{"id":7315,"date":"2025-04-24T10:23:00","date_gmt":"2025-04-24T08:23:00","guid":{"rendered":"https:\/\/eichenberger.staging2.net\/?p=7315"},"modified":"2025-05-09T10:34:38","modified_gmt":"2025-05-09T08:34:38","slug":"die-bibliothek-des-gewinderollens-2-9","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.eichenberger.com\/de\/blog\/die-bibliothek-des-gewinderollens-2-9\/","title":{"rendered":"Geschichte der Gewindeherstellung – Bibliothek des Gewinderollens 2\/9"},"content":{"rendered":"\n

Gewinde sind heute unverzichtbar in Technik und Industrie, aber ihre Wurzeln reichen mehr als 4000 Jahre zur\u00fcck. Doch was ist ein Gewinde, und wie hat es sich von den Anf\u00e4ngen bis zur modernen Hightech-Fertigung gewandelt? Die Entwicklung von der Fr\u00fchzeit bis zur modernen Hightech-Fertigung zeigt, wie essenziell Gewinde<\/strong> f\u00fcr unsere Technik sind.<\/p>\n\n\n\n

Was ist ein Gewinde?<\/h2>\n\n\n\n

Ein Gewinde ist eine spiralf\u00f6rmige Einkerbung, die auf der Oberfl\u00e4che eines Bauteils verl\u00e4uft. Diese Struktur erm\u00f6glicht die Verbindung von Komponenten oder die Umwandlung von Drehbewegungen in lineare Bewegungen. Gewinde finden sich in unz\u00e4hligen Anwendungen<\/a> \u2013 von einfachen Schrauben bis hin zu hochpr\u00e4zisen Maschinenteilen.<\/p>\n\n\n\n

Die Urspr\u00fcnge der Gewinde – von Keilen zu Schrauben<\/h2>\n\n\n\n

Es ist anzunehmen, dass das Gewinde den Keil als Sicherungselement abl\u00f6ste. Die Erkenntnis, dass eine gewundene Oberfl\u00e4che mit Nuten gr\u00f6ssere Klemmkraft erm\u00f6glicht als ein ebener Keil, muss schon sehr alt sein, denn die \u00e4ltesten Funde technischer Gewinde sind mehr als 4000 Jahre alt<\/p>\n\n\n\n

Spanlose Fertigung in der Fr\u00fchzeit<\/h3>\n\n\n\n

Als Grabbeilagen gefundene Fibeln hatten die Aufgabe, Kleidungsst\u00fccke zusammenzuhalten oder Schmuckst\u00fccke verliersicher zu fixieren; solche Spangen besassen einen kurzen zylindrischen Kern, um den spiralf\u00f6rmig ein Draht gewickelt wurde \u2013 dem Prinzip nach handelte es sich also um spanlos geformte Befestigungsgewinde.<\/p>\n\n\n\n

Aus der griechischen und r\u00f6mischen Antike sind Befestigungsgewinde im heutigen Sinne hingegen kaum \u00fcberliefert. Andes sieht es bei den Bewegungsschrauben aus. Dem griechischen Mathematiker Archimedes von Syrakus (um 287 bis 212 v. Chr.) schreibt man die Erfindung der F\u00f6rderschnecke zu. Weil die Archimedische Schraube einfach und robust gebaut ist, verwendete man sie zum Sch\u00f6pfen von Wasser. Heute dient diese Bewegungsschraube meist zum F\u00f6rdern von Kl\u00e4rschlamm oder als Extruder in Maschinen f\u00fcr die Kunststoffverarbeitung.<\/p>\n\n\n\n

Spanende Einzelanfertigung von der Antike…<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

R\u00f6mische \u00c4rzte verwendeten zum Spreizen von Wund\u00f6ffnungen sehr feine chirurgische Instrumente mit zwei Schraubspindeln, d.h. Gewindespindeln mit passender Mutter. Die aus Bronze bestehenden Gewindespindeln wurden zun\u00e4chst als angen\u00e4herte Form gegossen und dann gefeilt. Wegen der Leichtg\u00e4ngigkeit und der Gleichm\u00e4ssigkeit der Gewindeg\u00e4nge sind sie als feinmechanische Produkte zu bezeichnen. Die zugeh\u00f6rigen Muttern \u2013 oft der Jochbogen des Instruments \u2013 wurden ebenfalls gegossen und auf die zugeh\u00f6rige Gewindespindel eingeschliffen. Ein Austausch der Muttern war nicht m\u00f6glich.<\/p>\n\n\n\n

Antike Baukr\u00e4ne sowie \u00d6l- und Weinpressen besassen Schraubspindeln aus Holz, meist aus Eichenholz. Nicht nur der auftretenden Kr\u00e4fte wegen w\u00e4hlten die damaligen Ingenieure grosse Kerndurchmesser und Gangh\u00f6hen, auch die geringe Festigkeit des Holzes war zu ber\u00fccksichtigen. Nur so liess sich verhindern, dass das Holz quer zur Faser ausbrach. Um auf derart grosse Spindeln Gewinde mit gleichm\u00e4ssiger Steigung aufzubringen, wurde eine dreieckige Blechschablone um den zylindrischen Rohling gebogen und der Verlauf der Gewindenut angezeichnet. F\u00fcr die folgende Windung musste die Schablone jeweils um die Gangh\u00f6he verschoben und erneut angelegt werden. Das Herausarbeiten der Gewindenut, verfahrenstechnisch zwischen Feilen und Wirbeln einzustufen, erfolgte von Hand \u2013 ein sehr einfaches, aber f\u00fcr die damalige Zeit hinreichend genaues Prinzip.<\/p>\n\n\n\n

\u2026\u00fcber das Mittelalter…<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Mit dem Eintritt in das Mittelalter gingen technische Errungenschaften ebenso wie viele geistige Leitungen der Antike verloren. Wie das Speichenrad verschwand auch die Schraube weitgehend aus dem Alltag. Nur in wenigen Schmiedewerkst\u00e4tten wurden aus einem geschmiedeten Rohling gefeilte und anschliessend geh\u00e4rtete Befestigungsschrauben gefertigt \u2013 aber jeweils nur als Einzelst\u00fccke f\u00fcr einen ganz bestimmten Zweck oder f\u00fcr den Eigenbedarf.<\/p>\n\n\n\n

Erst in der Renaissance kam wieder Bewegung in die Technik. Vor allem die Errichtung von Kathedralen, M\u00fcnstern oder Domen verlangte nach Hebevorrichtungen f\u00fcr schwere Lasten. Vermehrt kamen wieder \u2013 allerdings noch h\u00f6lzerne \u2013 Bewegungsschrauben zum Einsatz. Vom Bau des Doms zu Florenz sind als Weiterentwicklung sogar kugelgelagerte Schraubspindeln \u00fcberliefert. Da die zu \u00fcbertragenden Kr\u00e4fte stiegen und der Platz f\u00fcr immer gr\u00f6ssere Konstruktionen nicht zur Verf\u00fcgung stand, war der Schritt zur metallenen Bewegungsschraube vorgegeben.<\/p>\n\n\n\n

\u2026bis zur Renaissance<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Die ersten metallenen Schrauben waren f\u00fcr Kriegsger\u00e4te bestimmt. Schrauben f\u00fcr die Gelenke von R\u00fcstungen wurden wie zu Zeiten der antiken R\u00f6mer vorgegossen und annschliessend durch Feilen in die Passform gebracht. Weder entsprachen die Toleranzen dieser Gewinde den heutigen Massst\u00e4ben, noch waren die Schrauben austauschbar.<\/p>\n\n\n\n

Es waren die Gelehrten dieser Zeit, die aufgrund ihres Erkenntnisdrangs immer genauere physikalische, astronomische und mechanische Instrumente ben\u00f6tigten. Aus Norditalien kamen optische Instrumente, n\u00f6rdlich der Alpen nahm ein feinmechanisches Handwerk seinen Anfang, die Uhrmacherei: Vor allem die Seefahrt verlangte dringend kleinere Uhren, da nur durch eine Zeitmessung eine genaue Positionsbestimmung auf See m\u00f6glich war. <\/p>\n\n\n\n

R\u00fcckkehr zur Kaltumformung<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Die fortschreitende Miniaturisierung verlangte nach Befestigungsschrauben, deren Gewinde mit den herk\u00f6mmlichen Methoden nicht mehr herzustellen waren; selbst Feilen war zu grob. Mit Hilfe geh\u00e4rteter Matrizen formte man Gewinde in mehreren Arbeitsg\u00e4ngen.<\/p>\n\n\n\n

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Abb. 2: Matrize zum Herstellen von Gewinden
(Quelle: Schreber, D.G. (Hrsg.): Schauplatz der K\u00fcnste und Handwerke. Bd.9. Leipzig 1769)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Die industrielle Revolution und die Normung<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Die industrielle Revolution in der zweiten H\u00e4lfte des 18. Jahrhunderts f\u00fchrte dazu, dass die Nachfrage nach mechanischen Maschinenteilen nach oben schnellte. Neue Berufe entstanden, neue \u2013 zum Teil recht exotische \u2013 Herstellungsverfahren wurden vorgeschlagen. Keines der Verfahren konnte jedoch den gr\u00f6ssten Nachteil damaliger Gewinde beseitigen: Die Schrauben und die dazu passenden Muttern wurden immer noch einzeln und in Handarbeit hergestellt.<\/p>\n\n\n\n

Vorbereitung der Normung<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Mit der fortschreitenden Mechanisierung in den Bergwerken und dem Aufbl\u00fchen des Eisenbahnbaus erkannte die damalige Industrie jedoch die dringende Notwendigkeit, auf austauschbare Maschinenteile zur\u00fcckgreifen zu k\u00f6nnen. Viele bem\u00fchten sich um eine L\u00f6sung dieses Problems, doch erst Henry Maudslay (1771 \u2013 1831) gelang es, die ersten Gewinde mit definiertem Durchmesser und dazu passender gleichbleibender Steigung auf seiner Drehbank anzufertigen.<\/p>\n\n\n\n

Das erste Normgewinde<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Aufbauend auf dieser praktischen Vorarbeit stellte Sir Joseph Whitworth (1803-1887) theoretische \u00dcberlegungen an, um eindeutige Gewindemasse zu definieren. 1841 schaffte er mit der Festlegung der Kenngr\u00f6ssen Aussen- und Kerndurchmesser, Steigung und Flankenwinkel den Durchbruch. Daher gilt dieses Jahr als das Erfindungsjahr des genormten Gewindes schlechthin. Das zu ehren seines Erfinders noch heute als Whitworth-Gewinde bezeichnete Gewindesystem wurde im ausgehenden 19. Jahrhundert weltweit und somit auch auf dem europ\u00e4ischen Festland angewendet. Nicht einmal die Festlegung des Meters als Basiseinheit der L\u00e4nge auf der Meterkonferenz von 1875 in Paris und die darauf beruhende Entwicklung eines metrischen Gewindesystems konnte daran etwas \u00e4ndern. In den Vereinigten Staaten von Amerika legten die Gewindehersteller eine Mischung von englischen und metrischen Gewindemassen fest. Grunds\u00e4tzlich hat sich an diesem Nebeneinander britischer, festlandeurop\u00e4ischer und amerikanischer Gewindesysteme bis heute nur wenig ge\u00e4ndert.<\/p>\n\n\n\n

Massenfertigung von Schrauben<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Durch die Normung des Gewindes wurden die Schrauben besser, preisg\u00fcnstiger und endlich austauschbar. Auf der Basis einer theoretischen Analyse erstellte Festigkeitstabellen ersetzten die Erfahrungswerte fr\u00fcherer Ingenieure bei der Dimensionierung. Mit der Ende des 19. Jahrhunderts einsetzenden maschinellen Fertigung entwickelten sich Schrauben schliesslich zur Massenware.<\/p>\n\n\n\n

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Abb. 3: Der Langdrehautomat von Jakob Schweizer, 1872,
revolutionierte die Gewindeherstellung in der Uhrenindustrie<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Kurz vor Ende des 19. Jahrhunderts wurden erste Versuche der Gewindefertigung durch Massivumformen angestellt. Zun\u00e4chst beschr\u00e4nkte man sich auf das Warmumformen. Dem guten Fliessverhalten des Grundmaterials standen undefinierte Werkstoffeigenschaften und eine schlechte Oberfl\u00e4che gegen\u00fcber; auch liess die Festigkeit der Gewinde zu w\u00fcnschen \u00fcbrig.<\/p>\n\n\n\n

Moderne Hightech-Gewinde \u2013 Das Gewinderollen<\/h2>\n\n\n\n

Das Gewinderollen<\/a> war zwar bereits um 1835 von dem Amerikaner William Keane vorgeschlagen worden, jedoch den damaligen Werkstoffen zu weit voraus gewesen. Der verf\u00fcgbare Stahl zersplitterte bei der Kaltumformung. Erst als es St\u00e4hle mit ausreichender Duktilit\u00e4t (Dehn- und Formbarkeit) gab, stellte sich langsam Erfolg ein: Die ersten Ergebnisse spiegelten noch das unzureichende Wissen \u00fcber die Zusammenh\u00e4nge von Druckkraft, Verformung und plastischer Dehnung wider. Mit zunehmenden metallurgischen Erkenntnissen \u2013 viele davon aus dem Flugzeugbau \u2013 erhielt dieses Verfahren jedoch den n\u00f6tigen Auftrieb; vielen gilt der Flugzeugbau deshalb als „Geburtshelfer“ des Massivumformens.<\/p>\n\n\n\n

Gewinderollen in industriellem <\/strong>Ma\u00dfstab<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

In industriellen Dimensionen wird das Gewinderollen<\/a> erst seit dem Ende des Zweiten Weltkriegs eingesetzt. Welches der heute angewendeten Gewinderollverfahren den Anfang machte, ist zwar nicht bekannt, manches spricht jedoch f\u00fcr das Einstechverfahren. Die f\u00fcr dieses Verfahren verwendeten Werkzeuge weisen mit etwas Phantasie eine gewisse \u00c4hnlichkeit mit den Matrizen der r\u00f6mischen Antike und der vorindustriellen Zeit des 19. Jahrhunderts auf: Die Gewindesteigung ist bereits durch das Rillenprofil des Werkzeugs vorgegeben.<\/p>\n\n\n\n

Zur Blog \u00dcbersicht<\/a><\/p>\n\n\n\n

Technische Grundlagen Gewinderollen<\/a><\/p>\n\n\n\n

Dienstleister in der Entwicklung<\/h2>\n\n\n\n

Mit modernsten Fertigungsmethoden, langj\u00e4hrigem Know-how und unserem Werkzeugbestand von \u00fcber 1000 Rollwerkzeugen realisieren wir gerollte Gewinde, die selbst aussergew\u00f6hnlichste Anforderungen erf\u00fcllen:<\/p>\n\n\n\n