Die Geschichte der Metallfedern und der Federntechnik in ...

1 Einleitung
Schon in der Frühzeit der Menschheitsgeschichte hat man von der Möglichkeit
Gebrauch gemacht, die elastische Verformung der von der Natur gegebenen
Materialien zur Speicherung und Abgabe von Arbeit zu verwenden.
Federnde Bogen wurden bereits in der Altsteinzeit für Jagdzwecke genutzt.
Die Form der Energiespeicherung im gespannten Bogen ist dann später in
der Armbrust, im Katapult und in der Wurfmaschine, die bei kriegerischen
Auseinandersetzungen verwendet wurden, weiterentwickelt worden.
Neben der Waffentechnik führte im Mittelalter die vielseitige handwerkliche
Tätigkeit zu zahlreichen Entwicklungen verschiedener Federarten und
Federformen, die in Schlössern, Uhren und Maschinen Antriebs- und Teilerückstellaufgaben
zu erfüllen hatten. Für diese Aufgaben wurden in dieser
Zeit fast ausschließlich metallene Federn eingesetzt.
Einhergehend mit der Entwicklung des Maschinenbaus und der Fahrzeugtechnik
im 18. und 19. Jahrhundert setzte auch die Entwicklung der Federntechnik
als selbständiger Zweig des Maschinenbaus ein. Den Anforderungen
der Technik gemäß erfolgte auch eine ständige Weiterentwicklung der
Werkstofftechnik, insbesondere der Stahlerzeugung und –verarbeitung.
Die Feder als Element vieler Maschinen, Geräte und Einrichtungen ist in
ihrer Entwicklung eng mit der Entwicklung der Metalltechnik (Werkstofftechnik,
Halbzeugherstellung) und der Entwicklung der Federfertigungsverfahren
verbunden. Eine dritte, wesentliche Säule der Federntechnik, der
Entwurf und die Berechnung der Federn unter Anwendung der Erkenntnisse
der Elastizitäts- und Festigkeitslehre, spielte erst in den letzten 150 Jahren
eine immer bedeutsamer werdende Rolle [1.5][1.6].
Auf diese genannten Schwerpunkte der geschichtlichen Entwicklung des
heutigen Maschinenelements „Feder“ wird in diesem Beitrag eingegangen.
Neben der Historie werden vor allem auch neuzeitliche Entwicklungen des
Maschinenelements „Feder“, die wesentlichen Entwicklungen der Federwerkstoffe,
der Verfahren der Federherstellung mit Vor- und Nachbehandlungen
und der Berechnung und Konstruktion behandelt. Einen größeren
Raum nehmen dabei vor allem Verfahren, Maschinen und Einrichtungen
der Federfertigung ein, die unter dem Sammelbegriff „Federntechnik“ abgefasst
werden. Die Darlegungen beschränken sich auf die Darstellung der
Entwicklung der Federntechnik in Deutschland. Diese kann natürlich nicht
losgelöst von der Technikentwicklung vor allem in Europa gesehen werden.
Dabei spielen drei technische Errungenschaften des 18. und 19. Jahrhunderts,
die Entwicklung der Verfahren der Eisen- und Stahlerzeugung (Bessemer-,
Thomas- und Siemens-Martin-Verfahren), die Erfindung der