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ETHistory 1855-2005 | Besichtigungen | Orte | EMPA |

Die Eidgenössische Anstalt zur Prüfung von Baumaterialien

Mit den grosstechnischen Verkehrssystemen des 19. Jahrhunderts etablierte sich die systematische Materialprüfung als neue experimentelle Disziplin. Die 1880 gegründete "eidgenössische Anstalt zur Prüfung von Baumaterialien", die heutige EMPA, verstand sich als Verbindung von staatlicher Prüfstelle und wissenschaftlicher Versuchsanstalt.

"Bei keiner der grossen Staatsumwälzungen, welche die Schweiz in diesem Jahrhundert erlebt hat, sind an einem Tag so viele blutige Opfer gefallen, wie an jenem lachenden Sonntag Nachmittag in Mönchenstein", berichtet die Neue Zürcher Zeitung vom 23. Juni 1891.

Die Mitte der 1870er-Jahre von Gustav Eiffel konstruierte Eisenbrücke über der Birs war am 15. Juni 1891 unter der Last eines von zwei Lokomotiven betriebenen Personenzugs der Jura-Simplon-Bahn eingestürzt. Achtzig Menschen fanden beim damals "grössten kontinentalen Eisenbahnunglück" den Tod. Neben dem Schrecken über die "blutüberströmten Leichen ganzer Familien" wurde vor allem Kritik an der unkontrollierten Expansion der Eisenbahnen laut. "Es ist ja bekannt, dass diese Bahn in geldarmer Zeit mit allzu sparsamen Mitteln als Lokalbahn gebaut wurde und Niemand damals ahnen konnte, dass sie je eine grosse internationale Linie werden würde", kommentierte die NZZ, dem zeitgenössischen Tenor entsprechend, die Hintergründe des Brückeneinsturzes. Kein Wunder, dass das Eidgenössische Post- und Eisenbahndepartement als oberste Kontrollbehörde Wert darauf legte, die Unfallursache sobald als möglich von "technischen Experten" untersuchen zu lassen.

Der "Bericht über die Mönchensteiner Brücken-Katastrophe", den die Polytechnikumsprofessoren Wilhelm Ritter und Ludwig Tetmajer am 24. August 1891 vorlegten, bezeichnete detailliert die durch Materialproben, statische Berechnungen sowie durch die Auswertung von Augenzeugenberichten ermittelten Schwachstellen der Brückenkonstruktion. Gleichzeitig nutzten die Schreiber die Gelegenheit, für die "beruhigende" Wirkung wissenschaftlicher Materialprüfung zu werben:

"Auf der anderen Seite erwächst aus unsern Betrachtungen die beruhigende Ueberzeugung, dass die Mönchensteiner Brückenkatastrophe nicht einer allgemeinen Unsicherheit der eisernen Brücken zuzuschreiben ist, sondern dass vielmehr unsere eisernen Brücken nach wir vor volles Vertrauen verdienen, vorausgesetzt dass sie richtig berechnet, aus gutem Material und nach gesunden Grundsätzen erbaut sind und mit Aufmerksamkeit überwacht werden."

(Ritter/ Tetmajer 1891, 21).

Mit der Ausbreitung grosstechnischer Infrastrukturen im 19. Jahrhundert hatte sich die wissenschaftliche Materialprüfung als neue experimentelle Disziplin formiert. Als erste systematische Materialprüfungen, die in der Schweiz vorgenommen wurden, gelten die Brückenbelastungsproben, die der Ingenieur Guillaume-Henri Dufour in den 1830er-Jahren beim Bau der Genfer Hängebrücken Saint-Antonie und Pont des Bergues durchführen liess. Auch die "Untersuchungen zur Ermittlung der Gefährlichkeit des Dynamit beim Transport", die die Polytechnikumsprofessoren Pompejus Bolley, Karl Pestalozzi und August Kundt im Jahr 1869, im Vorfeld des Gotthardbahnbaus, "theils in einem Steinruch in Dänikon, theils in der Eisenbahnwerkstätte in Olten, theils in Zürich" vornahmen, zählen noch zu den Pionierarbeiten der systematischen Werkstoffprüfung.

Wie alle neuen Disziplinen musste sich die wissenschaftliche Materialprüfung zunächst einmal Raum und Legitimation verschaffen. Im Falle der heute in Dübendorf, St. Gallen und Thun ansässigen "Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt" EMPA erwies sich die 1852 konstruierte und später mehrfach verbesserte Materialprüfungsmaschine des Zürcher Ingenieurs Johann Ludwig Werder als institutioneller Kristallisationspunkt. Die Beschaffung und die Inbetriebnahme der "Maschine zur Prüfung der Festigkeit der Materialien, entworfen von Ingenieur Werder, gebaut von Klett & Comp. in Nürnberg" vollzog sich jedoch nicht reibungslos. So etwa wurde der bereits 1856 von einer Gruppe von Professoren des frisch gegründeten Polytechnikums gestellte Antrag auf einen Beschaffungskredit nicht bewilligt.

Erst gut zehn Jahre später gelang es einigen Direktoren von schweizerischen Eisenbahngesellschaften im Verbund mit dem Zürcher Maschinenbau-Professor Carl Culmann, "vom hohen schweizerischen Bundesrathe den für die Anschaffung einer solchen Maschine erforderlichen Credit von 15'000 Franken zu erhalten". Eine der ersten nach Werders System erbauten "Universalfestigkeitsmaschinen" sollte in Olten zu stehen kommen, in einer von den Eisenbahngesellschaften angeregten "permanenten Ausstellung für Baumaterialien". 1866 wurde die Maschine, mit der "Festigkeitsproben gegen Zerreissen, Zerdrücken, Verdrehen und Biegen" ausgeführt werden konnten, in der Hauptwerkstätte der schweizerischen Zentralbahn in Olten installiert und dort auch "gegen Erlegung einer kleinen Taxe, die zur Bestreitung der Bedienungs- und Reinigungskosten dient, dem bauenden Publicum zur Disposition gestellt". Diese Benutzungsmöglichkeit sollte "den Sinn für wissenschaftliches Vorgehen bei der Bestimmung der Dimensionen der tragenden Bautheile, und bei der Auswahl der Materialen wecken" (Die Eisenbahn, 2.7.1875). Für systematische wissenschaftliche Versuche fehlten allerdings die Mittel. Zudem erwiesen sich die "Dislokationsverhältnisse der Maschine" für eine gezielte Nutzung als hinderlich.

Eidg. Anstalt zur Prüfung von Baumaterialien: Neubau an der Leonhardstrasse, Aufnahme von 1891.
Eidg. Anstalt zur Prüfung von Baumaterialien: Neubau an der Leonhardstrasse, Aufnahme von 1891.
Nach der vertragsgemässen Umsiedlung nach Zürich landeten die Bestandteile der Maschine zunächst in einem Abstellraum. Es verging wiederum beinahe ein Jahrzehnt, bis der nun "eidgenössische Festigkeitsmaschine" genannte Apparat in betriebsfähigen Zustand versetzt wurde. "Der technische Verein Winterthur beauftragt seinen Vorstand an geeignetem Ort sich energisch dafür zu verwenden, dass endlich die vor zehn Jahren vom hohen schweizerischen Bundesrath für die Summe von 15'000 Franken angeschaffte Maschine zum Probiren der Festigkeit der Materialien (System Werder) in Thätigkeit gesetzt werde, um sowohl für Theorie als Praxis ihre anerkannt werthvollen Dienste zu leisten", lautete eine im Dezember 1876 beschlossene Resolution des technischen Vereins Winterthur (Zielinski 1995, 17). Drei Jahre später, nachdem das Parlament die erforderlichen Geldmittel bewilligt hatte, erhielt die Maschine zumindest ein eigenes Betriebgebäude auf dem Areal der Schweizerischen Nordostbahn beim heutigen Zürcher Güterbahnhof. Dieser "Pavillon" genügte den Erfordernissen der Wissenschaft allerdings nicht ganz: Zum einen war er weder mit Gas, noch mit Wasser, noch mit "ausreichenden Heizeinrichtungen" ausgerüstet, zum anderen stand er zwischen stark befahren Gleisen, was die Messungen erheblich beeinträchtigte.

Die weitere Karriere der "eidgenössischen Festigkeitsmaschine" war unmittelbar mit der Person Ludwig Tetmajers verknüpft. Seit 1. Januar 1880 war der ehemalige Assistent von Carl Culmann provisorischer und seit dem 2. Februar 1881 offizieller Direktor der rund um die Festigkeitsmaschine gegründeten "eidgenössischen Anstalt zur Prüfung der Materialien". Mit einem jährlichen Betriebskostenbeitrag von Fr. 7000. ausgestattet, musste sich die beim Güterbahnhof angesiedelte Prüfstelle zunächst als Ein-Mann-Betrieb behaupten. Die Landesausstellung von 1883 auf dem Zürcher Platzspitz bot dem neu gegründeten Institut Gelegenheit, "eine Probe seiner Leistungsfähigkeit im öffentlichen Interesse zu bestehen" (Tetmajer 1889, 5). Abgesehen von der allgemeinen Aufmerksamkeit, die Tetmajers spektakuläre Brücken-Belastungsproben mit "Portland-Cementbeton" auf sich zogen, ermöglichten die im Rahmen der Landesausstellung angeschafften neuen Apparaturen und Geräte nicht zuletzt eine Übersiedlung der Anstalt ins Hauptgebäude des Polytechnikums. "Ein Gasmotor, eine Diamanthobelmaschine, ein Druckapparat grossen Kalibers (mit 120 t disponiblem Druck), eine komplete Garnitur von Maschinen für Prüfung von Bindemitteln, Einrichtungen zur Appretur künstlicher Bausteine u.d.m.", all die Neuanschaffungen, die auf dem Gelände der Nordostbahn keinen Platz fanden, wurden vorübergehend im Kellergeschoss des Polytechnikum-Hauptgebäudes stationiert. Es fand sich auch ein "für Schulzwecke wegen seiner Feuchtigkeit fast unbrauchbarer Raum", der als "Büreau des Vorstandes" in Betrieb genommen wurde.

Natürliche und künstliche Bausteine, Bindemittel, Bauholz, Metalle, Hanf- und Drahtseile, Treibriemen, Ketten: Die Liste der Werkstoffe, die von der "Eidg. Anstalt zur Prüfung von Baumaterialien" im ersten Betriebsjahrzehnt getestet und normiert wurden, belegen ein reges Interesse am neuen wissenschaftlichen Dienstleistungsangebot. Mit den wiederholten anschaulichen Schilderungen der prekären personellen und räumlichen Verhältnisse seines "Provisoriums" gelang es Tetmajer bald, neue Ressourcen zu erschliessen. Bereits 1887 hatte der Bundesrat die wachsende Bedeutung der eidgenössischen Anstalt zur Prüfung von Baumaterialen mit einer Erhöhung des jährlichen Betriebskredits gewürdigt. 1891, im Jahr der Mönchensteiner Brücken-Katastrophe, erhielt sie schliesslich ein eigenes Anstaltsgebäude, einen rund 200'000.- Franken teuren Neubau an der Leonhardstrasse. Im elektrisch beleuchteten und zentralbeheizten Haus waren auf drei Etagen Werkstätten und Laboratorien, Bureau und Hörsaal, Archiv und Dienstwohnung des Hauswarts untergebracht. In der sorgsam geplanten Anlage der Räumlichkeiten sollte die Bestimmung der Anstalt zum Ausdruck kommen, nämlich weder öffentliche Prüfstation noch technische Versuchsanstalt zu sein, sondern "vermöge ihrer Organisation, Einrichtung und Dotation" beide Zweckbestimmungen in sich zu vereinen.

Monika Burri

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