Zur Geschichte des Aufzugs – von Otis bis Twin

Ein Aufzug oder Fahrstuhl ist eine technische Anlage, mit der Personen oder Lasten mit Hilfe einer beweglichen Aufzugskabine oder Plattform zwischen mehreren Etagen transportiert werden. Aufzüge waren ein Nebenprodukt der industriellen Revolution und haben ihrerseits zu einer Revolution des Städtebaus geführt.

Ein Aufzug gilt als solcher, wenn er eine Förderhöhe von mindestens 180 cm hat und feste Zugangsstellen aufweist. Aufzüge sind ein Spiegel des technischen Fortschritts und haben die moderne Architektur maßgeblich geprägt. Im folgenden Artikel soll die Geschichte des Aufzugs im Vordergrund stehen, die gleichzeitig eine Teilgeschichte der Industrialisierung ist.

Aufzüge in der vorindustriellen Zeit

Beim Bau der Pyramiden in Ägypten wurden möglicherweise vertikale Aufzüge verwendet. Laut Elevator History wurde jedoch erstmals im dritten Jahrhundert v. Chr. Gebrauch von Aufzügen gemacht. Archimedes, der griechische Mathematiker, Physiker und Astronom, soll den ersten bekannten Aufzug erfunden haben (wahrscheinlich 236 v. Chr.). Sein Gerät wurde mit Seilen und Rollen betrieben. Die Seile wurden durch eine Winde um eine Wickeltrommel gewickelt. Diese frühen Aufzüge wurden von Menschen, Tieren oder Wasser angetrieben und hauptsächlich dazu verwendet, um schwere Lasten wie Wasser oder Baumaterial zu heben. Bereits in der Antike vor 2.500 Jahren wurden also erste handbetriebene Aufzüge eingesetzt.

Laut der Otis Elevator Company haben erste Aufzugssysteme bereits im ersten Jahrhundert n. Chr. Menschen angehoben. Das römische Kolosseum benutzte z.B. Aufzüge, um Gladiatoren und wilde Tiere von der unteren Ebene zur Arena zu heben. Im Mittelalter waren Hebelifte der einzige Weg, um zum griechischen Kloster in St. Barlaam, zu gelangen, das sich etwa 60 Meter über dem Boden auf einem Gipfel befand. Zudem wurden Warenlifte schon in der Frühzeit benutzt, um kleine Waren zu transportieren.

Der Vorläufer des modernen Aufzugs ist der Flaschenzug, dessen Erfinder nicht bekannt ist. Die Erfindung wird jedoch Archimedes zugeordnet. Der Ingenieur Domenico Fontana konstruierte 1586 einen riesiegen Falschenzug, um erstmals ein mehr als 300 Tonnen schweres Objekt anzuheben. Er suchte nach einer technischen Lösung um einen Vatikan-Obelisken auf dem Petersplatz in Rom aufzurichten.

König Ludwig XV besaß einen der frühesten Aufzüge, der speziell für den Passagiergebrauch entworfen wurde und als „fliegender Stuhl“ bekannt war. Er wurde 1743 von Blaise-Henri Arnoult im Schloss Versailles installiert. Ludwig der XV brauchte einen privaten Aufzug, damit seine Geliebte ihn heimlich besuchen konnte. Der Passagier betätigte den Aufzug, indem er an einem Seilzug mit Gegengewichten eine Schnur zog.

Der nächste große Schritt in der Aufzugstechnik war 1765 die Erfindung der Dampfmaschine von James Watt. Die neue Erfindung ermöglichte Aufzügen, größere und schwerere Lasten – wie Kohle, Bauholz und Stahl – in die oberen Stockwerke größerer Gebäude zu transportieren.

Der erste moderne Aufzug von Elisha Graves Otis

Erst im Jahr 1853 stellte der us-amerikanische Erfinder Elisha Graves Otis den ersten modernen Aufzug vor. Der Aufzug von Otis war auch der Erste, der eine Fangvorrichtung besaß und so ein Abstürzen verhinderte. Zur Demonstration ließ sich Otis 1853 bei der Vorstellung des Aufzugs in die Höhe fahren und durchtrennte anschließend den Seilzug. Der Aufzug stürtze nicht ab und bremste selbstständig. Otis stellte bereits 1852 die erste Sicherheitsvorrichtung für Aufzüge vor, die verhinderte, dass der Aufzug bei einem Kabelbruch oder Seilriss auf den Boden stürzte. Das Sicherheitssystem bestand aus einer Sägezahnratsche die aktiviert wurden, wenn eine Stahlfeder durch das Brechen der Hebekabel ihre Spannung verlor. Der Aufzug wird an Ort und Stelle angehalten.

Otis hatte sich in Yonkers, New York, einer aufstrebenden Industriestadt, etwa 15 Meilen nördlich des Times Square, niedergelassen. Er verkaufte im Jahr 1853 nur drei Aufzüge – für jeweils 300 Dollar – und in den ersten Monaten des folgenden Jahres keinen. So entschied sich der Unternehmer für eine dramatische und todesmutige Demonstration im New Yorker Crystal Palace, einer großen Ausstellungshalle, die für die Weltausstellung von 1853 erbaut wurde.

Mit der Vorführung seiner Sicherheitsbremse auf der New Yorker Weltausstellung konnte Otis alle Bedenken gegen seine Erfindung entkräften. Der Trick funktionierte – 1857 wurde der erste Otis-Personenaufzug mit Sicherheitsfunktion am Broadway 488 in einem Kaufhaus in Betrieb genommen. Bald darauf wurde ein Otis-Aufzug im Eiffelturm und im Empire State Building installiert. Mit der nun geschaffenen Möglichkeit, sichere Personenaufzüge einzusetzen, begann der Bauboom der Wolkenkratzer, deren obere Stockwerke erst durch Aufzüge sicher und bequem zu erreichen waren. Vor Otis Erfindung erreichten Gebäude selten sieben Stockwerke. Aufzüge wurden zudem als zu gefährlich angesehen, um sie in Mehrfamilienhäusern einzusezten.

Der moderne Aufzug von Otis konnte nicht nur Lasten und Personen sicher transportieren, er ermöglichte auch den Bau von Hochhäusern. Nur mit einem sicheren Aufzug konnten höhere Gebäude gebaut werden als es um 1850 üblich war. Otis gründete 1853 angetrieben vom Erfolg seiner Erfindung die Otis Elevator Company, die heute immer noch existiert und die Weltmarkführer im Bereich Aufzüge ist. Der Bauboom bei Hotels und Hochhäusern in Amerika führte schnell zu einer hohen Nachfrage nach Aufzügen und zu einer breiten Internationalisierung der Otis Elevator Company. Auf der Weltausstellung 1867 stellte Otis seine Aufzugsanlage auch in Europa vor. Aufzüge setzten sich in Europa erst in den 1870er Jahren durch, nachdem auf der Weltausstellung 1867 in Paris erstmals ein Hydraulikaufzug präsentiert wurde.

Aufzüge der Otis Elevator Company sind unter anderem im Eiffelturm, im Empire State Building, im Kreml und im Burj Khalifa Wolkenkratzer verbaut. Es war im wesentlichen der von Otis vorgestellte Aufzug, der die Grundlage und Verbreitung des Wolkenkratzers ermöglichte, eine Revolution in der Architektur auslöste und die Skylines des 20. und 21. Jahrhunderts für immer verändern sollte. Die gesellschaftliche Bedeutung dieser industriellen Erfindung und ihr Einfluss auf die moderne Architektur kann nicht hoch genug geschätzt werden.

Der erste Aufzugsschacht (Baujahr 1853) wurde vier Jahre vor dem ersten Aufzug entwickelt. Der Architekt Peter Cooper, der annahm und zuversichtlich war, dass ein sicherer Aufzug bald erfunden werden sollte, entwarf das Gebäude der Union Foundation in New York mit einem zylindrischen Schacht. Seiner Ansicht nach, war dies die effizienteste Form für einen Aufzug. Otis entwarf dann später einen speziellen Aufzug nur für dieses Gebäude.

Das Erfolgsgeheimnis von Otis war nicht so sehr, dass er eine Plattform auf und ab bewegen konnte, was keine wirkliche technische Leistung ist. Hier und da waren schon einige Jahre vor Otis Erfindung Dampf- und Hydraulikaufzüge im Einsatz. Nein, Otis Leistung bestand darin, dass er die Menschen überzeugen konnte, einen Aufzug zu nutzen, der nicht nur nach oben, sondern auch nach unten fahren konnte, ohne in einen freien Fall zu geraten.

Der erste elektrische Aufzug von Werner von Siemens

1880 wurde der erste elektrische Aufzug von Werner von Siemens vorgestellt. Siemens war ein deutscher Erfinder, Industrieller und Begründer der heutigen Siemens AG. Er entdeckte das dynamoelektrische Prinzip und gilt als Vater der modernen Elektrotechnik und elektrischen Energietechnik. Siemens konzentrierte sich darauf für seine neue Technik sinnvolle Anwendungsmöglichkeiten zu identifizieren. Ein Anwendungsfeld waren Aufzüge und die elektrische Eisenbahn. Während der Konstruktion der elektrischen Eisenbahn, ist die Idee zum elektrischen Aufzug entstanden. Im Juni 1879 schrieb Siemens an seinen Bruder: „Für Lifts und für Drehung von Drehscheiben pp. auf Bahnhöfen wäre die dyn. Maschine sehr geeignet.“

Der Aufzug von Siemens wurde von einem Motor unter einer Plattform bewegt und mit einem Getriebe und Zahnradgewinde nach dem dynamoelektrischen Prinzip angehoben. Der Aufzug sollte ursprünglich auf der Mannheimer Gewerbe- und Landwirtschaftsausstellung in Mannheim Pfalz Premiere haben, verzögerte sich jedoch um zwei Monate. Er wurde von den Organisatoren der Ausstellung bei Werner von Siemens in Auftrag gegeben, die sich davon eine größere internationale Bekannheit der Gewerbeausstellung erhofften. Der Fahrstuhl wurde dann Ende August 1880 installiert und erwies sich als riesiger Hit. Er wurde von tausenden Schaulustigen an einem eigens errichteten Aussichtsturm getestet und ausprobiert.

Die Nachfrage nach elektrischen Aufzügen stieg stark an. Vor allem Hotels wollten Personenaufzüge mit der neuen Elektrotechnik installieren. Für das Unternehmen von Werner von Siemens entwickelte sich der Verkauf von Aufzugsanlagen jedoch nicht zu einem nennenswerten Geschäftsfeld. Siemens konzentrierte sich nicht auf den Verkauf von Aufzügen, sondern als Pioneer und Gründer auf die Elektrifizierung weitere Lebensbereiche, also auf neue Anwendungsfelder seiner dynamoelektrischen Erfindungen. So schrieb er seinem Bruder „Ich baue jetzt auch einen elektrischen Pflug von dem ich mir sehr viel verspreche.“.

Der Vorläufer der heutigen Siemens AG, die Telegraphen Bau-Anstalt von Siemens & Halske aus Berlin, entwickelte sich innerhalb weniger Jahrzehnte von einer kleinen Werkstatt, zu einem der weltweit größten Technologiekonzerne.

Gesellschaftliche Bedeutung und Einfluss auf die Architektur

Der erste kommerzielle Aufzug fährt 1857 in einem Kaufhaus in New York City sicher auf und ab. Wie Klimaanlagen und öffentliche Verkehrsmittel sollten Aufzüge das Arbeitsleben erleichtern. Es besteht jedoch kein Zweifel daran, dass sie die notwendige Voraussetzung schuffen, um die Entwicklung von Städten mit Hilfe von Wolkenkratzern zu beschleunigen. Ein 50 stöckiges Hochhaus spart die Fläche von ca. 10 Mehrfamilienhäusern mit 6 Stockwerken ein. Gäbe es keine Aufzüge, bräuchte z.B. New York mit mehr als 736 Wolkenkratzern, mehr als 1 Million qm bebaubare Grundstücksfläche um diese Hochhäuser zu ersetzen. Städte würden ohne Aufzüge in ihrer Ausdehnung unendlich groß werden und MegaCitys wie Hong Kong wären nicht denkbar.

In Folge des Aufzugbooms veränderte sich die architektonische Gestaltung großer Wohn- und Bürokomplexe. Galten zuvor mehr als vier bis sieben Etagen als Höchstgrenze, konnte nun mit Aufzügen nahezu unbegrenzt in die Höhe gebaut werden. Der Wert von Etagen in Mehrfamilienhäusern kehrte sich ebenfalls um. Waren zuvor vor allem Parterrewohnungen beliebt, waren es nun die oberen Etagen. Der Aufzug führte also zu Wertsteigerungen der oberen Etagen und damit zu Penthouse-Wohnungen.

Der Aufzug ist das sicherste Transportmittel der Welt. In 72 Stunden fährt, statistisch gesehen, jeder Mensch auf der Welt einmal Aufzug. Die früher verbreitete Bauweise mit einer offenen Gitter-Kabine in einem ebenfalls offenen Schacht, wird aus Sicherheitsgründen heute nicht mehr gebaut. Derartige historische Aufzugsanlagen sind in Europa nur noch teilweise in Betrieb, meist zu Anschauungszwecken. Heute hat sich der Aufzugbau stark weiterentwickelt. Spezielle Aufzugsanlagen ohne Triebwerkraum, ohne Schacht oder Schachtgerüst, sowie Anlagen mit frequenzgeregelten Antrieben verbreiten sich immer mehr. In Deutschland gibt es rund 900 unterschiedliche Aufzugsfirmen. Die größten Unternehmen sind dabei ThyssenKrupp, Schindler, Kone und Otis.

Die weitere Geschichte des Aufzugs wird vor allem durch die Urbanisierung und der Bevölkerungswanderung vom Land zur Stadt geprägt sein. Bis zur Mitte des Jahrhunderts werden rund 70% der Weltbevölkerung in Städten leben. Aufgrund des begrenzten Wohnraums, müssen Wohngebäude in die Höhe wachsen. Personenaufzüge sind hierbei eine Schlüsseltechnologie. In Berlin werden in den nächsten Jahrzehnten beispielsweise alleine durch den Um -und Ausbau von Dächern zu Wohnflächen 50.000 neue Wohnungen entstehen.

Technische Weiterentwicklung zum Mehrkabinenaufzug

Eine grundlegende Weiterentwicklung des klassischen Aufzugs gelang 2003 der Firma ThyssenKrupp. ThyssenKrupp hat ein System entwickelt mit dem zwei Aufzugskabinen im selben Schacht alle Stockwerke anfahren können. Der Mehrkabinenaufzug wird von ThyssenKrupp auch als TWIN bezeichnet. Bei der TWIN-Aufzugstechnologie fahren zwei Aufzugskabinen unabhängig voneinander im selben Schacht und sparen damit bis zu 30% der benötigten Fläche ein.

Zudem werden die Wartezeiten für die Benutzer reduziert. Im Vergleich zu einer Aufzugsanlage mit zwei übereinander liegenden Aufzugskabinen im selben Schacht, hat das System den Vorteil, dass es keine starre Begrenzung gibt. Die Auzugskabinen können sich durch eine vertiefte Schachtgrube und einen erhöhten Schachtkopf gegenseitig ausweichen. Beide Aufzugskabinen können alle Stockwerke anfahren. Mit dem Mehrkabinenaufzug wird eine Zeitersparnis von 65% erreicht werden. Theoretisch sind mit dem Prinzip auch Aufzugsanlagen mit drei oder mehr Aufzugsabinen in einem Schacht möglich.

Durch immer höhere Wolkenkratzer müssen Aufzüge in der Lage sein, mit der zunehmenden Anzahl von Etagen und der Notwendigkeit, Passagiere schnell zu den gewünschten Stockwerken zu bringen, Schritt zu halten. Ein Gebäude in China hält derzeit die drei Aufzugsrekorde: Es hat den schnellsten und höchsten Aufzug und den schnellsten Doppelstockaufzug. Der Shanghai Tower ist mit 632 Metern das zweithöchste Gebäude der Welt. Sein Aufzug, der von der Mitsubishi Electric Corporation in Japan entworfen wurde, fährt mit 12,5 Metern pro Sekunde über 121 Etagen.

Im immerwährenden Wettstreit um den Bau des größten, höchsten und besten Wolkenkratzers, wird der 2019 fertiggestellte Jeddah Tower in Saudi-Arabien wahrscheinlich den Rekord für den schnellsten Aufzug übernehmen. Bei einem vollen Kilometer in der Höhe mussten verschiedene Optionen überprüft werden, um den Höhen- und Geschwindigkeitsanforderungen des Aufzugs standzuhalten. Kone, ein in Finnland ansässiges Unternehmen, hat Aufzüge mit Kohlefaserseilen entworfen und gebaut, die stark genug sind, um Aufzüge in eine Höhe von 660 Metern fahren zu lassen.

Mit der Erhöhung der Höhe und Geschwindigkeit von Aufzügen verbessern Erfinder ständig neue Sicherheitsfunktionen. Eine solche Verbesserung umfasst ein Patent, das 2009 von einer Gruppe von Erfindern der Otis Elevator Company zum Schutz vor Überbeschleunigung und zu hoher Geschwindigkeit angemeldet wurde.

Dieses System erkennt, wenn der Aufzug zu beschleunigen beginnt, und löst automatisch eine an einem elektromagnetischen Auslöser angebrachte mechanische Bremse aus. Ein weiteres Patent, das 2011 von Juan Carlos Abad, einem Erfinder aus der Schweiz, eingereicht wurde, umfasst eine Sicherheitsschaltung, mit der ein Aufzug bei Aktivierung des Notstopps kontrolliert abgebremst wird.

Meilensteine in der Geschichte des Aufzugs

• 1852 stellt Elisha Graves Otis eine Sicherheitsvorrichtung für Aufzüge vor, 1853 ein Aufzug mit diesem Sicherheitssystem
• Im Jahr 1878 führt die Firma Otis einen schnelleren, kostengünstigeren hydraulischen Aufzug ein.
• 1887 patentiert der amerikanische Erfinder Alexander Miles einen Mechanismus zum automatischen Schließen von Aufzugstüren
• Joseph Giovanni, ein US-amerikanischer Erfinder, patentiert 1944 einen Sicherheitsstoßfänger, durch den verhindert wurde, dass sich Aufzugstüren schließen wenn sich Passagiere oder andere Hindernisse zwischen den Türen befinden
• Otis Elevators installiert 1924 das erste Steuersystem, das die Geschwindigkeit der Aufzüge automatisch regelte. Das System kontrollierte automatisch die Beschleunigung, die Geschwindigkeit zwischen den Etagen und das Abbremsen des Aufzugs
• Otis Elevators installiert im Empire State Building einen Aufzug, der 366 Meter pro Minute zurücklegen konnte. Das Empire State Building enthält jetzt 73 Aufzüge.
• Otis Elevators führt 1979 Mikroprozessoren in ihre Aufzugssteuerungssysteme ein, die sie Elevonic 101 nannten, wodurch Aufzugsanlagen vollständig automatisiert wurden.
• ThyssenKrupp stellt 2003 sein Twin und 2017 sein Multi Aufzugssystem vor.

Der Aufzug der Zukunft

Neue Technologien werden entwickelt und erforscht, um Aufzüge höher, schneller und sicherer zu machen. Neue Konzept-Aufzüge nutzen z.B. Magnete anstelle von Seilen. Das deutsche Unternehmen ThyssenKrupp entwickelt im Moment einen MULTI-Aufzug, der mit der Technik der Magnetschwebebahn Transrapid arbeitet. Das System reduziert dabei nicht nur die Größe des Aufzugs drastisch, sondern steigert auch die Effizienz mit der Personen innerhalb eines Hochhauses bewegt werden, erheblich, indem in jedem Schacht mehrere Kabinen fahren. Wie der Fahrstuhl aus dem Film „Charlie und die Schokoladenfabrik“, kann er sowohl horizontal als auch vertikal fahren und so viele neue Möglichkeiten schaffen.

Wie hoch kann eigentlich ein Aufzug gebaut werden? Der Science-Fiction-Autor Arthur C. Clarke machte in seinem Roman „Fontänen des Paradieses“ die Idee populär, dass Aufzüge irgendwann in den Weltraum fahren können. In seinem Roman wird eine atemberaubende fünfstündige Fahrt mit einem Aufzug von der Erdoberfläche zu einer Weltraumkolonie beschrieben. Laut der NASA könnte in naher Zukunft tatsächlich ein Aufzug zum Weltraum möglich sein. Der Weltraumaufzug würde von einem etwa 50 Kilometer hohen Basisturm betrieben werden. Es soll dabei vier bis sechs Gleise geben, auf denen elektromagnetische Aufzugskabinen bis zu Tausenden von Kilometern pro Stunde in das Weltall fahren können.

Quellen:
https://www.otisworldwide.com/pdf/AboutElevators.pdf
https://www.siemens.com/history/en/news/1043_elevator.htm
www.elevatorhistory.net

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