125 Jahre MaschinenMarkt Ohne Drucklufttechnik geht's einfach nicht

Autor: Sebastian Hofmann

Drucklufttechnik macht die Welt schneller, vernetzter, komfortabler. Ohne den Industriezweig wäre unsere Gesellschaft undenkbar. Mit der Technik verbindet uns eine jahrtausendelange Erfolgsgeschichte.

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Heute Standard: der Schraubenkompressor. Bis zu seiner Erfindung brauchte es allerdings jahrtausendelang Innovation und Ideenreichtum.
Heute Standard: der Schraubenkompressor. Bis zu seiner Erfindung brauchte es allerdings jahrtausendelang Innovation und Ideenreichtum.
(Bild: ©nordroden - stock.adobe.com)

Aus unserem Leben ist Drucklufttechnik nicht mehr wegzudenken – egal ob im privaten Bereich oder der Wirtschaft. Ganz selbstverständlich pumpen wir heute unsere Autoreifen mit Kompressoren auf, versorgen unsere Kranken mit Sauerstoff aus der Druckluftflasche und gebrauchen Haarspray aus der Sprühdose. Unternehmen nutzen Druckluft zum Lackieren, zum Reinigen von Werkstücken, zum Auftragen von Spritzbeton und zu vielem mehr. Keine PET-Flasche, kein Feuerlöscher und keine Schutzatmosphäre in Lebensmittelverpackungen wäre ohne Drucklufttechnik denkbar. Angefangen hat die Erfolgsstory der Disziplin aber viel kleiner und banaler: mit dem Schmiedeblasrohr.

Vor 10.000 Jahren gelang es mit seiner Hilfe nämlich zum ersten Mal in der Geschichte, Schmiedefeuer auf über 1000 °C anzufachen. Für die damalige Zeit war das revolutionär: Endlich konnten die Menschen Metalle wie Gold und Kupfer schmelzen, um Schmuckstücke und andere Kulturgüter herzustellen – ein Meilenstein für die Kulturwelt vor allem in Mesopotamien, von dem heute kunstvolle Metallschmuck-Grabbeigaben zeugen. Die Erfindung des Blasrohrs war sogar so genial, dass sich das Gerät (wenn auch in abgeänderter Form) bis ins Jahr 2019 durchgesetzt hat: Das Mundlötrohr nutzen Schmiede bis jetzt, um ihre Flammen heißer zu machen und kleine Metallmengen einzuschmelzen.

Eine fast ebenso geniale Erfindung war Tausende Jahre später der Blasebalg, sozusagen das Upgrade des Blasrohrs. Das erste Gerät entwickelten schlaue Köpfe Mitte des dritten Jahrtausends v. Chr. Als erster mechanischer Kompressor der Welt bestand er wahrscheinlich aus Leder und Holz oder Metall. Einige Zeit später entwickelte man die Bälge dann weiter: Um 1500 v. Chr. hatten sich die fußbetriebenen Varianten durchgesetzt. Unter anderem Schmiede im alten Ägypten nutzten sie für ihre Arbeit. Diese effizientere Form wurde schnell unverzichtbar, weil sich etwa zur selben Zeit das Legieren von Kupfer und Zinn zur Herstellung von Bronze zu einem stabilen Herstellungsverfahren entwickelt hatte.

Ein schlauer Kopf stellt die Weichen

Wenige Jahrhunderte später wurde eine der bedeutendsten Drucklufttechnik-Größen aller Zeiten geboren: der Grieche Ktesibios. Der Mathematiker und Erfinder lebte irgendwann zwischen 200 v. Chr. und 100 n. Chr. in Alexandria und gilt heute noch als einer der Mitbegründer der Pneumatik. Er entwickelte drucklufttechnische Anwendungen im kulturellen, wirtschaftlichen und militärischen Bereich und brachte damit wahrscheinlich zahllose seiner Zeitgenossen ins Staunen. Hier eine kleine Auswahl seiner bahnbrechendsten Erfindungen:

  • die Hydraulis: ein orgelartiges Tasteninstrument, das sich durch Wasserdruck verdichtete Luft zunutze machte,
  • eine neue Art von Katapulten, bei denen man die Sehnen mit Druckluft spannen konnte (was eine kostengünstige und materialschonende Alternative zu der damals vorherrschenden Technik war),
  • eine Druckluftpumpe, um Wasser aus Brunnen oder anderen Quellen auf ein höheres Niveau zu befördern und damit gegebenenfalls sogar Brände zu löschen,
  • ein Mechanismus zum Öffnen von Toren, der auf den Kräften sich ausdehnender Luft beruhte.

Wie sehr Ktesibios die Gesellschaft mit seinen Erfindungen geprägt hat, zeigt das Beispiel seiner Hydraulis: Über 700 Jahre war das Druckluftinstrument im ganzen römischen Kulturraum verbreitet. Wer etwas auf sich hielt, besaß als wohlhabender Bürger mindestens eine Orgel in seiner Villa. Selbst noch in der Renaissance griffen Künstler die Hydraulis als Hommage an Ktesibios auf – beispielsweise in der weltweit bekannten Parkanlage Villa d'Este in der Nähe von Rom.

In der Villa d'Este in Rom kann man heute eine Nachbildung der Hydraulis von Ktesibios sehen. Sie spielt zu bestimmten Uhrzeiten.
In der Villa d'Este in Rom kann man heute eine Nachbildung der Hydraulis von Ktesibios sehen. Sie spielt zu bestimmten Uhrzeiten.
(Bild: ©marcorubino - stock.adobe.com)

Technikdisziplin feiert erste große Erfolge in der Moderne

Ein weiterer großer Name der Drucklufttechnik ist Denis Papin. 1667 beschrieb der französische Physiker erstmals die Nutzung von Druckluft für den Transport von Körpern durch Rohre und legte damit den Grundstein für die pneumatische Fördertechnik. Das Funktionsprinzip ist einfach und wird heute noch angewandt: Für die Herstellung eines benötigten Druckunterschieds im Rohr kommen Fördergebläse zum Einsatz. Durch den entstehenden Unterdruck wird die Ware quasi abgesaugt – egal ob Schüttgut wie Sand oder Lebensmittel wie Mehl. Historisch entstanden die ersten pneumatischen Förderanlagen dieser Art in Verbindung mit der Entladung von Getreide aus Überseeschiffen. Ein weiterer Anwendungsbereich der Technik war die Rohrpost. Sie wurde Mitte des 19. Jahrhunderts erstmals im Londoner Telegrafenamt eingerichtet und wird teilweise noch heute genutzt.

Wirtschaftliche Bedeutung erreichte die Drucklufttechnik etwa zur selben Zeit auch im Berg- und Tunnelbau. Sie überzeugte durch die schnelle Bereitstellung von Kraft- und Leistungsspitzen für Drucklufthämmer und -meißel. Anders als elektrische Antriebe und Motoren war sie außerdem bestens für den explosionsgefährdeten Bereich geeignet. Von 1861 bis 1871 setzten Arbeiter die „neue“ Energieform beim Vortrieb eines Tunnels durch das Mont-Cenis-Massiv in Frankreich ein. Als der Tunneldurchbruch erfolgte, lagen von beiden Seiten über sieben Kilometer Rohrleitungen zum Transport der Druckluft. Das Bauprojekt war das erste, bei dem man den einfachen Transport von Druckluft in der Praxis unter Beweis stellen konnte.

Drucklufttechnik heute: unverzichtbar für Wohlstand

Wann der erste Kompressor, so wie wir ihn heute kennen, erfunden wurde, lässt sich leider nicht mehr genau eingrenzen. Bereits sehr früh aber wurden in der Industrie Kolbenmaschinen eingesetzt. So ist es kein Wunder, dass viele der heutigen Branchengrößen zuerst auch mit der Produktion von Kolbenkompressoren starteten – beispielsweise Kaeser im Jahr 1948. Der als Industriestandard bekannte Schraubenverdichter kam erst wenig später. Er wurde 1955 erstmalig vom schwedischen Ingenieur Alfred Lysholm erfolgreich umgesetzt. Die Technologie gab es zwar schon seit Mitte der 30er-Jahre, eine praktische Anwendung war damals allerdings noch nicht absehbar. Das Problem: Die komplizierten Schrauben waren schwierig in der geforderten Genauigkeit herzustellen. Außerdem waren sie anfällig für Verformungen, Bruch und Undichtigkeit. 1954 übernahm Atlas Copco schließlich die Rechte zur Fertigung und zum Verkauf von Schraubenkompressoren nach dem Lysholm-Konzept. Daraufhin entwickelten andere Anbieter ähnliche Verdichter. Kaeser produzierte seinen ersten Schraubenkompressor zum Beispiel 1973.

Der Schraubenkompressor ist momentan die Standardvariante. Der schwedische Ingenieur Alfred Lysholm ließ seine Funktionsweise in den 1930er-Jahren patentieren.
Der Schraubenkompressor ist momentan die Standardvariante. Der schwedische Ingenieur Alfred Lysholm ließ seine Funktionsweise in den 1930er-Jahren patentieren.
(Bild: ©nordroden - stock.adobe.com)

Heute ist die Druckluft aus der Industrie nicht mehr wegzudenken. Der Technikzweig ist zu einer gewinnbringenden Branche geworden. Produzenten wie Kaeser, Atlas Copco, Renner, Boge und viele weitere haben sich als Marktgrößen etabliert. Vier von zehn Deutschen besitzen heute selbst einen Kompressor oder mieten ihn bei Bedarf. Ihre Beliebtheit verdankt die Druckluft vor allem folgenden Vorteilen:

  • leichte Transportierbarkeit selbst über große Entfernungen,
  • einfache Speicherung in entsprechenden Behältern,
  • Sauberkeit (beispielsweise in Form von ölfreier Druckluft in der Lebensmittelproduktion),
  • Betriebssicherheit durch geringen Verschleiß bei Druckluftanlagen und zuverlässiges Arbeiten selbst bei Temperaturschwankungen,
  • Sicherheit in Bezug auf die Brand- und Explosionsgefahr.

Außerdem können Druckluftmotoren, verglichen mit Elektroantrieben, schadlos beliebig oft und beliebig lange bis zum Stillstand überlastet werden, ohne durchzubrennen. Das macht sie ideal für eine Vielzahl von Industrien. Besonders beliebt ist der Energieträger deshalb im Baugewerbe, im Bergbau, in der Automobilindustrie, der chemischen Industrie sowie in der Kunststofffertigung – unabhängig davon, ob es ums Spannen und Klemmen, den Transport, die Steuerung und Regelung oder weitere Anwendungen geht.

Digitalisierung und Druckluft as a Service

Herausforderungen, denen sich die Druckluftbranche stellen muss, gibt es allerdings auch eine Menge. Gerade mit Hinblick auf den strengen Gesetzesrahmen bezüglich des Umweltschutzes steht die Energieeffizienz für Hersteller immer prominenter auf der Tagesordnung. Der Grund: Häufig sind Systeme beim Anwender falsch angeschlossen und nicht korrekt für den Einsatz ausgelegt. Die Folge sind Leckagen, schnellerer Verschleiß und ein überdurchschnittlich hoher Stromverbrauch beziehungsweise CO2-Ausstoß. Für Anbieter bedeutet das: Serviceangebote müssen noch grundsätzlicher und breiter aufgestellt sein und prominenter beim Abnehmer platziert werden. Die zunehmende Individualisierung von Anlagen verstärkt diese Entwicklung noch. Für immer spezifischere Anwendungsszenarien müssen sie auch immer individuellere Druckluftlösungen fertigen.

„Weitere wichtige Trends sind Digitalisierung, Industrie 4.0 und Druckluft as a Service“, sagt Wolfgang Hartmann, Leiter Marketing bei Kaeser Kompressoren. „Druckluft ist in der Industrie ein ähnlich wichtiger Energieträger wie Strom. Niemand erzeugt ihn selbst und so kann auch die Druckluftversorgung von Spezialisten geplant und gehandhabt werden.“ Druckluft-as-a-Service-Modelle würden daher immer mehr in Anspruch genommen – egal ob in Form von Contracting oder von Dienstleistungen, die die vorausschauende Instandhaltung ermöglichen.

Neue Geschäftsmodelle und Ansätze zeigen, dass die erfolgreiche Entwicklung der Druckluftbranche noch lange nicht zu Ende ist. Allerdings müssen die deutschen Anbieter am Ball bleiben, denn die internationale Konkurrenz schläft nicht. Nur wer heute intelligente digitale Ansätze präsentiert und den Kunden einen konkreten Nutzen gewährleistet, etwa in Form von Energieeinsparungen oder besserem Monitoring, kann sich langfristig am Markt behaupten – und die Geschichte der Drucklufttechnik weiterschreiben.

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Über den Autor

 Sebastian Hofmann

Sebastian Hofmann

Journalist, Vogel Communications Group