Die größten Erfindungen: der Bohrer

Es war etwa die Zeit, als erste Menschen begannen, Europa zu besiedeln, vor rund 40.000 Jahren. Womöglich aufgrund des kälteren Klimas beschäftigte sich der Homo Sapiens verstärkt mit Werkzeugen, schlug mit Hämmern aus Geweih bessere Klingen aus vorbehandeltem Kernstein, produzierte Sicheln, Kratzer und Schaber. Und Bohrer. Vor allem durchbohrte Knochenperlen, Tierzähne und hübsche Muscheln zeugen heute noch von den ersten Bohrversuchen der Menschheit.

Ob als Schmuck, Jagdtrophäe oder Bezahlungsmittel – unsere Vorfahren schienen die durchbohrten Pretiosen an Schnüren aufgereiht mit sich getragen zu haben. Für Schmuck scheuten unsere Vorfahren dabei auch große Mühen nicht. In einem etwa 23.000 Jahre alten Grabfund in Russland wurde Kleidung entdeckt, die mit 4903 Perlen aus Mammutelfenbein verziert war. Jede einzelne Perle war durchbohrt.

Das Prinzip des Bohrens war einfach und ist im Grunde bis heute gleich geblieben: Ein spitzes Werkzeug mit scharfen Schneidkanten wird gedreht, hobelt Späne von dem Werkstück ab und wird so nach und nach in die Tiefe gedrückt. Es gab schon früh unterschiedliche Bohrmethoden: Die Vollbohrung erfolgt mit einem rotierenden Bohrkopf aus Elfenbein, Hartholz, Stein oder Tierzähnen. Oft wurden wohl auch Wasser und Abrasionsmittel wie Quarzsand zu Hilfe genommen.

Wie Experimente ergaben, lassen sich je nach Rohmaterial und Bohrtechnik Tiefen zwischen 0,4 und 0,7 mm pro Stunde erreichen. Eine andere Methode war die Hohlbohrung, auch Zapfenbohrung genannt. Sie erfolgt mit hohlem Holz wie Holunder oder hohlen Halmen wie Schilfrohr, die mit Sand als Schleifmittel gefüllt werden konnten. Hinzu kam eine schnell rotierende Bohrstange. Pflanzliche Bohrer konnten deshalb benutzt werden, weil die eigentliche Schleifarbeit durch den Quarzsand erfolgte. Am Ende der Bohrung fällt in der Regel ein konischer Zapfen (Bohrkern) heraus.

Als Antrieb kamen unterschiedliche Methoden zum Einsatz. Der Bohrkopf saß meist an der Spitze eines Holzstabes. Der Stab konnte zwischen den Handflächen rotiert werden. Größere Wirksamkeit hatte der Antrieb des Bohrstabs mittels Bogens, der eine höhere Umdrehungszahl und -geschwindigkeit erreicht. Der Holzschaft mit dem Bohrkopf dreht sich in einem Gegenlager, das mit der Hand gehalten wird, mit der anderen Hand wird der Bogen hin und her bewegt, dessen einfach um den Holzschaft gelegte Schnur die Rotation erzeugt.

Im Laufe der Jahrhunderte wurde die Mechanik um den Bohrer herum verbessert, Gewichte drückten ihn nach unten, Schwungscheiben trieben ihn an. Aber der Bohrer selber, inzwischen aus Metall, hatte sich kaum weiter entwickelt. Die zündende Idee kam von Giovanni Martignoni. Der gebürtige Schweizer arbeitete lange Zeit in Liestal, Bern und Zürich als Mechaniker und Reparateur, wo er auch immer wieder mit Vorrichtungen zum Schneiden eines Gewindes zu tun hatte.

Aus seinen Erfahrungen heraus entwickelte er zunächst einen Bohrer mit geraden Nuten und Spannfedern. Ein damals übliches Konzept, die meisten Bohrer hatten zwei gerade gegenüber liegende Nuten an den Längsseiten. Die Nuten wurden in den Bohrer hineingehobelt oder ausgefeilt, es gab ja noch keine Fräsmaschinen. 1863 lebte Giovanni Martignoni in Düsseldorf und konstruierte dort einen mit einer gewundenen Nut versehenen Bohrer. Die gewundenen Nuten wurden spiralförmig in den Bohrer hinein gefeilt. Die Verbesserung war deutlich: Löcher gelangen passgenauer, und die spiralförmigen Nuten transportierten das Bohrgut deutlich besser aus dem Loch heraus.

Er verkaufte seine Bohrer unter anderem an Fabrikanten im Rheinland und Westfalen. Allerdings waren seine Bohrer nicht schleif- und schärfbar und konnten in die damals vierkantigen Spannvorrichtungen der Bohrmaschinen schlecht eingesetzt werden. Kaum jemand erkannte die Bedeutung der Erfindung, und so geriet sie aufgrund der Nachteile wieder in Vergessenheit.

Doch die Idee fand ihren Weg nach Amerika, und so wurden bereits 1867 amerikanische Spiralbohrer auf der Pariser Weltausstellung vorgestellt. Da es sie mit passenden Spannköpfen und Schmirgelscheiben gab, setzten sie sich nun schnell durch. Von all dem hatte Martignoni allerdings nichts, wie viele Erfinder war er ein cleverer Tüftler, aber ein lausiger Vermarkter. Bis ins hohe Alter musste er als Mechaniker seinen Lebensunterhalt verdienen.

Heute ist das Bohren aus unserem Leben nicht mehr wegzudenken. Dank spezialisierter Bohrer für das Erdreich fördern wir Öl, Gas und Erdwärme, Bohrköpfe in gigantischen Ausmaßen fräsen ganze Tunnelröhren durch Gebirge. Für jedes Material gibt es Spezialbohrer, bis hin zum Einsatz von Diamant. Durch spröde und harte Werkstoffe wie Stein wird der Bohrer mit einem Schlagwerk kombiniert, um das Bohren mit dem Meißeln zu kombinieren. Selbst im Haushalt haben heute die meisten Menschen einen Bohrer, vom kleinen handbetriebenen Nagelbohrer in armen Ländern bis zum akkubetriebenen, drehmomentgeregelten Schlagbohrer des semiprofessionellen Heimwerkers in der westlichen Welt.

Martignoni, geboren am 3. Mai 1830 in Lugano und gestorben am 20. Januar 1915 in Frankfurt am Main, gilt als Erfinder des Spiralbohrers. 1857 war er in der Schweiz als Mechaniker und Reparateur in der Seidenfabrik von Pölger beschäftigt. Dort entwickelte er ein Schweiß- und Härteverfahren für Metalle. Er reiste nach Bern und Zürich und sah dort in der mechanischen Werkstatt von Reissauer eine Drehbank mit einem exzentrischen Bohrer, mit dem man Gewinde in Muttern drehen konnte. 1863 konstruierte er daraufhin einen mit einer gewundenen Nut versehenen Bohrer. Den Lohn seiner Erfindung konnte er nicht ernten, er musste bis ins hohe Lebensalter als Mechaniker arbeiten.