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Disruptive Klassiker

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Diruptiver Klassiker: Die Befestigungsschraube

Die Schraube: Abfolge disruptiver Innovationen

Die Schraube – eine einzigartige Innovationsgeschichte

Die Schraube ist eine einzigartige Abfolge von Innovationen. Sie ist heute Massenware und Hightech-Produkt zugleich. Produktinnovationen haben sie zum Hightech-Produkt gemacht, Prozessinnovationen zur Massenware, die Normung zur Dienstleistungsinnovation und der Hohenloher Reinhold Würth hat sie zur Geschäftsmodellinnovation gemacht.

Schon die alten Babylonier nutzten im 7. Jahrhundert  v.C. das Prinzip der Schraube, um die Wasserversorgung der Hängenden Gärten von Babylon und Ninive zu ermöglichen. Die später nach Archimedes von Syrakus (282-212 v.C.) benannte „Archimedische Schraube“  wurde erstmals von dem antiken griechischen Philosophen und Mathematiker Archytas von Tarfent (ca. 428-350 v. Chr.) beschrieben. Als Förderschraube war sie eine Konstruktion zum Fördern von Flüssigkeiten und Schlämmen. Extruder setzt bis heute dieses Prinzip ein.

Schon die alten Griechen erkannten das Prinzip der schiefen Ebene und setzten bereits seit dem 3. Jahrhundert v. Chr. die Bewegungsschraube in Keltern ein, um Wein und Olivenöl herzustellen. Hölzerne Schraubspindeln nutzen Schreiner an ihren Werk- und Hobelbänken bis heute.

Disruptive Klassiker: Die Förderschraube
Disruptive Klassiker: Bewegungsschraube

Auf die Idee der lösbaren Befestigung kamen erst die Goten in der Spätantike. Diese Befestigungsschrauben wurden als Einzelstücke geschmiedet und gehärtet, damit sie sich beim Eindrehen in das Werkstück nicht verformten. Das Innengewinde formten diese Schrauben selbst. Heute nutzen wir dieses Prinzip bei Blechschrauben.

Von Leonardo da Vinci (1452-1519) kennen wir die ersten Entwürfe für Gewindeschneidzeuge. Seine „Schraubenschneidmaschine“ dürfte Vorläufer in der Praxis gehabt haben. Der britische Ingenieur Henry Maudslay (1771–1831) lässt sich 1797 eine  Gewindeschneidemaschine patentieren.

Mit dem ausgehenden Mittelalter wurden Schrauben auch als Maschinenelemente eingesetzt. Erste Kräne auf Spindelbasis wurden in der Renaissance entwickelt, um große Lasten für repräsentative Bauten wie den Petersdom in Rom überhaupt heben zu können.

Vorgänger der heutigen Drehmaschinen ist die Drehbank, die in ihrer Entwicklung von der für die Holzbearbeitung verwendeten Drechselbank abstammt und nahezu identisch funktioniert. Der Wandel zur modernen Drehmaschine vollzog sich Ende des 18. Jahrhunderts mit der Einführung von Werkzeugschlitten und Leitspindel. Das Werkzeug wurde zwangsgeführt und die Qualität der Drehteile wurde unabhängig vom Geschick des Drehers.

Uhrmacher, Waffenmeister und Wissenschaftler verlangten zu Beginn des 15. Jahrhunderts zunehmend präzisere Schrauben. Mit gehärteten Matrizen wurden dabei Gewinde in den Schraubenschaft gepresst. Metallschrauben wurden damit zwar gefertigt, sie ließen sich aber wegen ihres hohen Preises kaum verkaufen. Erst die Industrialisierung im 18. Jahrhundert ermöglichte die massenhafte, weil preiswerte Herstellung und damit weite Verbreitung von Befestigungsschrauben.

Schraubenköpfe waren zunächst rund oder hatten einen Vierkant. Schlitzschrauben kamen ab den 1690er Jahren  auf. Ab dieser Zeit sind auch die ersten Senkkopfschrauben an Möbeln zu finden. 1744 erfolgte die Erfindung des Bits mit flacher Klinge.

Der Kanadier Peter Lymburner Robertson (1879–1951) führt 1908 den Schraubenkopf mit Innenvierkant als Robertson Schraube ein, der in den USA zum Standard wurde. Und der Amerikaner Henry F. Phillips kauft 1930 das Phillips-Schrauben-Konzept von J.P. Thompson für einen Kreuzschlitz-Schraubenkopf und lässt es 1933 patentieren.

Die dafür notwendigen Schraubendreher waren bereits um 1720 entwickelt; sie setzten sich aber erst ab 1800 als Handschraubendreher durch.

Disuptiver Klassiker: Die Schraube mit Mutter#
Disuptiver Klassiker: Schraube mit Mutter

Der beginnende Dampfmaschinenbau und die Industrialisierung forderten immer mehr verschiedenartige Schrauben. Schrauben waren bis dahin noch Einzelanfertigungen gewesen. Verwechselte man Schrauben beim Zerlegen einer Maschine war eine Remontage kaum möglich. Um 1800 begann man deshalb Schrauben zu normen. Die Austauschbarkeit der Schrauben sicherte nicht nur Wettbewerbsvorteile, sondern der Schraube auch den Ruhm, der Vorreiter der Normung gewesen zu sein.

Die Normung war ein Segen. Schrauben wurden besser, billiger und vor allem austauschbar. Massenschrauben fanden mit dem Maschinenbau, der Militärtechnik und der  beginnende Automobilfabrikation größere Verbreitung. Ab 1880 gab es deshalb erste Automaten zur Massenherstellung von Schrauben. Während des 2. Weltkriegs wurden Gewinde auch international standardisiert, so dass einheitliche Schrauben in allen Ländern der Alliiertenhergestellt und verwendet werden konnten.

Als man die Dampfkraft für den Schiffsantrieb nutzte, begann man neben der Nutzung als Schaufelräder auch nach Propellerschrauben zu suchen. 1827 wurde das Patent für “eine Schraube zur Fortbewegung von Schiffen” an einen Förster aus Böhmen erteilt. Der Propeller – lateinisch propellere ‚vorwärts treiben‘ – ist ein Antrieb mit Flügeln, die um eine Welle herum sternförmig angeordnet sind. Bei Flugzeugen und Ventilatoren wird er als Luftschraube bezeichnet; bei Hubschraubern geht die Hebewirkung vor dem Vortrieb, weshalb man wie bei Windkraftanlagen von Rotoren spricht. Diese arbeiten nach dem gleichen Prinzip, entziehen der Luftströmung aber Leistung statt sie anzutreiben.

Disruptive Klassiker: Förderschnecke
Disruptive Klassiker: Förderschnecke

Nach dem Tod seines Vaters übernahm Reinhold Würth 1954 im Alter von 19 Jahren die elterliche Schraubenhandlung mit einem Mitarbeiter. Seither entwickelte sich das Unternehmen zum weltweit führenden Handelskonzern für Befestigungs- und Montagematerial sowie Werkzeuge. Die Würth-Gruppe operiert weltweit, beschäftigt über 60.000 Menschen und ist mit einem Umsatz von über € 10 Mrd. heute eines der größten Familienunternehmen Deutschlands.

Aber auch nach mehr als 2700 Jahren ist für die Schraube kein Ende der Entwicklung abzusehen.

Quellen und Anregungen

Die Geschichte der Schraube

Von Schrauben und Muttern

Geschichte des Gewindes

Die Geschichte der Schraube – Verbindungselement mit Vergangenheit

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