7. Der Werkstoffwandel Im Vergleich
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Philipp Hassinger Zwischen Evolution und Revolution Der Werkstoffwandel im Flugzeugbau KIT Scientific Publishing 7. Der Werkstoffwandel im Vergleich Publisher: KIT Scientific Publishing Place of publication: KIT Scientific Publishing Year of publication: 2013 Published on OpenEdition Books: 22 août 2017 Serie: KIT Scientific Publishing Electronic ISBN: 9782821883352 http://books.openedition.org Electronic reference HASSINGER, Philipp. 7. Der Werkstoffwandel im Vergleich In:: Zwischen Evolution und Revolution: Der Werkstoffwandel im Flugzeugbau [Online]. Karlsruhe: KIT Scientific Publishing, 2013 (Erstellungsdatum: 08 février 2021). Online verfügbar: <http://books.openedition.org/ksp/3890>. ISBN: 9782821883352. 7. Der Werkstoffwandel im Vergleich Mit der industriellen Revolution und des, durch die industrielle Produktion und der Ver wendung neuer Energieträger, in der Herstellung billiger gewordenen Eisens und später Stahls, setzte eine allmähliche Verdrängung des Werkstoffs Holz auf verschiedenen Ge bieten der Technik ein. Ausgehend vom Schiffbau, der am dringlichsten Ersatz für die, durch den hohen Bedarf, rar gewordenen langen oder gebogenen Holzbalken der Schiffsstruktur suchte, erfolgte ab der Mitte des 19. Jahrhunderts eine zunehmende Verwendung des Werkstoffs Metall im Schiffsbau. Durch das Metall wurde zusätzlich die Limitierung der Schiffsgröße durch das Maß der Bäume aufgehoben.844 Auch hier erfolgte der Werkstoffwandel zunächst über eine Periode der gleichzeitigen Verwendung der Werkstoffe Holz und Metall. Schritt für Schritt wurden einzelne Holzbestandteile der Schiffe durch Eisen ersetzt, bis schließlich der ganze Schiffskörper aus Eisen und später Stahl hergestellt wurde.845 Als die Schiffe auf ihren langen Reisen noch nicht überall Docks vorfanden, war das Fau len der hölzernen Schiffskörper, gerade in tropischen Gewässern, ein ernstes Problem, das erst um 1770 durch die Kupferverkleidung der Rümpfe gelöst wurde. Die Verwendung des rostfreien Kupfers verzögerte zunächst den Ganzmetallschiffsrumpf, da man das Kupfer, auf Grund elektro-chemischer Reaktionen zwischen Eisen und Kup fer in Salzwasser, nicht als Rostschutz für Metallrümpfe verwenden konnte. Bei Kriegs schiffen wurde zum Teil eine Holzschicht zwischen Eisen und Kupfer eingefügt, doch das machte die Rümpfe auch sehr schwer.846 Segel- und auch die damals neuen Dampfschiffe wurden bis ins späte 19. Jahrhundert oft in Gemischtbauweise hergestellt. Dabei wurde Eisen häufig für das Rumpfgerüst verwen det, das man dann mit Holz beplankte, welches wiederum mit Kupfer geschützt wurde. Erst der Preisverfall des Eisens im späten 19. Jahrhundert machte den Gemischtbau un 844 Vgl. Radkau, Joachim: Holz. Wie ein Naturstoff Geschichte schreibt. München 2007. Seite 75. Mokyr präzisiert den Vorteil des Metallschiffbaus bezogen auf die Schiffsgröße: „Iron ships could be made in any size, and while most costs (and the ship‘s water resistance) increased with the square of the dimensions, carrying capacity increased with the cube.“ (Mokyr 1990. Seite 128). 845 Vgl.: Scholl, Lars U. (Hg.): Technikgeschichte des industriellen Schiffbaus in Deutschland. Hamburg 1994. Seite 15. 846 Vgl. Gordon 1975. Seite 142. wirtschaftlich und förderte den Ganzmetallbau. Den Nachteil des Geschwindigkeitsver lustes der Eisenschiffe auf Grund des höheren Gewichts im Vergleich zu den Gemischt bauschiffen wurde durch die Tatsache kompensiert, dass Eisenschiffe härter am Wind gesegelt werden konnten. Dampfschiffe wurden tendenziell schon früh ganz aus Metall hergestellt, wohl auch, weil der genietete Metallrumpf die Vibration der Motoren schadloser aufnehmen konnte.847 In Deutschland ging man im Schiffbau vom Werkstoff Holz nur zögernd ab; anders als in England und Frankreich hielt man noch in den 1860er Jahren auf den Werften an dem Vorurteil fest, dass Eisen als Baumaterial gegen die natürliche Ordnung verstoße. Beim Übergang zum Eisenbau kam in der Folgezeit der entscheidende Anstoß, wie auch später beim Flugzeug, vom Militär. Aber noch 1880 versicherte der Präsident des Deutschen Schiffszimmerer-Vereins, „die Zeit der Erbauung eiserner Tröge“ sei „bald vorüber“: „wir werden in Zukunft wieder hölzerne Segelschiffe (sic!) zu bauen bekommen. “ 848 Ganz anders war die Lage in Großbritannien: 1868 übertraf hier zum ersten Mal die Ge samttonnage neu gebauter Eisenschiffe diejenige der im gleichen Jahr vom Stapel laufen den Holzschiffe.849 1 891 waren dann über 80 Prozent der gebauten Schiffe aus Stahl.850 Bei den Arbeitskräften und ihrer Verwendung waren im Schiffsbau ähnliche Prozesse zu beobachten, wie später im Flugzeugbau. Mit der steigenden Maschinisierung, beispiels weise durch Nietmaschinen, ging eine Deproffessionalisierung der Arbeitskraft einher. Die teuren Nieter konnten so durch Nietmaschinen ersetzt werden, die zwar in der An schaffung kostenintensiv waren, in der Folge aber Geld einsparten, da sie von weniger gut ausgebildeten Arbeitern bedient werden konnten.851 847 Vgl. ebenda. Seite 143 848 Radkau 2008. Seite 209. 849 Vgl. Friel, Ian: Maritime History of Britain and Ireland. London 2003. Seite 228. 850 Vgl. Mokyr 1990. Seiten 128, 129. 851 Vgl. Hooper Mc Carty, Foecke 2009. Seite 43 f. 7.1 Luftschiffbau Der Bau von starren Luftschiffen852 ist in Deutschland vor allem mit zwei Namen ver bunden: Zeppelin und Schütte-Lanz. Die Luftschiffe der beiden Hersteller unterschieden sich jedoch stark in der Art der verwendeten Materialien. Graf Zeppelin853 begann sich 1874 mit dem Luftschiffbau zu beschäftigen. Dabei profi tierte er von zwei, für den starren Luftschiffbau entscheidenden, Entwicklungen, dem Sinken der Aluminiumpreise und dem sich ständig verringernden Masse-Leistungs Verhältnis der Benzinmotoren. 1895 ließ er sein Konzept eines starren Luftschiffs patentieren. Zwischen 1898 und 1899 wurde dann mit der LZ 1 das erste Luftschiff nach den Vorstellungen Zeppelins gebaut. Bereits bei diesem ersten Luftschiff wurden materialtechnisch die Grundlagen für alle folgenden Zeppelin-Luftschiffe gelegt. Das Luftschiffgerüst, mit Baumwollstoff bezogen und aus Längsträgern und 16 Spanten wurde bei LZ 1 bereits überwiegend aus Aluminiumteilen hergestellt und so erscheint folgende Aussage durchaus berechtigt: „Die Geschichte des Starrluftschiffgerippes ist also mit der Geschichte der Aluminiumlegierungen eng verknüpft.“ 854 Den Auftrieb lie ferten, wie später auch, wasserstoffgasgefüllte Ballons. 852 Im Vergleich zu Prallluftschiffen, bei denen das Traggas sich direkt in der Luftschiffhülle befin det, hat das starre Luftschiff ein festes Gerüst, bei dem sich die einzelnen Traggaszellen inner halb des Luftschiffgerüstes befinden. Eine Außenhülle schützt die Traggaszellen vor einer zu star ken Erwärmung durch die Sonne. 853 Graf von Zeppelin, Ferdinand Adolf Heinrich August (* 08.07.1838 in Konstanz; † 08.03.1917 in Berlin). 854 Dürr, Ludwig: Fünfundzwanzig Jahre Zeppelin Luftschiffbau. Berlin 1925. Seite 60. Vgl. auch Budraß 1998. Seite 30. Abbildung 55: Die Evolution der Zeppeline. Teil 1. Aus: Flight (26.10.1916). Seite 926. Dabei war Zeppelin nicht der erste, der Aluminium im Luftschiffbau einsetzte. Der Holz händler David Schwarz855 hatte bereits vor Zeppelin ein eigenes starres Luftschiff entwi ckelt und dabei überwiegend Aluminium verwendet, wobei bei Schwarz die Luftschiff hülle aus Aluminium bestanden hatte. Das Schiff besaß ein Gerippe aus Aluminiumringen 855 Schwarz, David (* 20.12.1850 in Zalaegerszeg; † 13.01.1897 in Wien). im Abstand von jeweils zwei Metern und die Außenabdeckung bestand aus aufgenieteten, zwei Millimeter dicken Aluminiumblechen. Battistsäcke856 dienten als Traggaszellen, die Zellen waren mit Wasserstoffgas gefüllt. Der frühe Tod Schwarz’, Probleme mit dem Traggas und der frühe Totalverlust durch Absturz des Prototyps verhinderten einen Erfolg der Schwarzschen Konstruktion.857 Vor Schwarz hatte bereits der russische Konstrukteur Ziolkowski ein Ganzmetallluftschiff mit tragender Metallhaut konzipiert, für das er jedoch keine finanzielle Unterstützung fand. Wichtig für die Zeppelin-Luftschiffe ist auch das Wirken Carl Bergs858. Der Lüdenschei- der Fabrikant machte erfolgreiche Versuche mit Aluminium und Aluminiumlegierungen zur industriellen Herstellung des extrem leichten Metalls, eine wichtige technische Vor raussetzung für den zeppelinschen Luftschiffbau. Er belieferte zuerst ausschließlich Schwarz mit dem neuen Konstruktionsmaterial. Der Vertrag konnte nur durch die Bezah lung einer großen Summe abgelöst werden, wonach die Firma Berg an Graf Zeppelin Material liefern durfte.859 Nachdem 1909 Duralumin exklusiv von den Dürener Metall werken angeboten wurde, versuchte Zeppelin trotzdem Berg die Treue zu halten. Erst die Weisung des Reichmarineamtes 1914 zukünftig nur noch Duralumin für Luftschiffe zu verwenden beendete die Zusammenarbeit von Zeppelin und Berg. Fehlende Erfahrung bei der Montage des Gerippes, aber auch Mängel an der Konstrukti on sowie mangelnde Erfahrung mit dem Baumaterial Aluminium machten Zeppelin an fangs Probleme und führten zu erheblichen Verformungen des Luftschiffgerüstes. Eine andere Ursache hierfür war die noch geringe Festigkeit des Aluminiums. Verwendete man bei LZ 1 noch reines Aluminium für die Gitterstruktur, so ging man ab LZ 2 dazu über, 856 Baumwollartiges, glänzendes, leichtes, feines, glattes Gewebe in Leinwandbindung aus einem mäßig gedrehten Garn. 857 Vgl. Haaland, Dorothea; Knäusel, Hans G.; Schmitt, Günter; Seifert, Jürgen: Die deutsche Luft fahrt. Leichter als Luft - Ballone und Luftschiffe. Bonn