Technikgeschichte mit fischertechnik – 16 Meilensteine zum Nachbauen

1. Der Flaschenzug
   Schon in der Frühzeit der Mensch­heitsgeschichte war die Überwindung der Begrenztheit menschlicher Kraft eine der großen Herausforderungen. Vor über 2000 Jahren entdeckten die Menschen eine technische Lösung, um selbst tonnenschwere Gegenstände, wie z. B. große Steinblöcke, mit Men­schenkraft anzuheben.
2. Das Getriebe
   Nachdem der Mensch einfache tech­nische Hilfsmittel wie das Rad und den Hebel zu nutzen gelernt hatte, war ein nächster wesentlicher Schritt das gezielte Umformen und Anpassen von Bewegungen durch Getriebe. Das beinhaltete die Änderung von Bewe­gungsformen, die Nutzbarmachung von Wind­, Wasser­ oder tierischer Kraft und die Auslösung oder Simulation von sich wiederholenden Vorgängen.
3. Das Differenzialgetriebe
   Seit der Erfindung des Automobils befindet sich in fast jeder angetriebe­nen Hinterachse ein Differenzialge­triebe. Die Geschichte der Differenzial­getriebe ist aber viel älter und zu einem großen Teil ungeklärt. Mit Modellen und Experimenten erklären wir die Funktion dieser Getriebe und verfolgen bekannte Spuren über die Äquations­uhren bis zu den chinesischen Kom­passwagen zurück.
4. Die Uhr
   Keine andere Erfindung hat die Entwick­lung unserer Zivilisation andauernder und nachhaltiger beeinflusst als die der Uhr. Das Einteilen der Zeit in immer kleinere gleichmäßige Portionen und die immer weiter reichenden Techniken zur Synchro­nisation ermöglichen erst das feinver­zahnte globale Ineinandergreifen mensch­licher und maschineller Tätigkeiten, das wir heute kennen. Einige der entscheidenden Stationen in diesem Entwicklungsprozess werden wir mit fischertechnik­-Modellen in diesem Kapitel nachvollziehen.
5. Das Planetarium
   Die Erscheinungen, Veränderungen und Bewegungen am nächtlichen Himmel zu deuten und zu begreifen – dieser Drang ist so alt wie die Menschheit selbst. Er schlug sich nieder in einer Vielzahl von Anschau­ungsmodellen, die sich gemeinsam mit dem naturwissenschaftlichen Weltbild und den technischen Möglichkeiten weiter­entwickelten: von der Himmelsscheibe von Nebra über die Armillarsphären und Astrolabien, den Mechanismus von Antiky­thera, die mittelalterlichen astronomischen Uhren, die heliozentrischen Orreries bis zu den modernen Projektionsplanetarien. Wir beschreiben einige ausgewählte Aspekte dieses fruchtbaren Wechselspiels zwischen Beobachtung, Modell, Weltbild und Tech­nik.
6. Die Rechenmaschine
   Noch heute üben mechanische Rechen­maschinen eine ungeheure Faszination auf den Benutzer aus – eine Faszination, die zur Zeit ihrer Entstehung im 17. Jahr­hundert unvergleichlich größer gewesen sein muss. Das Rechnen zu automatisieren, dieser Traum einiger Visionäre äußerte sich in anfänglich sehr individuellen Maschi­nen, denen ein Grundproblem gemeinsam war: die mechanische Buchführung der Zehnerüberträge. Wir erzählen einen Teil dieser Geschichte und stellen eine Rechen­maschine aus fischertechnik mit kontinu­ierlicher Zehnerübertragung vor. Diese auf Planetengetrieben basierende Art der Zeh­nerübertragung wurde in den 70er­ Jahren des 19. Jahrhunderts vom Mathematiker Pafnuti Lwowitsch Tschebyscheff erfunden.
7. Der Sextant
   Auf Knopfdruck liefern einem heute GPS­-Empfänger den eigenen Standort auf der Erdkugel, über weite Teile des 20. Jahr­hunderts bestimmten Schiffe ihre Position durch Funk­ oder Trägheitsnavigation. Vor­her erfolgte die Navigation über mehrere Jahrhunderte anhand der Gestirne, deren Höhe man mit dem Sextanten und seinen Vorläufern maß. Wir zeigen, wie man sol­che Instrumente mit fischertechnik baut, und erklären, wie man mit ihnen seinen Standort ermittelt.
8. Die Dampfmaschine
   Die Entwicklung der Dampfmaschine vor 300 Jahren hat die Welt stärker verändert als jede andere technische Erfindung zuvor. Als Erfinder gilt allgemein James Watt – tatsächlich hat er sie lediglich wei­terentwickelt, wenn auch auf bedeutsame Weise. Das Funktionsprinzip einer Dampf­maschine lässt sich unter Verwendung eines Pneumatik­-Kolbens mit fischertech­nik sehr anschaulich nachbilden.
9. Die Achsschenkellenkung
   Die Lenkung war Ende des 19. Jahrhun­derts eine der technischen Herausforde­rungen bei der Entwicklung des Motor­wagens (später »Automobil« genannt). Denn bei den in der Regel von Pferden gezogenen Wagen und Kutschen herrsch­ten einfache Lenksysteme wie die Dreh­kranzlenkung vor, die bei einem motor­getriebenen Fahrzeug verschiedene gewichtige Nachteile haben. Aus Mangel an Alternativen war eines der ersten Auto­mobile, der patentierte Benz­-Motorwagen von 1886, zunächst ein Dreirad mit Gabel­lenkung, bis Carl Benz die Achsschenkel­lenkung erfand – zum dritten Mal.
10. Der Elektromotor
    Die – eher zufällige – Entdeckung des Zusammenhangs zwischen Strom und Magnetismus Anfang des 19. Jahrhunderts faszinierte zahlreiche Forscher der west­lichen Welt und führte innerhalb weniger Jahre zur Nutzbarmachung der Elektrizität als neuer Antriebsenergie. Heute sind Elek­tromotoren aus unserer Welt nicht mehr wegzudenken.
11. Der Telegraf
    Heute ist es selbstverständlich, dass Nach­richten ohne Zeitverzug von fast jedem Ort der Welt an jeden anderen übermittelt werden können. Dabei ist es noch gar nicht so lange her, dass Nachrichten mit Boten übermittelt werden mussten – aufwendig und nur so schnell, wie Pferd und Reiter oder die Postkutsche vorankamen.
12. Die Normalzeit
    Heute gilt eine Uhr als ungenau, die eine Minute »falsch« geht – aber welche Zeit ist eigentlich »richtig«? Und warum? Das Fehlen einer Referenzzeit wurde erst im 19. Jahrhundert als Mangel empfunden, als Taschenuhren selbstverständlich wurden, Nachrichten ohne Zeitverzug übermittelt werden konnten und die Eisenbahn Städte nach Fahrplänen miteinander verband. Wenig überraschend, dass zuerst die Bahn­höfe mit synchronen Uhren ausgestattet wurden.
13. Der Film
    Wer mit Fernsehen, YouTube und Smart­phone aufgewachsen ist, kann sich wahr­scheinlich kaum vorstellen, dass es eine Zeit gab, in der Geschichten erzählt wer­den mussten – es gab keine Filme. Dabei ist das gar nicht so lange her: Die ersten Filme entstanden vor gerade einmal 120 Jahren. Der Wunsch, Bildern Bewegung einzuhauchen, ist hingegen um einiges älter.
14. Das Raupenfahrzeug
    Fahrzeuge hatten bis Ende des 19. Jahr­hunderts üblicherweise vier Räder, gele­gentlich auch einmal zwei oder drei. Räder eignen sich perfekt für gezogene Fahr­zeuge – bei einem motorisierten Fahrzeug haben sie jedoch zahlreiche Nachteile: Die Auflagefläche der Antriebsräder ist klein, daher drehen sie leicht durch und benöti­gen deshalb glatte Straßen und haftende Reifen. Außerdem ist der Wendekreis groß, und kommen sie einmal von der Straße ab, bleiben sie schnell stecken. Raupenfahr­zeuge besitzen alle diese Nachteile nicht, stellen den Konstrukteur aber vor andere Herausforderungen.
15. Das Radar
    Zu den bedeutendsten Innovationen im Verkehr zu Land, zu Wasser und in der Luft zählt die Erfindung und Entwicklung von Geräten, die Gegenstände und andere Ver­kehrsteilnehmer auch bei schlechter Sicht (Nebel, tiefes Wasser, Dunkelheit) zuverläs­sig und frühzeitig erkennen. Mit ihrer Hilfe entdecken Schiffe heute Untiefen (und U­-Boote), werden Flugräume überwacht, können Autos ohne Fahrer navigieren und einparken – und Geschwindigkeitsüber­tretungen festgestellt werden.
16. Der Hubschrauber
    Hubschrauber gehören zu den faszinie­rendsten Fluggeräten: Sie können wie Kolibris in der Luft stehen, ohne Startbahn abheben, punktgenau landen und extrem wendige Manöver fliegen. Zwar ist die Idee des Hubschraubers bereits Jahrhunderte alt, realisiert wurden die ersten funktions­fähigen Hubschrauber aber erst vor ca. 80 Jahren – denn so einfach, wie es aus­sieht, ist das Fliegen mit Rotoren nicht.