Erfindungen im Alltag

Was wäre unsere Welt ohne Zement? Die Erfindung dieses künstlichen Steines hatte eine Revolution der architektonischen Möglichkeiten eingeläutet, welche die Errungenschaft des gebrannten Ziegels beinahe noch übertraf. Inzwischen kann man ruhigen Gewissens behaupten, dass der Beton der „Grundstein“ unserer Welt geworden ist.

Keine Autobahnen, Brücken oder gar Wolkenkratzer wären denkbar ohne seine Erfindung. Doch die „Revolution“ geschah nicht, wie man vielleicht denken könnte, als wir begannen, unsere Häuser gen Himmel zu führen sondern schon vor über 2.000 Jahren. Seitdem ist er Unverzichtbar, der Beton. Das Prinzip eines Bindemittels auf der Basis des Kalkmörtels ist sogar noch viel älter und an Bauten in der heutigen Türkei nachweisbar, die auf ein Alter von über 10.000 Jahre datiert werden. Und auch in Ägypten und Phönizien ist diese Technik schon lange vor der Zeitenwende angewendet worden.

Aber „erst“ vor knapp über 2.000 Jahren wurde der „künstliche Stein“ als solches erfunden und der Ruhm der Erfinder gebührt hier allein den größten Baumeistern der europäischen Antike, den Römern.

Das römische Opus Caementitium, von dem sich das deutsche Wort Zement ableitet, hatte seinerzeit zu einer wahren Explosion von neuen Möglichkeiten in der Architektur geführt. Der Römische Beton ist ein Gemisch aus Sand, gebranntem Kalkstein, Steinen und Beimischungen, den sogenannten Puzzolane, von Bruchsteinen und ähnlichem. In Verbindung mit Wasser wird dieses Gemisch zu einem druckfesten Gestein, welches natürlichen Baustoffen in nichts nachsteht und diese theoretisch sogar übertrifft. Je nach Beimengung und Ausführung ließen unterschiedlichste Festigkeiten und Gewichte erreichen.  weiterlesen »

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Die ersten Kompressionskältemaschinen waren kreuzgefährlich, aber seitdem diese Aggregate technisch ausgreift sind, finden sie beinahe überall dort Verwendung, wo etwas kälter als die Umgebung sein muss. Ob im Kühlschrank oder in Bergwerken, diese Erfindung ist sehr flexibel einsetzbar.

Wer hätte gedacht, dass es Kühlaggregate bereits seit fast 200 Jahren gibt. Der Amerikaner Jacob Perkins erfand 1834 die erste Kompressionskältemaschine und ließ sie patentieren.

Als Kühlmittel verwendete er Ether. Unglücklicherweise kann diese flüchtige Flüssigkeit in Verbindung mit Luftsauerstoff sehr reaktive Peroxide bilden, was dazu geführt hat, dass Perkins’ „Äthereismaschinen“ zuweilen dazu neigten, zu explodieren.

Seitdem natürliche Kältemittel wie Ammoniak, Propan oder Kohlendioxid verwendet werden, besteht nicht mehr die Gefahr, dass der heimische Kühlschrank spontan und effektvoll seine Umgebung unangenehm aufheizt, anstatt das Bier zu kühlen. Die gängigsten Stoffe sind Fluorkohlenwasserstoffe, Ammoniak und Kohlenwasserstoff. Das lange Zeit verwendete Flourchlorkohlenwasserstoff (FCKW) ist wegen seiner ozonzerstörenden Wirkung zumindest in der EU kaum noch in der Verwendung. weiterlesen »

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Ohne seine Erfindungen wäre die Welt von heute nicht denkbar: Alexander Bain erfand nicht nur die elektrische Uhr, sondern entwickelte auch die Technologie von Faxgeräten.

Geboren wurde Alexander Bain 1811 in Schottland, wo er 66 Jahre später auch starb. Doch in der Zwischenzeit bereicherte er die Welt mit einer Reihe neuer Erfindungen.

Alexander Bain war der erste, der auf eine elektrische Uhr ein Patent erhielt. Das war im Jahre 1941. Doch wie es genau zu der Erfindung kam, ist unter Historikern noch strittig. Sicher ist, dass Bains Uhr auf Entdeckungen anderer Erfinder aufbaut. Folgt man den Spuren der elektrischen Uhr zurück in die Vergangenheit, führe sie einen nach Verona des Jahres 1812. Dort entwickelte Abt G. Zamboni die so genannten „Zambonischen Säulen“. Zwischen den Säulen kann ein Pendel mittels elektrischer Kraft frei schwingen. weiterlesen »

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Kaum beherrschte der Mensch den aufrechten Gang, schon sprudelten Auswüchse seiner Kreativität nur so aus ihm raus. Kein anderes Genie hat die Welt um so zahlreiche sinnvolle und aberwitzige Erfindungen bereichert wie der Japaner Nakamatsu Yoshiro.

Fast dreimal so viele Patente wie der Glühbirnen-Erfinder Edison kann der Japaner für sich verbuchen. Während Thomas Alva Edison die Summe von 1093 aufweisen kann, schmückt sich Nakamatsu Yoshiro mit der stolzen Zahl von 3000 Anmeldungen. Das ist Weltrekord! Kein anderer Mensch hatte jemals so viele Patente inne.

Zu den herausstechensten Errungen von Dr. NakaMats gehören zum Beispiel die CD und die Digitaluhr. Jedenfalls behauptet er, sie erfunden zu haben… Was wäre die Technik nur ohne ihn? weiterlesen »

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Die Eisenbahn ist das Symbol der Industriellen Revolution. Die Dampfkraft brachte es fertig, das Antlitz Europas in nur wenigen Jahrzehnten radikal zu ändern. Diese Revolution ist der Grundstein unserer heutigen Industriegesellschaft.

Die Dampflok war das erste, selbstfahrende, maschinenbetriebene Schienenfahrzeug der Welt.
Bis weit in das 20. Jahrhundert war sie dominierend auf den Schienen dieser Welt, bevor sie durch Diesel- und Elektro-Triebwagen verdrängt wurde. doch vereinzelnd fahren diese schnaufenden Riesen noch heute.

Die Erfindung selbst stammte aus England. Vorausgegangenen war ihr die ebenfalls englische Entwicklung der Dampfmaschine durch Thomas Newcomen, James Watt und Richard Trevithick.
Zuerst wurde die Dampftechnik für Straßenfahrzeugen verwendet, doch der Schritt auf die Schiene war nicht mehr weit und er sollte schon im frühen 19. Jahrhundert getan werden.

1804 brachte Trevithick die Dampfmaschine auf die Schiene. 1825 wurde auf “der Insel” die erste Stecke der Welt zwischen Stockton und Darlington eröffnet.

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Wer hätte gedacht, dass ein einfacher Beutel Luft Leben retten kann. Doch jeder, der schon einmal bei einem Unfall sein Lenkrad mit der Stirn streicheln wollte und statt dessen von einem dieser Luftsäcke aufgefangen wurde, wird im Stillen den Erfindern dieses Lebensretters danken.

Um so erstaunlicher ist es, dass der Airbag ursprünglich gar nicht für den Einsatz in Pkws entwickelt wurde, sondern für  Flugzeuge gedacht war. Doch  beschreiten die Ideen berühmte Erfinder häufig merkwürdige Wege, bevor sie ihren uns so vertrauten Platz finden.

In Deutschland begann Mercedes Benz nach dem ersten Patent 1920  im Jahre 1967 mit der Entwicklung eines Airbags für Pkws. Das erschreckende Ausmaß der Unfallrate mit Todesfolge jener Jahre gab den Anstoß zu dieser Überlegung. Aber dennoch dauerte es beinahe weitere zwei Jahrzehnte, bis der Airbag seine Serienreife erreichte. Heute gibt es ihn nicht nur für Fahrer und Beifahrer, Sitze und Türen, inzwischen lassen sich sogar Motorräder mit dieser Technik ausrüsten.

Das Prinzip ist denkbar einfach. Ein Crash-Sensor meldet den Aufprall dem Steuergerät und dieses zündet die Gas-Kartusche, welche den Luftsack aus Nylon oder Polyamid aufbläst. Dies alles geschieht  innerhalb weniger Millisekunden.

Auch wenn der Airbag nur im Zusammenspiel mit Personen-Rückhaltesystemen seine Wirkung entfalten kann, so ist er doch heute aus keinem Neuwagen mehr wegzudenken.

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Michael Faraday ist einer der wichtigsten und berühmtesten Erfinder der Welt. Er gilt als der Entdecker des Elektromagnetismus und entwickelte hierzu die wichtigsten Formeln und theoretischen Grundsteine. Das ein Auto nicht oder nur sehr schwer vom Blitz getroffen werden kann, verdanken wir dem sogenannten faradayischen Käfig, dessen Theorie auf Michael Faraday zurückgeht und deswegen auch nach ihm benannt wurde. Michael Faraday entwickelte aber auch ganz unernste Sachen, wie den ersten Luftballon.

Michael Faraday wurde am 22. September 1791 in Newington Butts bei London geboren. Er besuchte lediglich eine Grundschule in der er nur Lesen und Schreiben lernte. Mit 14 Jahren begann er eine Lehre als Buchbinder, doch schon früh inteessierte er sich für die Naturwissenschaften. Deswegen begann er private Notizen über seine Beobachtungen und Überlegungen zu führen. Diese Notizen las Humphrey Daviy, der in der Royal Institution in London arbeitete. In dieser Forschungsanstalt wurde Faraday anschließend eine Stelle als Assistent angeboten.

Hier begann Faradays Karriere. Auf der Basis seiner Entdeckungen entwickelte man den Stromgenerator, denn Faraday entwickelte den ersten Dynamo, der auf seinen Untersuchungen zum elektromagnetischen Feld basierte. Im Jahr 1832 stellte Faraday die Grundgedanken zur Elektrolyse auf, die auch als faradayische Gesetze bekannt sind. Faraday entwickelte weiterhin die ersten rostfreien Stahllegierungen und entdeckte die später Benzol genannte Gasverbindung, die aus Walfett hergestellt wurde.

Interessant: Bis heute existiert eine Weihnachtstradition an der Royal Institution, die auf Faraday zurückgeht. Im Winter 1861 hielt er eine Vorlesung zum Thema “Enstehungsgeschichte einer Kerze”. Faradays Vorlesung bildet die Grundlage für die Weihnachtsvorlesungen junger Studierender an der Royal Institution.

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Bionik, so nennt man die Wissenschaft (oder besser gesagt die Kunst?), die aus dem Vorbild der Natur Technik fertigt. Ein berühmtes Beispiel hierfür ist der Helikopter, der aus dem Vorbild der Libelle gefertigt wurde. Es gibt unzählige Beispiele dafür, doch gibt es auch Dinge, für die es in der Natur kein Vorbild gibt. Die wohl berühmteste Erfindung, nämlich die des Rades, ist eine jener Erfindungen, die nicht nach dem Vorbild der Natur gefertigt wurde.

Das Rad ist wohl eine der wichtigsten Erfindungen der Welt. Im Grunde ist jede kreisrunde Scheibe ein Rad, doch wird es erst durch das Aufsetzen eines Stabes einsetzbar: die sogenannte Achse. Das Wort Rad stammt übrigens von lateinisch rota, das sich aus dem indischen Sanskrit-Wort ratha ableitet. Das Rad wurde in vorchristlichen Kulturen, wie zum Beispiel bei den alten Ägyptern oder den Römern vor allem zum Lastentransport eingesetzt. Wann es genau erfunden wurde weiß man nicht so genau. Lange Zeit ging man davon aus, dass es 4000 v.Chr. in der sumerischen Kultur der Antike seinen Ausgangspunkt hat. Heute glaubt man jedoch, dass es gleichzeitig auch in verschiedenen Teilen Asiens erfunden wurde. Für die nativ-amerikanischen und australischen Kulturen war das Rad vor der Entdeckung Kolumbus’ unbekannt. Nur die Maya benutzten Röder, vor allem Zahnräder in mechanischen Geräten; Wagen sind aus dieser Zeit jedoch nicht nachgewiesen.

Das Rad ist aus der heutigen Zeit nicht mehr wegzudenken. Nahezu alle Maschinen benutzten Röder oder Radelemente, um zu funktionieren. Alle Fortbewegungsmittel, egal ob Züge, Autos oder Fahrräder basieren auf den Prinzipien des Rades. Viele Jahrtausenden lang wurde als Material ausschließlich Holz verwendet. Dies hat sich in der heutigen Zeit natürlich geändert. Mit der Erfindung der Dampfmaschine wurden Räder aus Eisen und später aus Stahlblech mit Felgen gefertigt.

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Was haben Lotusblätter mit Fensterscheiben zu tun oder Spinnenfäden mit Militärkleidung? Mehr als man denkt. Denn vieles, was so tagtäglich erfunden wird, basiert auf Mechanismen, Fertigkeiten und Merkmalen der Natur. Viele Dinge, die erfunden werden, machen sich spezielle Eigenschaften von Pflanzen oder Tieren zum Vorbild – ja- ein Großteil aller Erfindungen wäre ohne das Abgucken aus der Natur gar nicht denkbar. Diese Wissenschaft nennt man Bionik.

Die Bionik ist ein interdisziplinärer Bereich, der sich nicht nur auf die Naturwissenschaften beschränkt, sondern mit dem sich auch Philosophen, Architekten oder Designer beschäftigen. Dabei handelt es sich jedoch keineswegs um ein neues Forschungsfeld. Schon Leonardo da Vinci schaute sich für seine Erfindungen vieles aus den Vorbildern der Natur ab und gilt deswegen auch als historischer Begründer der Bionik.

Auch wenn man heute erst von einer konkreten Wissenschaft der Bionik spricht, basieren viele Erfindungen auf dessen Prinzipien. Sowohl die Gebrüder Wright, als auch Otto Lilienthal betrachteten lange Zeit den Flug von großen Vögeln, bevor sie ihre Flugzeugprototypen entwarfen. Allerdings war zu dieser Zeit noch nicht definiert, was Bionik genau ist. Die Erfinder arbeiteten also unbewusst mit den Hilfsmitteln der Bionik.
Die Bionik bedient sich inzwischen einer reglementierten Methode, mit der man versucht so effizient wie möglich zu arbeiten. Zunächst wird das Problem definiert, dann sucht man anschließend nach Analogien in der Natur. Diese Vorbilder in der Natur werden analysiert. Mit Hilfe dieser Erkenntnisse versucht man schließlich das Problem zu lösen.

Berühmte Beispiele für die Anwendung der Bionik sind das Flugzeug, der Fallschirm, der Klettverschluss oder auch der Autoreifen. Beim Autoreifen waren die biologischen Beispiele etwa Katzenpfoten, die sich beim Richtungswechsel verbreitern und deswegen mehr Kontaktfläche zum Boden haben.

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Edmond Cartwright hat den mechanischen Webstuhl erfunden und immer weiterentwickelt. Die Maschine “Power Loom” ging in die Geschichte ein.

Cartwright wurde am 24. April 1743 in Nottingham geboren und studierte an der Universität in Oxford. Im Jahre 1784 entwickelte er den mechanischen Webstuhl, da er sich sicher war, dass man das Weben mechanisieren kann. 1785 konnte er sich das erste Patent sichern und im Jahre 1787 eröffnete er seine erste dampfbetriebene, mechanische Weberei.

Diese scheiterte jedoch und so beschloss er in Manchester einen zweiten Versuch zu starten. Diese wurde 1790 allerdings von aufständischen Webern in Brand gesetzt.

Erst mit der weiterentwickelten Metallverarbeitung im Jahre 1830 konnte sich der mechanische Webstuhl etablieren. Da er vorher auch wesentlich teurer als Spinnräder, die ja bekanntlich aus Holz hergestellt wurden und damit in der Herstellung viel billiger waren.

Die Erfindung erleichterte vielen Arbeitern die Arbeit und trug zum leichteren Arbeiten in den Fabriken bei.

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