Schweiz: Findige Köpfe Innovationen aus der Schweiz prägen weltweit Technik und Leben

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In der Schweiz fehlen nutzbare Rohstoffe. Einzig elektrische Energie aus Wasserkraft steht in ausreichendem Masse zur Verfügung. Zwei Drittel der Landesfläche sind nicht für die Landwirtschaft geeignet. Um dennoch Wohlstand zu schaffen, vertrauten (und vertrauen) Schweizer vor allem ihrem Erfindergeist.

Eine Vielzahl technischer Geräte und Einrichtungen sind für uns inzwischen geradezu selbstverständlich. Unser ganzes Leben baut darauf. Doch worauf basiert diese Technik? Wer hatte die zündende Idee? Seit wann können wir überhaupt erst von dieser oder jener Technik profitieren?

Einhergehend mit dem Jubiläum des SMM, zeigt ein Blick in die ersten 200 Jahre des industriellen Zeitalters, dass eine Vielzahl an Schweizer Erfindern und Entwicklern mit ihren Ideen die Technik weltweit geprägt haben. Geht es darum, Innovationsgeist zu beweisen, haben Schweizer allen Grund, stolz zu sein. Einige – eher zufällig herausgegriffene – Beispiele belegen die Innovationskraft und die Beharrlichkeit, mit der Schweizer Erfindergeist die Welt bis heute prägt.

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Wege ebnen und Brücken bauen

Als zu Beginn des 20. Jahrhunderts zunehmend Automobile Strassen und Wege eroberten, störte sich unter anderem der damalige Fürst von Monaco an den immensen Staubwolken, die Automobile aufwirbelten. Dies erwähnte er im Gespräch mit dem damaligen Modearzt der «Hautevolee» Dr. Ernst Guglielminetti. Geboren in Brig hatte sich Ernst Guglielminetti in seiner beruflichen Laufbahn vor allem mit der Lungenfunktion und mit Lungenkrankheiten befasst. Zudem untersuchte er bei Aufenthalten in Indonesien exotische Tropenkrankheiten. Bei diesen Studien hatte er gesehen, dass die Böden in indonesischen Hospitälern meist mit Teer eingestrichen waren, um sie einfacher reinigen zu können. Daran erinnernd schlug er in Monaco vor, auch Strassen mit Teer einzustreichen, um den Staub zu binden und zu verfestigen. Das erwies sich bei einem Test im Jahr 1902 auf einem kurzen Strassenabschnitt als rundum erfolgreich. In den folgenden Jahren wurden zunehmend Strassen mit Teer bestrichen. Dr. Ernst Guglielminetti referierte in zahlreichen Ländern Europas zu seiner Erfindung und wurde als «Dr. Goudron» bekannt.

Die bis zum Jahr 1979 mit einer Spannweite von 1000 Metern längste Hängebrücke der Welt, die im Jahr 1931 errichtete George Washington Bridge in New York, ist das Ergebnis Schweizer Ingenieurskunst. Der in Feuerthalen bei Schaffhausen geborene Othmar H. Ammann hat sie konstruiert und berechnet. Er hatte an der ETH in Zürich Bauwesen studiert und sich auf Brückenbau spezialisiert. Im Jahr 1904 wanderte er nach Amerika aus und war über viele Jahre an unterschiedlichen Projekten zum Brückenbau beteiligt, die er massgeblich prägte. Er leitete in den 1930er-Jahren das Ingenieurbüro Ammann & Whitney, das mit zeitweise über 1000 Beschäftigten weltweit Brücken, Autobahnen, Flughafenterminals und Tunnel projektierte und verwirklichte.

Vom Roh- zum Werkstoff

Aluminium als heute sehr weit verbreiteter und vorteilhafter Werkstoff ist noch sehr jung. Erst im Jahr 1886 entwickelten ein Franzose und ein Amerikaner ein technisch und wirtschaftlich sinnvolles Verfahren, mit Gleichstrom das Metall in der Schmelzflusselektrolyse aus Tonerde in heissem, flüssigem Kryolith zu lösen und Aluminium abzuscheiden. Auf der Suche nach einem Standort für eine industrielle Anlage entschieden sie sich für Neuhausen am Rheinfall. Die speziell gegründete Aluminium Industrie AG, (heutige Alusuisse) verwirklichte dort im Jahr 1888 die weltweit erste Aluminiumhütte, weil ausreichend günstiger Strom aus Wasserkraft zur Verfügung stand. Auf dem Weg zu heutigen Verpackungsfolien aus Aluminium bewies wiederum ein Schweizer, Alfred Gautschi, überlegenen Erfindergeist. Ihm gelang es im Jahr 1905 erstmals, durch wiederholtes Übereinanderlegen dünner Folien im Walzwerk Aluminiumbleche ohne Risse bis zu einer Dicke von weniger als 0,01 mm zu walzen.

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Das Herstellen von Stahl durch Frischen mit Sauerstoff in industrieller Grössenordnung geht ebenfalls auf Innovationen aus der Schweiz zurück. Der Schweizer Metallurge Robert Durrer konnte bereits in den 1930er-Jahren nachweisen, dass sich durch das Einblasen von Sauerstoff in glühendes Eisen in einem Konverter hochwertiger Stahl erzeugen lässt. Gemeinsam mit der österreichischen Stahlwerke AG verwirklichte er zu Beginn der 1950er-Jahre die ersten Sauerstoff-Einblaskonverter, um Stahl in industriell grossen Mengen zu erzeugen. Diese Technik wurde zunächst als Linz-Durrer-Verfahren, später allgemein als Linz-Donawitz-Verfahren (benannt nach dem Standort einer zweiten Versuchsanlage im österreichischen Donawitz) bezeichnet.

Die Welt der Kunststoffe wurde massgeblich von dem Genfer Pierre Castan geprägt. Als Beschäftigter eines Zürcher Herstellers für Dentalprodukte suchte er Ende der 1920er-Jahre nach einem für Zahnersatz geeigneten Werkstoff. Dabei entdeckte er beinahe zufällig Epoxidharze. Deren Vorteile sind eine grosse Härte, dreidimensionale Stabilität und – nach dem Aushärten – physiologische Unbedenklichkeit. Sie werden inzwischen vor allem in der Luftfahrt, bei medizinischen Geräten und bei Sportgeräten in grossen Mengen für Faser-Verbundwerkstoffe sowie in der Elektrotechnik und Elektronik als Vergussmassen, eingesetzt. Bereits im Jahr 1946 hatte das Basler Chemieunternehmen Ciba Geigy erste Produkte unter der Bezeichnung «Araldit» vorgestellt.

Energisch für Energie und Antrieb

Von einer wegweisenden Innovation des Winterthurers Alfred J. Büchi im Jahr 1905 profitieren bis heute Energieerzeuger und Verbrennungsmotoren. Er hatte sich den Aufbau und die Funktion eines Turboladers erdacht und patentieren lassen. Die wesentliche Idee dabei war, zusätzliche Verbrennungsluft in den Brennraum einzublasen und die Energie aus den Abgasen zum Antrieb des Gebläses zu nutzen. Bereits ab dem im Jahr 1923 produzierte Brown Boverie & Cie (BBC) in Baden Turbolader in Serie. Diese trugen vor allem bei Autos mit Holzvergaser dazu bei, die Leistung deutlich zu steigern. Inzwischen sind nahezu sämtliche Otto- und Dieselmotoren für Automobile, Lastkraftwagen, Schienenfahrzeuge und Schiffe mit Turboladern ausgestattet. Auch die oft bei Pkw genutzten Druckwellenlader (Comprex) ersann Alfred J. Büchi. BBC hat diese vor allem in den 1980er-Jahren perfektioniert und in Serie produziert. Aktuell werden elektrisch angetriebene Turbolader, die bei bis zu 300 000 min^-1 Drehzahl arbeiten, weltweit führend vor allem von der Fischer Spindle AG in Herzogenbuchsee perfektioniert. Sie dienen dazu, Brennstoffzellen mit ausreichend Luft und somit Sauerstoff zu versorgen. Speziell die Luftfahrt erhofft sich, mit Brennstoffzellen- und Wasserstoffantrieben künftig klimaneutral zu werden.

Das Prinzip der Turbolader, Luft oder andere Gase zu verdichten, nutzten Ingenieure bei BBC bereits in den 1930er-Jahren, um einen mehrstufigen Verdichter zu verwirklichen. Aus ihm entwickelten sie später die weltweit erste Gasturbine, mit der sie Stromgeneratoren antrieben. Im Jahr 1941 präsentierte BBC die weltweit erste Lokomotive mit Gasturbinenantrieb.

Auch bei Antrieben für Fahrzeuge mit Wasserstoff als Energieträger haben Schweizer Innovationskraft und Ingenieurskunst Pionierarbeit geleistet. Aufgrund seiner umweltfreundlichen Abgase und einer nahezu unendlichen Verfügbarkeit gilt Wasserstoff in Fachkreisen als der Energieträger der Zukunft. Allerdings ist er schwierig zu handhaben und zu transportieren. Deshalb entwickelten findige Verfahrenstechniker bereits in den 1970er-Jahren ein Verfahren, bei dem Wasserstoff mit Toluol gebunden und bei Bedarf wieder getrennt wird. Diese Idee griffen Schweizer Forscher am damaligen Eidgenössischen Institut für Reaktorforschung (heute Paul-Scherrer-Institut) in den 1980er-Jahren auf. Mit grossen Mengen Strom, die in der Schweiz wirtschaftlich und umweltfreundlich aus Wasserkraft erzeugt werden, erschien das Verfahren zum Binden von Wasserstoff lohnend. So entwickelten die Spezialisten im Jahr 1984 erstmals einen Reaktor, der den zu Methylzyklohexan gebundenen Wasserstoff wieder herauslöste und für einen Verbrennungsmotor zur Verfügung stellte. Allerdings ist die Anlage derart schwer und gross, dass sie allenfalls auf Lastkraftwagen eingesetzt werden kann. Im Jahr 1984 verwirklichten Schweizer Techniker den ersten mit Wasserstoff betriebenen und betriebsfähigen Lkw der Welt.

Den Weg vom Hochrad zum heute üblichen Fahrrad ermöglichte die Erfindung des Aarauer Ingenieurs Hans Renold. Bereits um 1880, als sich in England Fahrräder mit zwei gleichen, kleinen Rädern verbreiteten, konstruierte er erstmals die heute noch genutzte, stabile, über lange Zeit verschleissfrei arbeitende Rollenkette. Dabei werden breite Glieder mit Bolzen in die Hülsen schmalerer Glieder gesteckt und mit Sicherungsplatten gehalten, um eine endlose Kette zu bilden.

Von der manuellen zur automatisierten Fertigung

Zahlreiche heute übliche und selbstverständliche Einrichtungen in spanenden Fertigungsbetrieben gründen auf den Ideen und Konstruktionen des Schweizers Johann Georg Bodmer. Bereits im Jahr 1786 geboren gilt er als einer der grossen Pioniere im Maschinenbau. Nach einer Lehre zum Mechaniker betrieb er im badischen St. Blasien zunächst eine mechanisierte Spinnerei und später eine Gewehrfabrik. Seine späten Jahre verbrachte er in England. Dort entwickelte und konstruierte er erstmals unter anderem Zahnrad- und Portalfräsmaschinen, Langhobel und Karusseldrehmaschinen, die allesamt patentiert wurden. Kurz vor seinem Tod, zurück in Zürich, konstruierte er eine richtungsweisende Spezialdrehmaschine. Auf dieser Entwicklung gründete sein Enkel Gottfried Reishauer sein erstes Industrieunternehmen. Neben Werkzeugmaschinen entwickelte Johann Georg Bodmer auch Werkzeuge, beispielsweise nachschleifbare Gewindebohrer, sowie unterschiedliche «Automatisierungseinrichtungen» zum mechanisierten Transport von Bauteilen in einer mechanischen Fertigung von einer Werkzeugmaschine zur nächsten.

Einen wesentlichen Beitrag zur automatisierten Fertigung leistete die Starrfräsmaschinen AG in Rorschach. Bereits im Jahr 1935 verwirklichten deren Techniker erstmals einen mechanischen Taster, der auf einer Drehmaschine den Konturen eines Musterbauteils folgte. Hydraulisch wurden die Bewegungen auf die Maschinenschlitten übertragen. Diese Maschinen wurden als Kopierdrehmaschinen bezeichnet. Nach einigen Verbesserungen durch Spezialisten der Georg Fischer AG in Schaffhausen – das betraf unter anderem das Schrägbett – bewährten sich diese automatisiert arbeitenden Drehmaschinen in der Serienfertigung in aller Welt.

Auch bei Werkzeugen haben Schweizer herausragenden Erfindergeist bewiesen. Dazu gehört beispielsweise das nach wie vor weltweit häufig eingesetzte Spannmittel für zylindrische Werkzeuge, die Spannzange ER. Entwickelt wurde sie vom Schweizer Fritz Weber, Tüftler und Maschinenbauer aus Leidenschaft. Zunächst fertigte er mit seinem Unternehmen Rego-Fix Besenhalter, kurze Zeit später auch Sondermaschinen, beispielsweise zum Abfüllen von Joghurt und zum Schneiden von Käselaibe. Um die eigene mechanische Fertigung zu optimieren, ersann er Anfang der 1970er-Jahre die Spannzange ER. Sie wurde im Jahr 1992 in die Norm DIN 6488 aufgenommen und weltweit standardisiert. Zur Jahrtausendwende bewiesen Techniker bei Rego-Fix AG, Tenniken, ihre Innovationskraft. Sie verwirklichten das hydraulisch-mechanische Spannsystem pwRgrip. Es vermeidet wiederholtes Erwärmen und Abkühlen von Werkzeugaufnahmen wie bei Schrumpffuttern. Somit arbeitet es über nahezu beliebig viele Spannzyklen ohne Verschleiss.

Bilder und Informationen aus: Beiträge der Schweiz zur Technik, Festschrift zum Jubiläum 700 Jahre Eidgenossenschaft, Herausgeber Stiftung Eisenbibliothek, Schaffhausen, der Georg Fischer AG, Schaffhausen, und der SIG Schweizerische Industriegesellschaft Holding AG, Neuhausen am Rheinfall; Olynthus Verlag für verständliche Wissenschaft und Technik, Oberbozberg, 1991.

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