feuerwerkskunst, in denen ausführlich alle verschiedenen Erzarten behandelt sind sowie auch, was zu ihrer Bearbeitung gehört, ferner, was das Schmelzen, oder Gießen der Metalle anbetrifft, und alles, was dem verwandt.“ - und Georgius Agricola (1494 bis 1555) in seinem Hauptwerk „De re metallica“ (1556) – in deutscher Übersetzung: „Die zwölf Bücher vom Berg- und Hüttenwesen.“.

Die „Pirotecnica“ ist das erste der Metallurgie gewidmete Buch überhaupt. In ihr findet man auch die erste genaue Beschreibung von der Farbänderung beim Härten von Stahl. Dieses Werk widerspiegelt zusammenfassend, gleichsam enzyklopädisch, den Stand der angewandten Naturwissenschaften und der Technik seiner Zeit.

Die „De re metallica“ ist nach Bernal wahrscheinlich die beste jemals verfasste technische Abhandlung, da darin nicht nur Minerale und Metalle beschrieben, sondern auch die Praxis und Ökonomie des Bergbaus betrachtet werden.

Sowohl Agricola wie auch Biringuccio gelten als diejenigen Schriftsteller, deren Werke das Fundament der metallurgischen Wissenschaft gelegt haben.

Und für die Periode der Herausbildung der mechanischen Produktion, d. h. die zweite Hälfte des 18. Jahrhunderts bis in die 70er Jahre des 19. Jahrhunderts, wurde durch die Nutzung der Dampfmaschine die Antriebstechnik allerorts revolutioniert, kurz gesagt: an die Stelle der „Muskelkraft“ trat die „Maschinenkraft“.

An den Maschinenbau war damit die Forderung gestellt, neue, größere und leistungsstärkere Maschinen zu bauen und von der Metallbearbeitung wurde gleichzeitig eine erhöhte Präzision gefordert.

Anfänglich (1760) lagen die Zylindertoleranzen nach der Bearbeitung bei Fingerdicke. John Wilkinson erreichte 1775 auf seinem Ausbohrwerk für eine Lichte Weite von 1270 Millimeter Toleranzen von der Dicke eines alten Schillingstückes. Hundert Jahre später gestatten zum Beispiel Whitworths (1803-1887) Meßeinrichtungen auf hundertstel bzw. tausendstel Millimeter und um 1885 sogar hunderttausendstel zu messen.

Das letzte Drittel des 19. Jahrhunderts und das erste Drittel des 20. Jahrhunderts waren gekennzeichnet durch die technische Vervollkommnung der klassischen Methoden der Werkstoffbearbeitung. Herauszustellende Leistungen der Metallbe- und Verarbeitungstechniken nach 1850 bis in die Mitte des 20. Jahrhunderts waren meist auf Weltausstellungen (erstmals 1851 in London) zu sehen.

Mit Beginn des 20. Jahrhunderts erfolgte im Maschinenbau zum Beispiel die Werkstoffbearbeitung ausschließlich noch durch spanende Metallbearbeitungsverfahren: Drehmaschinen 44 Prozent, Hobel-, Stoß- und Fräsmaschinen 15 Prozent sowie Schleif-, Schraubenschneidmaschinen und dergleichen 20 Prozent.

Der Begriff „Fertigungstechnik“ setzte sich ab 1920 mehr und mehr durch. Grundlage dafür bildete auch die Ausstrahlung des 1904 in Berlin begründeten ersten fertigungstechnischen Lehrstuhl Deutschlands, des Ordinariat für „Werkzeugmaschinen und Fabrikbetriebe“. Er begründete damit auch die Technikwissenschaft „Fertigungstechnik“.

Eine erste Verfahrensgliederung ist im VDI-Jahrbuch von 1936 enthalten, wobei die „Fertigung“ in spanende und spanlose Formung sowie Form bindende, Oberflächen behandelnde und Gefüge verändernde Arbeitsverfahren aufgegliedert wird.

Nach dem 2. Weltkrieg kam es besonders zur Entwicklung der unter dem Begriff „Elektrotechnologien“ bekannten progressiven Fertigungsverfahren, wie elektrothermische Verfahren, Elektrostrahlverfahren, elektrochemische Verfahren, elektromechanische Verfahren (Tafel 2: Übersicht über elektrotechnologische Verfahren). Die Grundvoraussetzungen dieser Bearbeitungsverfahren schuf vor über 170 Jahren Michael Faraday (1791 bis 1867) in den Jahren 1833/1834 durch seine Arbeiten auf dem Gebiet der Stoffumsetzung bei Elektrolysevorgängen („Faraday Gesetze“).

Und mit den aufgenommenen Thesen zur elektrochemischen Metallbearbeitung (ECM) und zu den elektrotechnologischen Kombinationsverfahren (EC-KV), Seiten __ bis __, sollen die nachhaltige Einflussnahme in der modernen Metallfertigung herausgestellt werden.

Werkstoffe, Werkzeuge, Materialbearbeitungsverfahren bzw. -techniken vom Anbeginn bis in das zwanzigste Jahrhundert unserer Zeitrechnung.

v. u. Z.:

100 000 Verwendung von rohen Steinwerkzeugen, ersten primitiven

Hilfsmitteln,

bis 50 000 Haushaltgeräten und Jagdwaffen

nach 40 000 Verwendung von bearbeiteten Steinwerkzeugen und ersten Beilen beginnt

um 20 000 Steinsägen treten auf

um 18 000 Knochennadeln werden eingesetzt

um 10 000 gediegene Kupferperle datiert den Beginn der Metallnutzung

vor 8 000 Steinhämmer mit Stiel werden geschaffen

8 000 bis 6 000 Bearbeitung der gediegenen Metall Gold, Silber, Kupfer setzt ein

etwa 5 000 Beginn der der Kupfermetallurgie in Vorderasien

6 000 bis 4 000 Schmelzen, Gießen, Schmieden kommt auf, Eisenperlen, Eisenamulette,

Eisenmesserklingen werden gefertigt

um 4 000 Hartlöten in Ägypten und Mesopotamien in Anwendung,

primitive Kupferäxte kennen die Ägypter, Eisen etabliert sich bei ihnen

und im sumerischen Ur

3 745 Golddrahtherstellung ist im Orient bekannt

um 3 500 Schmelzschweißen von Blei ist bekannt, Nägel werden benutzt und

Pflüge sind im Einsatz

um 3 400 in Ur wird Hartlöten beherrscht, Bleilöten in der El-Obeid-Kultur

breitet sich aus

um 3 000 Fiedel-Drehbank, Bronze-Werkzeuge, z. B. Keile (Ägypten), Sichern

(Vorderer Orient), Bronze-Waffen (weit verbreitet) sind in Anwendung,

Kaltbearbeitung von Meteoreisen kommt auf

2 800 Ketten werden gefertigt (Ägypten), älteste Lötung einer Sibervase

2 650 Grabeinlagen der Prinzessin Schubad bestätigen hohe Kunst der Gold-

und Silberschmiede für reine Metalle und ihre Legierungen

2 600 Schatz des Priamos weist glanzvolle Leistungen der Schmiedetechnik

an einem Diadem mit 12 271 gelöteten Kettengliedern und über 4 000

goldenen Blättern nach

um 2 500-2 000 Beginn der Eisengewinnung, Einsatz des Blasebalges fängt an,

Weichlöten von Gold, Silber, Kupfer und Bronze wird beherrscht

um 2 000 Feuer- oder Hammerschweißen bei der Eisenbearbeitung beginnt

um 1 500 Schmiede verwenden Hammerschweißung (Kleinasien)

um 1 470/1 475 älteste Abbildung für fortgeschrittenen Blasebalg entsteht, Nachweis ist

Wandmalerei im Grab des ägyptischen Stadthalters Rekhmara

um 1 340 Eisendolche werden poliert

1 200 bis 900 Eisen wird wohlfeilstes Metall und beginnt die Bronze zu besiegen

1 000 Stahl wird zuerst im Orient bekannt, Indischer Wutzstahl wird zu

Schwertern verarbeitet

Tafel 1: Werkstoffe, Werkzeuge, Materialbearbeitungsverfahren bzw. -techniken vom

Anbeginn bis in das zwanzigste Jahrhundert unserer Zeitrechnung.

um 800 Wikinger stellen Kettenhemden her, Erzgießer Glaukos von Chios

erfand Schweißen von Eisen nach Herodots, Pausanias (um 450 v. u. Z.)

722/705 Eisenschatz des Königs Sargon II, Großkönig von Babylon, Assyrien

wächst in der Palaststadt Dur-Scharrukin auf 160 000 Kilogramm, u. a.

gehören feuergeschweißte eiserne Ketten dazu

700 Feilen sind bekannt, erste Münzprägungen beginnen (Türkei)

669 Eisenlöten wird erfunden

um 600/580 „Hängende Gärten der Semiramis“, eines der sieben Weltwunder der

Antike erhalten geschweißte Bleibehälter

525 Römer führen die Fesselkette ein

500 Scheren werden genutzt (Griechenland),

Eisengewinnung, -bearbeitung und –verwendung breitet sich auch über

ganz Europa aus, Werkzeugverbesserungen beim Schmieden und in der

Metallbearbeitung treten auf

um 280 Koloss von Rhodos (Weltwunder der Antike), Höhe: 36 m, Masse 200 t

mit eisernem Stützgerüst errichteten Schmiede der Rhodier

Nach 100 Quintus Curtius Rufus berichtet über die Wertschätzung des indischen

Stahls durch die Römer

79 feuergeschweißte Rohrleitung existiert in Pompeji

56 Cäsar erwähnt eiserne Ankerketten der Veneter

42/37 Prunkbarke des römischen Kaisers Tiberius besaß feuergeschweißten

414 kg Anker

[...]

Ende der Leseprobe aus 35 Seiten

Details

Titel
Geschichtlicher Überblick zur Entwicklung der Metallbearbeitung
Untertitel
Beitrag zur Technikgeschichte (8)
Autor
Jahr
2009
Seiten
35
Katalognummer
V142312
ISBN (eBook)
9783640509355
ISBN (Buch)
9783640509614
Dateigröße
1331 KB
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Metallbearbeitung, Elektrotechnologien, ECM, EDM, Laserbearbeitung, Elektronenbearbeitung, EC-Kombinationsverfahren
Arbeit zitieren
Dipl.-Ing. (FH), Dipl.-Ing., Dr.-Ing. Wolfgang Piersig (Autor), 2009, Geschichtlicher Überblick zur Entwicklung der Metallbearbeitung, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/142312

Kommentare

  • Noch keine Kommentare.
Im eBook lesen
Titel: Geschichtlicher Überblick zur Entwicklung der Metallbearbeitung


Ihre Arbeit hochladen

Ihre Hausarbeit / Abschlussarbeit:

- Publikation als eBook und Buch
- Hohes Honorar auf die Verkäufe
- Für Sie komplett kostenlos – mit ISBN
- Es dauert nur 5 Minuten
- Jede Arbeit findet Leser

Kostenlos Autor werden