Vierkantdraht

Edelstahldraht auf einer Spule

Ein Draht ist ein dünnes, langes, biegsames Stück Metall mit kreisförmigem Querschnitt; Weitere Querschittsformen sind: Flach, Vierkant oder Profildrähte. Aufgrund der Länge wird es in der Regel auf Rollen (Spulen) gewickelt.

Metalle, die zur Herstellung von Drähten häufig zum Einsatz kommen sind: Eisen, Kupfer, Messing, Aluminium, Silber, Gold oder Edelstahl, sowie unterschiedlichste Kupferlegierungen. In kleineren Mengen wird mittlerweile auch Magnesium zu Drähten für die Automobil- und Luftfahrtindustrie verarbeitet.

Herstellung

Rechnergesteuerte Zugfestigkeitsprüfung

Älteres, mechanisches Prüfgerät für Zug- und Stauchbelastungen von Drähten

Man unterscheidet in der Herstellung unter anderem das Kaltziehen, Walzen und elektrolytische Behandeln. Beim Drahtziehen wird ein früher durch Schmieden, heute durch Walzen entstandener grober Draht kalt durch die sich verjüngende Öffnung eines Zieheisens, Ziehsteins oder Walzgerüstes gezogen. Er wird länger und dünner, ohne dass es zu Materialverlusten kommt. Von Produktionsgang zu Produktionsgang zieht man ihn durch immer kleinere Öffnungen, bis er schließlich die gewünschte Abmessung hat – meistens rund. Ursprünglich wurde Draht mit Muskelkraft gezogen, einer körperlich anstrengenden Arbeit, zu der es bis ins späte Mittelalter keine Alternative gab.

In der industriellen Fertigung wird der Draht von einer sogenannten Ziehscheibe durch den Ziehstein gezogen. Moderne Drahtziehmaschinen haben dabei bis zu 31 Stufen und sind regelungstechnisch sehr anspruchsvoll, da alle Ziehstufen in einem Verband gefahren werden.

Das Ziehen ist eine plastische Verformung und führt, wenn es kalt erfolgt, zur Kaltverfestigung. Oft muss daher zwischen den Ziehstufen eine Erwärmung (Spannungsfreiglühen) erfolgen. Ob der Draht hart oder weichgeglüht zur Auslieferung kommt, richtet sich nach der Anwendung.

Vierkantdraht / Profildraht

Eine besondere Form des Drahtes ist der Vierkantdraht oder Profildraht. Dieser Draht hat einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt und wird in der Regel aus Runddraht hergestellt. Die Werkzeuge zur Herstellung von Vierkant-Profildrähten heißen Türkenkopf und bestehen aus vier im rechten Winkel symmetrisch zueinander angeordneten Rollen (Walzen), die auf den Draht beim Durchlaufen von vier Seiten her einen gleichmäßigen Umformdruck ausüben.

Die Bezeichnung „Türkenkopf“ bezieht sich auf die Anordnung der Rollen (Schleppwalzen), die wie ein Türkenkopf-Knoten, das heißt wie die Knoten der im türkischen Kulturkreis traditionell gebundenen Kopftücher angeordnet sind.

Abnehmer dieser Vierkantdrähte, die vorwiegend aus Kupferlegierungen hergestellt werden, sind u. a. Hersteller von Steckverbindern der Einpresstechnik, die aus den quadratischen Drähten kurze Pins schneiden und in Stecker und Steckverbinder verbauen.
Oft ist dieser Vierkantdraht galvanisch mit Zinn oder Edelmetallen beschichtet.

Weitere Beispiele für Profildraht sind Oberleitungen (Rillenfahrdraht).

Geschichte

Drahtzieherei. Rechts die Ziehscheibe, in der Mitte der Ziehstein, links ein Abhaspel

Schon um das 3. Jahrhundert v. Chr. fertigten die Ägypter durch verschiedene Techniken Golddrähte und verarbeiteten sie zu Schmuckstücken weiter. Seit dem 5. Jahrhundert n. Chr. bis zum 14. Jahrhundert war das aus Eisendraht hergestellte Kettenhemd die wichtigste Schutzausrüstung von Kriegern. Tausende von Drahtringen wurden miteinander zu Kettenpanzern verflochten.

Die Ursprünge der deutschen Drahtherstellung liegen im Bereich des Sauerlandes. Insbesondere um den Ort Altena, in dem sich heute das Deutsche Drahtmuseum befindet, waren schon im Mittelalter viele Drahtzieher angesiedelt. Man nutzte dort die Wasserkraft der zahlreichen Bäche, um die Ziehmaschinen anzutreiben, was seit dem 14. Jahrhundert belegt ist.

Im 19. Jahrhundert wurden Windenscheiben-Grobzüge eingeführt, die das kontinuierliche Ziehen des Drahtes erlaubten. Die Qualität des Drahtes verbesserte sich entscheidend; die Produktionsmenge stieg enorm. Die Wasserkraft der zahlreichen Bachläufe im märkischen Sauerland war eine wesentliche Voraussetzung dafür, dass es seit dem 16. Jahrhundert zum Zentrum der deutschen Drahtproduktion wurde und es auch noch blieb, als seine Erzvorkommen erschöpft waren.

Verwendung

Architektur und Bauwesen

Moderne Architektur sowie Bauleistungen sind ohne Draht nicht denkbar. So z. B. sind die elastischen und zugfesten Moniereisen des allgegenwärtigen Stahlbetons gewalzter Draht, mittlerweile auch als rostfreier Betonrippenstahl ; im Spannbeton befinden sich Drahtseile. Drahtseile revolutionierten auch den Brückenbau, ermöglichten Stand- und Hochseilbahnen sowie transparente Dachkonstruktionen, wie das Dach des Olympiastadions in München. Drahtgewebe und Drahtgeflechte finden immer häufiger als Fassadenelemente, Verkleidungen oder Zäune Verwendung. Schweißelektroden bestehen ebenso aus Draht wie zur Rohrinstallation erforderliches Lötzinn beziehungsweise Hartlot.

Elektrizität

Kupferdrähte in einer Litzenleitung

Ohne Draht wären maßgebliche Erfindungen und Entdeckungen besonders des 19. und 20. Jahrhunderts nicht möglich gewesen. Genannt seien das Prinzip des Elektromagnets, das Messen von Temperaturen und auftretenden Kräften mit Draht.

Metalldrähte werden häufig zum Übertragen elektrischer Signale (z. B. im Computer) und zum Übertragen von elektrischem Strom verwendet (siehe elektrischer Leiter). Solche Drähte bestehen meist aus Kupfer, jedoch auch aus Aluminium. Oberleitungen bestehen aus einer Kupferlegierung.

Metalldrähte mit einer isolierenden Ummantelung (meist Kunststoff) werden auch Kabel oder Leitung genannt. Zum Wickeln von Transformatoren, Spulen und Übertragern verwendet man oft lackierten Kupferdraht (Kupferlackdraht); dieser Draht ist durch eine Lackschicht elektrisch isoliert.

Kupfer-, Nickel- und Eisendrähte verschiedener Profile werden auch zu Anschlüssen von elektronischen Bauelementen und zu Kontaktstiften von Steckverbindern verarbeitet – das sind kurze Draht-Stifte, die millionenfach in jeglicher Art von Steckern verbaut werden. Dazu werden häufig Vierkantdrähte – also Drähte mit einem quadratischen Querschnitt – verwendet. Weitere verwandte Querschnitte sind Flach- und Runddrähte. Im Elektronikbereich sind Drähte oft galvanisch z. B. mit Zinn, Silber oder Edelmetallen beschichtet.

In der Elektrotechnik und in Elektronikbauteilen wird Draht aus verschiedenen Metallen verarbeitet, z. B.:

• Kupfer : Wickeldraht für Spulen, Zugmagnete, Relais-Spulen, Transformatoren
• Aluminium: Freileitungen, Erdkabel
• Kupferbasislegierungen: Oberleitungen, Anschluss- und Steckerstifte
• Legierungen (oft auf Basis von Nickel): Thermoelement-Draht, Heizdraht, Widerstandsdraht (Drahtwiderstände, Shunts)
• Aluminium, Eisen, Gold: Anschlussbein- und Bonddrähte
• Zinnlegierungen: Lötdraht
• Platin: Temperaturmesswiderstände (z. B. Pt100)

In anglo-amerikanischen Ländern werden noch heute die Kupferdrahtdurchmesser nach dem System American Wire Gauge (AWG) angegeben, welches wenig endanwenderorientiert die Anzahl der Ziehschritte des Kupferdrahtes darstellt.

Weitere Verwendungen

Kaltgestauchte Schrauben, typisches Stahldrahtprodukt, hier eine Ausschussproduktion aus minderwertigem Draht

Stahldraht-Coils im Außenlager eines Kaltwalzwerks

Stahldrahtcoils und Haspel im Außenlager einer Drahtfabrik

Stahlwolle, Drahtkorn für die Hochdruckreinigung, viele Werkzeuge und vor allem auch Befestigungselemente, wie (Befestigungs-) Schrauben, Muttern, Niete und die auch Nägel genannten Drahtstifte, sind Drahtprodukte.

Darüber hinaus kommt Draht zum Einsatz:

• als Drahtfeder, beispielsweise in
  • Uhren und Küchen-Kurzzeitmesser
  • Schraubenfedern als Teil der Federung in Fahrzeugen
  • Federmotore
• Drehfedern und andere Torsionsprodukte
• in Musikinstrumenten, wie
  • Oktavklavier
  • Harfe
  • Triangel
  • Gitarre
• Bei Fahrzeugen als Speichen
• im Drahtwebstuhl
• in einer Drahtverseilmaschine zur Herstellung von Drahtseilen
• über Seilzüge gesteuerte Flugzeugmodelle.
• Drahtgitter
• Zäune
  • Maschendraht
  • Stacheldraht
• in der Fertigungs- und Fügetechnik
  • Herstellung von Nägeln und Schrauben
  • Schweißdraht (Massivdraht oder Fülldraht) zur stoffschlüssigen Verbindung oder Beschichtung von Bauteilen
• Förderbänder
• als Schmuck
  • liturgische Gewänder
  • Uniformen
  • Trachten
  • Fahnen
  • Andachtsbilder
  • Weihnachtsschmuck aus geplättetem Draht
• in der Halbleiterindustrie zum Sägen der Wafer
• als Befestigungsmittel, z. B. Rödeldraht, Blumendraht, Bindedraht
• Im Druckereiwesen bei der Endfertigung und in der Massenproduktion kommen sogenannte Drahtheftmaschinen im Heftverfahren zum Einsatz.

Draht und Sprache (Metaphern mit Draht)

Als Drahtzieher wird eine Person bezeichnet, die unsichtbar im Hintergrund wie ein Marionettenspieler die Fäden bzw. Drähte zieht. Auf Draht sein, der heiße Draht, Nerven wie Drahtseile sind weitere Beispiele für doppeldeutige oder kreative Verwendungen des Wortes Draht. Allgegenwärtig sind diese Sprachbilder insbesondere auch in der Presse. Nicht zuletzt ist mit Drahtesel gemeinhin ein Fahrrad gemeint.

Kunst

Drahtskulptur von Bettina Lüdicke

Berühmte Nagelbilder stammen von Günther Uecker, die im Wesentlichen aus Drahtstiften bestehen. Ein weiteres Werk ist der Nagelvogel Phönix von Hubert Berke. Darüber hinaus sind vor allem einige besonders originelle Drahtkunstwerke von Axel Fischer, Birgit Happ, Doro Jung, Rolf Nickel, Ren Rong und Udo Sander aus den 1980er- und 1990er-Jahren bekannter geworden. Es fällt auf, dass Draht auf verschiedene Art und Weise in der Kunst eingesetzt wird: Um Skulpturen fast schwerelos wirken zu lassen, als Mittel für dreidimensionale Zeichnungen oder als Werkstoff im Verbund mit anderen Materialien.

Siehe auch

• Deutsches Drahtmuseum
• Eschweiler Drahtfabrik
• Litze
• Drahtzieher (Beruf)
• American Wire Gauge (AWG)
• Heißer Draht

Literatur

• Martina Düttmann, Stephan Sensen (Hrsg.): Draht. Vom Kettenhemd zum Supraleiter. Mönnig, Iserlohn 2001, ISBN 3-933519-15-2

Weblinks

• Deutsches Drahtmuseum
• Kupfer in der Elektrotechnik – Kabel und Leitungen (pdf-Datei)