Konstruierte Stabilität

Die historische Aufbereitung und Entwicklung der Verbundwerkstoffe steht noch ganz am Anfang. Obwohl sie in einer Vielzahl von Publikationen Erwähnung finden, werden sie in der Regel nur in Zusammenhang mit technischen Entwicklungen und vor allem im Rahmen von werkstofftechnischen Leistungsparametern als Mittel zum Zweck kontextualisiert. In diesem Kapitel wird der aktuelle Forschungsstand im Hinblick auf die Entwicklung von Verbundwerkstoffen und die für diese Arbeit gesichteten Primär- und Sekundärquellen vorgestellt, wobei sowohl historische, als auch technische Literatur und Quellen untersucht worden. Gleichfalls wird der methodische Zugang zu dem Themenfeld Geschichte von Werkstoffen bzw. Materialien im Kontext aktueller Forschungstrends dargestellt. Das Kapitel schließt mit einer Darstellung, wie Verbundwerkstoffe werkstofftechnisch aufgeschlüsselt werden können, und einer Begriffsklärung, welche mit Werkstoff versus Hybridwerkstoff zu umreißen ist.

Dieses Kapitel gibt einen Einblick in die frühen Entwicklungen zu Verbundwerkstoffen. Insbesondere wird der strohverstärkte Nilschlammziegel näher beleuchtet, welcher bereits in vielen Bauwerken der Antike zum Einsatz kam und als erster typischer Vertreter eines faserverstärkten Serienwerkstoffs gesehen werden kann. Diese historische Hinführung zum eigentlichen Thema, nämlich den industriegefertigten Verbundwerkstoffen des 19. und 20. Jahrhunderts, wird ergänzt durch drei weitere frühe Verwendungsbereiche von Verbundwerkstoffen. Zum einen wurden sie im Bereich der Jagd- und Kriegswaffentechnik in Form des Verbundwerkstoffbogens eingesetzt, zum anderen im Bereich des Devotionalien­handels bzw. Dekorationsbaus. Dieses Kapitel soll zudem in besonderer Form zeigen, dass das Prinzip des Verbundwerkstoffes keine Erfindung des Industriezeitalters ist, sondern weitaus früher entdeckt wurde und bereits eine entsprechend breite Anwendung fand.

Dieses Kapitel verfügt über eine Dreiteilung und beleuchtet die wichtigsten Entwicklungen zu Verbundwerkstoffen im 19. Jahrhundert. Im ersten Abschnitt wird aufgezeigt, dass mit dem Schwund von Kolonialprodukten die Suche nach alternativen Materialien, vorzugsweise für Alltagsprodukte, begann. Es wird dabei die frühe chemische Industrie im Hinblick auf Verbundwerkstoffe beleuchtet. In diesem Zusammenhang wird auch einer der wirtschaftlich bedeutendsten frühen Kunststoffe aus Zellulose vorgestellt, der Verbundwerkstoff Vulkanfiber. Der zweite Abschnitt fokussiert die Entwicklung von Holzwerkstoffen, deren Basiswerkstoff Holz ist. Dabei handelt es sich um einen Werkstoff, welcher in natürlicher Form das konstruktive Grundprinzip des Verbundwerkstoffes verkörpert. Der dritte Abschnitt befasst sich exemplarisch mit einem Patent dieser Zeit, welches den frühen Einsatz eines Verbundwerkstoffes im Maschinenbau wiedergibt. Dabei handelt es sich um einen Verbundwerkstoff eines Gleitlagersystems, das Teil eines prototypischen Wasserturbinenantriebs für den Einsatz in Binnengewässern war.

In diesem Kapitel wird die Entwicklung von Verbundwerkstoffen in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts bis zur Zäsur 1945 dargestellt. Ausgangspunkt bildet die Entwicklung von Bakelit. Thematisiert werden auch die bahnbrechende Entwicklung der Polymerchemie durch Hermann Staudinger und die sich rasch entwickelnde chemische Industrie weltweit. Dabei werden das Netzwerk von Hochschul- und außeruniversitärer Forschung, Industrie und Militär dargestellt sowie darin agierende Personen beleuchtet. Dabei wird auch die deutsche Faserforschung genauer betrachtet. Den Abschluss dieses Kapitels bildet ein Fallbeispiel, welches verdeutlichen soll, dass bereits zum damaligen Zeitpunkt eine innovative Umsetzung des werkstofftechnischen Potentials von Verbundwerkstoffen bei einem konstruktiv anspruchsvollen Produkt erfolgte. Dabei handelt es sich um die Darstellung und den Wirkungskreis der Entwickler von Nurflügel-Flugzeugen, die Gebrüder Reimar und Walter Horten.

Dieses Kapitel beleuchtet die Entwicklung von Verbundwerkstoffen in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts. Den Auftakt bildet hierbei die Verwertung von werkstofftechnischem Wissen aus der NS-Zeit und die Etablierung von glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK) sowie die Einführung von kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) am Beispiel des Jagdflugzeuges vom Typ Alpha Jet. In einem weiteren Schwerpunkt wird in diesem Kapitel die werkstofftechnische Entwicklung von Verbundwerkstoffen in der DDR in den Blick genommen, insbesondere von faserverstärkten Kunststoffen. Die Darstellung der Entwicklung des Projektes SOFIA - Stratospheric Observatory For Infrared Astronomy - stellt den Abschluss dieses Kapitels dar. Dabei wird der Stellenwert des Einsatzes von Verbundwerkstoffen bei werkstofftechnisch anspruchsvollen Projekten beleuchtet.

In diesem Kapitel werden in zehn Abschnitten, welche von den methodischen Herausforderungen dieser Untersuchung über die Faserforschung als Basis des Faserverbundes bis hin zur Verbundwerkstoffentwicklung in der DDR reichen, die Ergebnisse der vorliegenden Forschungsarbeit zur Entwicklung von Verbundwerkstoffen zusammengefasst und Antworten auf die Eingangs eingebrachten Leitfragen präsentiert. In dem letzten Teil der Auswertung dieser diachronen Längsschnittstudie wird eine mögliche Periodisierung der Genese der Verbundwerkstoffe im 19. und 20. Jahrhundert vorgestellt.