Geschichtliche Entwicklung des Schweißens

Durch Schweißen werden heutzutage überall Verbindungen hergestellt, die unseren Alltag begleiten. Es ist nicht mehr wegzudenken. Aber wie hat es eigentlich begonnen und wie ist die Menschheit darauf gekommen, Material durch Hitze miteinander zu verbinden?

Wir möchten in diesem Beitrag einen Blick zurück werfen, wie die Menschheit Schweißen als Technologie entdeckte und welche Entwicklungsstufen nach und nach gefunden bzw. entwickelt wurden.

Wie alles begann…

Tausende von Jahren ist es bereits her, dass die Menschheit die bessere Verformbarkeit von Metallen unter der Einwirkung von Hitze erstmals einsetzte. Historische Funde in den Reichen der Sumerer und Hethiter belegen, dass bereits um das Jahr 4000 v. Chr. herum die Technik des Lötens eingesetzt wurde, um Gold, Silber oder Kupfer unlösbar zu verbinden. Damit dürfte es sich beim Hartlöten um die älteste thermische Verbindungstechnik für Metalle handeln, die dem Prinzip des Schweißens recht ähnlich ist.

Das Schweißen im eigentlichen Sinne ist ein wenig jünger und kann bis ins alte Ägypten um 2700 v. Chr. zurückverfolgt werden. Man nutzte damals die Feuerschweißtechnik, um Kupferleitungen zur Wasserversorgung zu verbinden. Die gleiche Technik wurde in einem ähnlichen Zeitraum bereits zur Schmuckherstellung aus Gold verwendet. Weitere Funde belegen, dass im 15 Jahrhundert v. Chr. auch in Kleinasien bereits geschweißt wurde.

Damals wurde das Schweißen als reine Verbindungstechnik von Metallen mit großer Haltbarkeit genutzt. Es war ein Mittel zum Zweck. Im späteren Verlauf der Zeit wurden die Schweißtechniken auch in andere Bereiche übertragen, beispielsweise zur Fertigung von Werkzeugen oder zur Verzierung metallischer Gegenstände mit Metallschmuck. Mit dem Übergang der Bronzezeit zur Eisenzeit in Europa wurde verstärkt Eisen verarbeitet.

Technologischen Höhepunkte der Entwicklung

Als Urform des Schweißens gilt das Feuerschweißen, welches mit einer hohen Temperatur und einer großen Kraftanwendung in Form von Hammerschlägen durchgeführt wurde. Dies blieb auch über Jahrtausende die einzige Schweißtechnik. Der Name „Schweißen“ stammt daher, dass die Oberfläche des Metalls unter der Hitze augenscheinlich zu „Schwitzen“ beginnt.

Mit der Entwicklung der Elektrisiermaschine im Jahre 1663 durch Otto von Guericke war der Grundstein für elektrische Schweißungen gelegt. Im Jahr 1766 gab es Versuche von Johan Carl Wilcke, der zwei Flintkugeln mithilfe einer Kondensatorentladung verschweißte, wobei ein Kondensator ähnlich einer Batterie funktioniert.

Die entscheidenden Fortschritte für erfolgreiche Widerstandsschweißungen brachte letztlich der Engländer Elihu Thomson im Jahr 1877.

Durch die Entdeckung des Acetylens 1836 durch Edmund Davy war es möglich, deutlich heißere Flammen zu erzeugen als mit den bis dahin bekannten Sauerstoff-Wasserstoff-Mischungen. Kurz darauf wurde erstmals das Autogenschweißen oder Gasschmelzschweißen angewandt, welches heute noch vereinzelt ausgeführt wird.

Mit einem 1885 angemeldeten Patent gilt der Russe Nikolai Nikolaijewitsch Bernados als Erfinder des Lichtbogenschweißens mit einem Lichtbogen zwischen zwei Kohleelektroden. Ein bereits 1849 an einen Engländer vergebenes Patent zur Lichtbogenschweißung findet keine praktische Anwendung.

Perfektioniert wurde das Verfahren 1907 von Oscar Kjellberg, der die Elektroden umhüllte und damit die Schweißnaht vor der Oxidation schützte. Die Grundform des E-Hand-Schweißens, welches heute noch häufig angewandt wird, war erfunden.

Moderne Schweißverfahren

Als Weiterentwicklung des Lichtbogenschweißens mit Kohleelektrode erfand Russel Meredith 1946 das WIG-Schweißen, mit einer Wolframelektrode und Helium als Schutzgas. Das WIG-Schweißen gilt heute noch als eines der Standardverfahren für manuelle und vollautomatische Schweißungen.

Im Jahr 1948, also nur zwei Jahre später, wurde das MIG-Schweißen entwickelt, welches heute überwiegend für Nichteisenmetalle eingesetzt wird.

1951 folgten das Plasmaschweißen, im gleichen Zeitraum das Elektroschlackeschweißen und 1953 das MAG-Schweißen. Letzteres bildet das Gegenstück zum MIG-Schweißen und wird für eisenhaltige Metalle eingesetzt.

Die Vorteile der elektrischen Schweißverfahren sollten in Rekordzeit die Gasschmelzschweißung verdrängen. Weitere hochmoderne Schweißverfahren folgten 1957 mit dem Ultraschallschweißen und 1961 mit dem Laserschweißen. Diese Techniken minimieren den Verzug der Werkstücke durch eine geringe Wärmeentwicklung.

Das Ziel derartiger Neuentwicklungen war stets, immer sauberere Schweißungen mit geringerem Wärmeeintrag durchzuführen. Die 2005 entwickelten Techniken Cold Metal Transfer und Cold Metal Arc erreichen genau diese Ziele durch einen gepulsten Schweißstrom. Außerdem musste die Kontrolle über die Prozesse immer verbessert werden, um die Schweißverfahren mit den ab den 60ern hergestellten Schweißrobotern in der Industrie nutzbar zu machen.

Generell kann man sagen, dass die Entwicklung der Schweißtechniken in den letzten 50 Jahren größere Schritte gemacht hat als in den 5000 Jahren davor. Nationale und internationale Verbände arbeiten täglich daran, vorhandene Schweißtechniken zu verbessern und neue Methoden zu entwickeln. Ein Ende der technologischen Entwicklung ist beim Schweißen, ebenso wie in vielen anderen Bereichen, noch in weiter Ferne.