Bagger im GaLaBau: Technische Grundlagen und Historie

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Der erste in Amerika patentierte Dampfbagger war der Otis steam excavator, auch "steam shovel" genannt. Foto: Unknown Author, Public Domain, Wikimedia Commons

Erdbaumaschinen spielen in der Wertschöpfung des Garten-, Landschafts- und Sportplatzbaus (GaLaBau) eine zentrale Rolle. Kompakte Bagger haben sich dabei ein großes Einsatzgebiet erobert, welches sich weiter ausdehnt. Dies liegt vor allem daran, dass hydraulische Bagger seit Mitte des 20. Jahrhunderts immer mehr an die Einsatzszenarien im GaLaBau angepasst wurden.

Der Trend ging und geht weiterhin zu möglichst kompakten, wendigen und universell nutzbaren Geräten. Hinzu kommt, dass sich durch eine Vielzahl von Anbaugeräten und automatischen Unterstützungssystemen die Einsatzmöglichkeiten dieses Maschinentyps stetig erweitern. Doch was ist überhaupt ein Bagger und wie funktioniert er technisch?

Wo hat dieser Maschinentyp seinen Ursprung und wie haben die Bagger sich historisch entwickelt? Wann begann der Landschaftsbau, Bagger als Standardmaschine einzusetzen und wie ging die Entwicklung weiter? Welche Anforderungen werden wir in Zukunft an Bagger stellen? Dieser Artikel ist der Beginn einer "Bagger-Reihe", die sich mit diesen Fragen auseinandersetzt. Er beginnt mit der Definition, was ein Bagger ist und damit, wie sich Bagger historisch entwickelt haben. In weiteren Folgen werden die Technik, die Einteilung und die Verwendung von Baggern behandelt.

Was ist ein Bagger?

  • Standbagger (z. B. Hydraulikbagger)
  • Fahrbagger (z. B. Radlader) und
  • Flachbagger (z. B. Raupe)².

Das Wort Bagger hat seinen Ursprung in der niederländischen Sprache. "Baggerer" oder "Bagger" ist eine historische Berufsbezeichnung, die Arbeiter bezeichnet, welche Schlamm aus Hafenbecken entfernen. Laut DGUV-Regel 100-500¹ sind Bagger "Maschinen mit Arbeitseinrichtungen zum Lösen, Aufnehmen, und Abschütten von Erdreich, Gestein, und anderen Materialien, wobei der Transport des Ladegutes vorwiegend ohne Verfahren des Baggers erfolgt". Der Bagger ist somit eine Baumaschine, die im unmittelbaren Nahbereich arbeitet. In älterer Literatur findet man noch die Unterscheidung in folgende Baggertypen:

Der Bagger entstammt somit dem Erdbau. Im Erdbau lauten die Hauptaufgaben: lösen, laden, transportieren, einbauen und gegebenenfalls verdichten von Böden und mineralischen Schüttgütern. Dieses Tätigkeitsfeld ist bis heute der wichtigste Einsatzbereich von Baggern. Allerdings haben sich die Einsatzszenarien im Laufe der Entwicklung dieses Maschinentyps stetig erweitert. Die mit schnelllaufenden Kettenlaufwerken ausgestatteten Bagger eines französischen Herstellers nehmen eine Zwischenstellung zwischen Stand- und Fahrbagger ein. Sie können ähnlich wie ein Rad- oder Deltalader eingesetzt werden. Entsprechend wird dieser hybride Maschinentyp auch als Skid-Bagger (englisch Skid-Steer: Kompaktlader) bezeichnet.

Die historische Entwicklung der Dampf- Seilbagger

Bereits um 1500 zeichnete Leonardo da Vinci eine Maschine, die in ihrer Funktion einem Seilbagger mit Schürfkübel gleicht³. Laut LEMSER 2003 wurde 1726 einem Franzosen namens Dubois ein Patent für einen fahrbaren baggerähnlichen Ausleger mit Tieflöffel und Bodenklappe für die Entleerung erteilt. Diese sehr frühen Konzepte waren auf den Betrieb mit Muskelkraft ausgerichtet und dienten dem Aushub und der Entschlammung von Kanälen und Hafenbecken, dort wo Menschen mit Grabgeräten wie Spaten und Schaufel nicht arbeiten konnten.

Mit der Erfindung und Weiterentwicklung der Dampfmaschine im 18. und 19. Jahrhundert durch Thomas Newcomen und James Watt konnten die oben beschriebene, bereits bekannte Auslegerkinematik mit maschineller Kraft betrieben werden. Der erste bekannte Dampfbagger wird um 1796 in England von Grimshaw entwickelt und von der Firma Boulton & Watt gebaut.4

Der erste in Amerika patentierte Dampfbagger war der Otis steam excavator (auch "steam shovel" genannt, englisch für Dampf-Schaufel), den William Otis 18355 im Alter von 22 Jahren konstruierte und auf den er 1839 ein Patent erhielt. Der Oberwagen dieser Maschine war starr, nur der mastartige Ausleger war schwenkbar. Das Einholen des Tieflöffels oder des Greifers geschah zunächst mittels Winden und Ketten, später mit Stahlseilen (Dampf-Seilbagger).

Diese frühen Dampf-Bagger waren überwiegend für den Transport auf Eisenbahngleisen ausgelegt. Der im 19. Jahrhundert rasant voran getriebene Eisenbahnbau war ein wichtiger Treiber für die Entwicklung des maschinellen Erdbaus, da für den Gleisbau, aufgrund der nur gering möglichen Streckensteigungen und -gefälle, sehr umfangreiche Erdbaumaßnahmen notwendig wurden. Umgekehrt waren große Erdbaumaßnahmen, wie beispielsweise beim Bau von Schifffahrtskanälen, nur effizient möglich, wenn der Transport über eigens verlegte Eisenbahngleise ermöglicht wurde.

Bis zur Jahrhundertwende zum 20. Jahrhundert waren Bagger somit überwiegend an Gleise gebunden und besaßen keinen eigenen Fahrantrieb. Es handelte sich um sehr behäbige, wartungsintensive (ein Dampfbagger muss ca. drei Stunden vor dem Einsatz eingeheizt werden) und aufwendig zu bedienende Maschinen. Der Einsatz kann sich daher nur bei sehr großen Erdbaumaßnahmen oder im Umschlagbetrieb gelohnt haben.

Heißdampf-Löffelbagger, Orenstein & Koppel. Foto: Htm, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0

Erster hydraulischer Hecklader aus dem Jahr 1948 (Wain-Roy Backhoe). Foto: Leattach, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

Die Entwicklung im 20. Jahrhundert

Mit der praxisreifen Entwicklung und Patentierung des Kettenantriebs zu Beginn des 20. Jahrhunderts durch Alvin O. Lombard6 eröffnet sich die Möglichkeit für einen ganz neuen Baggertyp, den Seil-Kettenbagger. Mit diesem Konzept, welches zum Beispiel die Firma Orenstein & Koppel in Serie ab 1925 umsetzte, steht die konzeptionelle Blaupause für das, was wir bis heute unter einem Standard-Bagger verstehen: Drehbarer Oberwagen mit Antrieb im Heck und Bedienstand vorne und frontal angebauter zweiteiliger Ausleger mit

Grablöffel. Bei den Seilbaggern ergibt sich aufgrund der Seilkinematik nur die Anbaumöglichkeit eines Hochlöffels oder eines Greifers, da Seile immer auf Zugkraft beansprucht werden müssen. Ein solcher Dampfseilbagger, wurde mit 52 t Dienstgewicht von drei Personen bedient: der Heizer war in Zusammenarbeit mit dem Bodenpersonal zuständig für den Brennstoff- und Wassernachschub7 sowie das Schmieren der Maschine, der Baggermeister steuerte die Drehung des Oberwagens und das Hubseil, der Löffelführer bediente Vorwärtsfahrt und die Entleerung des Löffels. Mit seinem 0,9 cbm Löffel konnte der Bagger ca. 40 cbm/h bewegen (Werksangabe).

Interessanter Weise wurden die Bagger allgemein und regulär mit Dampf-, Elektro- und Verbrennungsmotorantrieb angeboten. Die Verbrenner waren zunächst Benzinmotoren und ab ca. 1928 auch Dieselmaschinen. Dampfbagger blieben jedoch bis in die 30er Jahre die häufig bevorzugte Variante, da der Brennstoff günstig, allgemein verfügbar und die Bedienung traditionell eingeübt war. Der Übergang von der Dampfmaschine zum Verbrennungsmotor war nach Christensen (a.a.O.) eine evolutionäre Entwicklung, da das Grundkonzept des Seilbaggers unverändert blieb.

Etwa 30 etablierte internationale Hersteller produzierten den Baggertyp des Seilbaggers um 1935. Die Maschinen werden in dieser Zeit überwiegend für Baugruben, im Kanal- und im Tagebau verwendet (ebenda).

Menck Raupenbagger. Foto: GerogHH, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0


Die Disruption der Hydraulikbagger nach dem 2. Weltkrieg

Die ersten Hydraulikbagger wurden etwa zeitgleich in den USA und Großbritannien um 1947 entwickelt (JCB und Wain-Roy). Die ersten Maschinen waren Anbaugeräte für landwirtschaftliche Schlepper. Dieses Konzept wurde schnell von anderen Herstellern von Landmaschinen, wie beispielsweise der deutschen Firma Atlas, aufgegriffen. Der Atlas "Bauernlader" war im Nachkriegsdeutschland eine Legende.

Es ist davon auszugehen, dass diese erschwinglichen und kompakten Bagger-Anbaugeräte schon früh im GaLaBau genutzt wurden. Christensen beschreibt, dass diese ersten "Mini-Hydraulikbagger" ganz neue Märkte für kleinere Baufirmen eröffneten, die am Bauboom der Nachkriegszeit partizipierten. Mit deren Wachstum wuchsen auch die neuen Hersteller hydraulischer Geräte. Aus der Kombination von Schlepper mit Anbaubagger und Ladeschaufel entstand beispielsweise der Baggerlader. Ein Maschinentyp, der die grüne Branche des GaLaBaus bis in die Achtzigerjahre des 20. Jahrhunderts prägte und der international noch vielfach Verwendung findet.

Die deutschen Firmen Atlas und Liebherr entwickelten fast zeitgleich zu Beginn der Fünfzigerjahre im Wortsinn erste selbstfahrende Hydraulikbagger. Es handelte sich nicht nur um die ersten Geräte dieser Maschinengattung, sondern auch um die ersten Bagger, die diese Firmen je herstellten. Ein typisches Merkmal von Firmen, die einen Markt disruptieren, das bestehende Marktgeschehen durch neue Technologien auflösen.

Bei Liebherr war es der L300, ein Mobilbagger mit drei signifikanten doppelbereiften Rädern. Von Zeitzeugen (ehemalige Mitarbeiter der Firma) wird kolportiert, dass die Liebherr-Mitarbeiter den L300 in Eigenregie aus Begeisterung für die neue Technik entwickelten und vor Hans Liebherr zunächst versteckt hielten, da er ein überzeugter Anhänger der Seilbaggertechnik war. Erst als ihm die Leistungsfähigkeit der fertigen Maschine vorgeführt wurde, stimmte Hans Liebherr der Serienproduktion zu.

Der L300 war viermal leichter als ein vergleichbarer Seilbagger und ging 1954 in Serie. Ein ähnlich markanter, dreieckiger Unterwagen wurde auch vom französischen Hersteller Poclain (später von Case übernommen) verwendet, der 1956 den TY vorstellte. Das Nachfolgemodell der TY45 war ab 1961 die bekannte "Dreikantfeile" einer der erfolgreichsten Hydraulik Mobilbagger seiner Zeit. Laut Böge geht der markante Unterwagen "auf die in der (damaligen) Landwirtschaft gebräuchlichen Trirou-Dreiradanhänger" zurück.8

Nicht vergessen werden dürfen an dieser Stelle die Nobas Bagger der ehemaligen DDR. Ab 1955 entwickelten die Thüringer in Nordhausen den UB 20, einen fortschrittlichen vollhydraulischen kompakten Kettenbagger in der 8-Tonnen-Klasse. Diese Maschine nahm bereits viele Merkmale moderner Bagger vorweg. Nobas Hydraulikbagger wurden bis in die Neunzigerjahre produziert und von der DDR vielfach, vor allem in RGW-Straaten (Rat für Gegenseitige Wirtschaftshilfe, ehemaliger Ostblock) exportiert.

Mit dem Erscheinen der Hydraulikbagger in den Sechzigerjahren ging das Geschäft der etablierten Groß-Hersteller der Seilbagger langsam aber stetig zurück. Viele weitere neue Unternehmen drängten mit Hydraulikbaggern auf den Markt. Genannt seien Sennebogen, Schaeff, Hydrema (DK), Hanomag (zu Komatsu). Aber auch die Seilbagger hielten sich noch Vielfach auf bundesdeutschen Baustellen und prägten deren Bild bis in die Siebzigerjahre des 20. Jahrhunderts.

Dennoch war nicht zu übersehen, dass Hydraulikbagger kompakter und handlicher waren. Gleichzeitig arbeiteten sie schneller, zuverlässiger und sicherer. Die großen alten Hersteller, wie beispielsweise Menck & Hambrock (gegründet 1868 in Hamburg), reagierten zu spät auf die alles verändernde neue Technologie. Menck kooperierte noch mit dem amerikanischen Hersteller Koehring und ergänzte 1967 sein Programm mit fünf hydraulischen Baggern, die in Lizenz gefertigt wurden, denen aber nicht mehr der erhoffte Erfolg beschieden war, da die Koehring-Bagger bereits veraltet waren.

Nur eine der angestammten Seilbagger-Firmen überstand die Disruption: Orenstein & Koppel (O&K). Die 1876 in Berlin gegründete Firma war ein Multikonzern, der Feldbahnen, Lokomotiven und in großem Umfang auch Baumaschinen herstellte. O&K schaffte den Turnaround vom Seil zum Hydraulikbagger. Ab Mitte der Sechzigerjahre wurden legendäre Bagger wie der RH5, RH6 (Raupe) oder der MH3 (Mobil) in der typischen rotweißen Farbgebung gebaut. In den Achtzigerjahren geriet dann auch O&K durch die wachsende internationale Konkurrenz in Schwierigkeiten. Die Baggersparte ging zunächst zu Terex, dann zu Bucyrus (2010 von Caterpillar übernommen).

Bezeichnend ist, dass die Gründungs- und Entwicklungsphase der ersten Hersteller hydraulischen Erdbaumaschinen, in den Jahren 1950 bis 1965, zeitgleich mit der Entstehung des eigenständigen GaLaBaus in Deutschland geschieht. Als Gründungsdatum der Branche kann das Jahr 1963 angesehen werden9. Der Landschaftsbau hat von Anfang an von der wachsenden Verfügbarkeit kompakter hydraulischer Erdbaumaschinen profitiert.

Die französische Firma Poclain entwickelte die ersten Hydraulikbagger in Europa. Foto: P.poschadel, Wikimedia Commons, CC BY-SA 2.0 fr

Orenstein & Koppel baute die legendären rotweißen Bagger RH5 und RH6. Foto: Dezidor, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0

Bis in die Achtzigerjahre waren es vielfach die multifunktionalen Baggerlader von Herstellern wie JCB, Massey-Ferguson oder Kramer, die für die Betriebe erschwinglicher waren, als zwei spezialisierte Maschinen. Zumal wirklich kompakte Hydraulikbagger am Markt noch fehlten beziehungsweise eher selten und entsprechend teuer waren. Ein Beispiel, dass es sie gab, ist die relativ unbekannte ehemals Allgäuer Firma Ogela Osterrieder, die mit dem Hydrobag S450 im Jahr 1959, einen ausgereiften kompakten Mobilbagger auf den Markt brachte.

Die Maschinen wurden stetig verbessert und weiterentwickelt, galten als sehr teuer und zuverlässig. Die Produktion von Baggern wurde bei Ogela Anfang der Achtzigerjahre eingestellt, wohl auch angesichts der nun wachsenden internationalen Konkurrenz, vor allem aus Japan. Ogela Bagger waren ideal konzipiert für den Einsatz auf relativ kleinen, beengten Baustellen.

Eine Weiterentwicklung des Konzepts eines kompakten Mobilbaggers brachte Schaeff im Jahr 1969 mit dem MH25. Der nur 4,5 t schwere Bagger hatte einen schwenkbaren Gelenkausleger und war dadurch sehr flexibel, auch an schwer zugänglichen Stellen, einsetzbar. Bekannt wurde das Leichtgewicht aufgrund seines sechsrädrigen Fahrwerks als "Mondbagger". Der MH 25 gilt als Wegbereiter für eine Generation neuer Baumaschinen, die Mini-Bagger mit einem Gewichtsbereich bis 6 t10.

Die Mini-Bagger kommen

Zwei japanische Hersteller erfinden und entwickeln praktisch zeitgleich extrem kompakte Bagger für den Einsatz in den kleinteiligen Metropolen des dicht besiedelten asiatischen Landes. Diese Firmen tragen die Namen Yanmar (YNB 300, 1968)¹¹ und Takeuchi (TB 1000, 1968-1971)¹². Beide Firmen machen sich in der Welt der Baumaschinen in kürzester Zeit einen exzellenten Namen. Sprichwörtlich ist die Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit der fernöstlichen Maschinen.

Die ersten Takeuchi Minibagger werden in Deutschland und Österreich ab 1979 unter dem Namen Pel-Job vertrieben. Takeuchi hatte das Werk des französischen Herstellers mit Sitz in Annecy Le Vieux erworben, um hier seine Produktion für den europäischen Markt aufzubauen. Die frühen Pel-Job Minibagger erwarben sich schnell ein sehr gutes Renomée.

Die bahnbrechende Idee dieser kraftvollen Zwerge wird angesichts der japanisch-französischen Konkurrenz 1982 von der Firma JCB (Großbritannien) und später Neuson in Österreich (Vorserienmodelle ab 1980, Serienproduktion ab 1990) aufgegriffen. Ab 1985 importiert Takeuchi direkt aus Japan und unter eigenem Namen. Das Pel-Job Werk wird 1995 von Volvo übernommen, um dort die eigene Minibaggerproduktion der Schweden aufzubauen. Die neuen Minibagger sind Maschinen, die in den Achtzigerjahren wie für den GaLaBau gemacht erscheinen und entsprechend groß ist die Nachfrage nach den erschwinglichen Kleingeräten in der grünen Branche.

Der Einsatz des Minibaggers im Landschaftsbau ab den Achtzigerjahren begründet eine zunehmende Orientierung an kompakten, wendigen und dennoch leistungsfähigen Spezial-Maschinen, die in ihrem spezifischen Einsatzbereich wesentlich effizienter eingesetzt werden können als die nun technisch überholten Baggerlader und die deutlich größeren Bagger des klassischen Erdbaus. Es beginnt die Phase des maschinengestützten modernen Hochleistungs-Landschaftsbaus.

Vor allem Takeuchi entwickelt sich zu einem Standardhersteller im heutigen Landschaftsbau, der immer ausgefeiltere Mini- und Midi-Maschinen (6 bis 10 t) auf den Markt bringt. Innovationen, die den Japanern zugesprochen werden können sind der Nullheckbagger (1995), bei dem das Heck nun nicht mehr seitlich über die Breite des Unterwagens hinausragt und somit keiner gesonderten Beachtung beim Drehen des Oberwagens mehr erfordert; und der technisch aufwendige Hüllkreisbagger, der vollständig auf der Grundfläche des Unterwagens drehen kann, ohne dass der Ausleger (Baggerarm) oder andere Teile aus dem Drehkreis herausragen.

Mit dem Einstieg ins 21. Jahrhundert nehmen mehr und mehr Elektronik und rechnergestützte Systeme Einzug in die bis dato überwiegend mechanisch geprägte Welt der Baumaschinen. Die "digitalen Helferlein" werden gebraucht, um Abgaswerte zu senken, Verbräuche zu optimieren und den Fahrer in der Bedienung zu unterstützen. Davon mehr in den nächsten Folgen.

Die ersten Takeuchi-Minibagger wurden unter der Markenbezeichnung Pel-Job verkauft. Foto: Dominicus Johannses Bergsma, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

Literatur
  • ¹ Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung e. V. (Hrsg.): DGUV Regel 100-500, Ausgabe April 2022, S.99.
  • ² Diese Einteilung ist heute teilweise obsolet, da viele Hersteller wie beispielsweise die französische Firma Mecalac, hybride Maschinentypen anbieten, die in dieser Systematik nicht mehr eingeordnet werden können.
  • ³ Lemser, D.: Hydraulikbagger auf Rädern oder Ketten (Teil 1) in Tiefbau 9/2003, S. 535.
  • 4 Bornemann, C. R.; Brückmann, C. R., Röting, G. E. (Hrsg.): Der Ingenieur; Zeitschrift für das gesamte Ingenieurwesen, Band 2, 1850, S. 409f
  • 5 Vgl. Christensen, C.M., Matzler, K: The Innovator's Dilemma, 2013; S. 83ff.
  • 6 Auch hierfür gibt es technische Vorläufer, die bis ins 18. Jahrhundert zurückgehen.
  • 7 Verbraucht wurden ca. 60 kg Steinkohle und 500 l Wasser pro Stunde.
  • 8 www.historische-baumaschinen.com
  • 9 Vgl.: Brunsch, T.: Die Maschinenausstattung von GaLaBau-Betrieben, in Neue Landschaft 5/2017, S.23.
  • 10 Vgl. Böge, U.: Schaeff HM 25, 2021, abgerufen unter: www.historische-baumaschinen.com/schaeff-hm-25
  • ¹¹ www.yanmar.com
  • ¹² www.takeuchiglobal.com

Dieser Artikel erschien in der Ausgabe NEUE LANDSCHAFT 09/2022 .

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