Zeichnung Damphammer von 1856, Bild: Wikimedia.org

Dieses Gemälde des Dampfhammers schuf James Nasmyth für seine Autobiographie. Bis 1856 hatte seine Firma 490 solcher Hämmer gebaut und weltweit verkauft. Bild: Wikimedia.org

Im Jahr 1838 stand der Ingenieur Francis Humphries vor einem Problem. Er sollte für das bis dahin größte Dampfschiff der Welt, die SS Great Britain, den Antrieb bauen. Doch die enormen Ausmaße der Schaufelräder konnte kein englischer oder schottischer Schmiedehammer schmieden. Sie waren einfach zu klein.

Voller Verzweiflung wandte er sich an den schottischen Ingenieur James Nasmyth. Dieser hatte 1834 sein eigenes Unternehmen „Nasmyth, Gaskell and Co.“ gegründet. Die Firma wurde bekannt durch ihre Dampfmaschinen, die sie weltweit verkaufte. Sie baute außerdem Pressen für Baumwollballen.

Nasmyth entwarf diese Maschinen nicht nur, sondern sorgte auch für eine höchstmögliche Präzision bei der Bearbeitung. Auch für seinen Kollegen Francis Humphries hatte er eine Lösung parat: den Dampfhammer. Seine Erfindung aus dem Jahr 1839 sollte die Maschinen- und Komponentenherstellung revolutionieren und das Dampfschiff SS Great Britain seetauglich machen.

Damalige Schmiedehämmer in Eisenwerken

Damalige Schmiedehämmer in Eisenwerken sahen aus wie große Handhämmer. Sie wurden durch Wasser- oder Dampfkraft gehoben und schwangen dann durch ihr Eigengewicht herab. Ihr Drehwinkel war allerdings für sehr große Werkstücke zu klein und man konnte die Aufschlagskraft nicht regulieren.

Bei Nasmyths Entwicklung schwang der Hammer – auch Bär genannt – nicht herab, sondern fiel senkrecht nach unten. Außerdem wurde dem Ingenieur klar, dass nicht nur mit dem Eigengewicht des Bären gearbeitet werden musste, sondern man ihn auch durch Dampfkraft nach unten bewegen konnte; wie den Kolben einer Dampfmaschine. So konnte man den Bären auch in passender Höhe stoppen. In einer berühmten Demonstration zerschlug Nasmyth mit dem Dampfhammer ein Ei in einem Weinglas, ohne das Glas zu beschädigen.

Dann wurde ein glühender Eisenblock unter dem Hammer platziert und geschmiedet. Trotz seiner Eigenschaften sollte der Dampfhammer bei der SS Great Britain nicht zum Einsatz kommen. Denn das Dampfschiff sollte dann doch keine Schaufelräder, sondern eine Schiffsschraube bekommen. Nasmyhs Hammer kam daher nicht zum Zug.

Dampfhammer in Frankreich

Zeichnung Dampfhammer, Bild: Library of Congress
Planzeichnung eines Dampfhammers nach James Nasmyth. Bild: Library of Congress

Ideen für einen dampfgetriebenen Schmiedehammer waren bereits in Patenten von James Watt aus dem Jahr 1784 und William Deverell von 1806 geäußert worden. In Frankreich erhielt 1842 FranÇois Bourdon ein Patent auf das Wirkprinzip. Als Nasmyth diesen Hammer bei einem Besuch eines Eisenkraftwerks im französischen Le Creusot sah, der ihn an seine eigene Konstruktion erinnerte, kehrte er sofort nach England zurück, beantragte ein Patent und begann Dampfhämmer zu bauen. Der erste Nasmythsche Dampfhammer ging nach weiterer konstruktiver Verbesserung durch Nasmyths Chefingenieur Robert Wilson 1843 in Betrieb.

Zwar entwickelte der Ingenieur seinen Dampfhammer vor allem für das Schmieden von Stahl, allerdings wurde ihm schnell klar, dass man diesen auch zum Beispiel als Ramme einsetzen konnte. Die normalerweise beim Bau von Hafendocks verwendeten Holzpfosten waren 21 Meter lang und hatten einen Durchmesser von 45 Zentimeter. Mit einem traditionellen Hammer brauchte man zwölf Stunden, um sie in den Boden zu rammen. Als der Erfinder 1845 in Plymouth seine neue Dampframme präsentierte, brauchte sie gerade einmal vier Minuten. Bald kamen Bestellungen aus aller Welt.

Die Möglichkeit, mit solchen Hämmern mit hoher Kraft und Präzision zu schmieden, hatte revolutionäre Auswirkungen auf die Herstellung. Bald schlugen Dampfhämmer auf alles ein – von Eisenbahnrädern bis zu Schiffsrümpfen aus Stahl – und verbreiteten sich in schnellem Maße.

Weitere Entwicklungen: Blick in die Sterne

Neben dem Dampfhammer befasste sich James Nasmyth mit weiteren Entwicklungen. Ab 1854 setzte er überhitzten Wasserdampf beim Puddeln ein (im 19. Jahrhundert verbreitetes Verfahren zur Umwandlung des im Hochofen hergestellten Roh­eisens in Schmiedeeisen) und verbesserte Walzwerke, Bohr- und Fräsmaschinen. Außerdem entwickelte er unter anderem die erste Feilmaschine für gröbere Arbeiten und eine biegsame Welle aus gewickeltem Stahldraht.

Nebenbei beschäftigte sich der Schotte mit praktischer Astronomie, baute einen eigenen Teleskoptyp, das Nasmyth-Teleskop, und erforschte damit die physikalische Beschaffenheit des Mondes. Das Teleskop ist ein Spiegelteleskop, dessen Strahlengang durch zwei Hilfsspiegel verlängert und aus dem Fernrohrtubus heraus gelenkt wird.

1874 veröffentlichte er zusammen mit Carpenter ein Buch über den Mond (The Moon – Considered as a Planet, a World, and a Satellite), das in mehrere Sprachen übersetzt wurde. Bei seinen Erkundigungen entdeckte er auch einen Mondkrater, der seither seinen Namen trägt: der Krater Nasmyth.

Der Erfinder

Der schottische Ingenieur James Nasmyth (* 19.8.1808 – † 7.5.1890) auf einer Fotografie aus dem Jahre 1844. Bild: Wikimedia.org

James Nasmyth wurde am 19. August 1808 in Edinburgh geboren. Als Sohn des Malers Alexander Nasmyth besuchte er die Kunstschule. Seine handwerklichen Fähigkeiten brachte er sich selber bei. Nach dem Besuch der Universität ging er nach London und arbeitete ab 1828 als persönlicher Assistent Henry Maudslays in dessen Firma H. Maudslay, Son & Field.

In dieser Zeit erfand Nasmyth die Mutternfräsmaschine. 1834 gründete er die Firma „Nasmyth, Gaskell and Co.“, um Werkzeugmaschinen, Dampfkessel und Werkzeuge für die Eisen- und Stahlbearbeitung zu fertigen. Seine bekannteste Konstruktion ist der von ihm ab 1839 entworfene Dampfhammer.

Unter anderem entwickelte er auch neue Konzepte für Walzwerke, Bohr- und Fräsmaschinen sowie ein eigenes Teleskop, mit dem er den Mond erforschte. James Nasmyth starb am 7. Mai 1890 in London.