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Wilhelm Maybach est né le 9 février 1846 à Heilbronn dans une famille avec six enfants. Ils déménagèrent à Stuttgart, mais Wilhelm devint orphelin à l'âge de dix ans. Grâce à une organisation caritative, il fut en mesure de suivre des cours à la Reutlinger Bruderhaus, dont le directeur, Gustav Werner, soutint les talents techniques de Wilhelm Maybach. En 1865, il rencontre Gottlieb Daimler, qui deviendra son ami et associé par la suite. En 1869, il partit à Karlsruhe avec Daimler pour travailler à la Gasmotorenfabrik Deutz, où il commence à concevoir des moteurs légers à combustion interne, destinés aux véhicules terrestres et aériens. Il quitte l'entreprise en 1882 et commence à travailler sur ses propres modèles avec Daimler.
À partir des travaux de l'anglais Watson, il met au point un moteur installé dans une voiture en bois, puis en fer, présentée à l'Exposition Universelle de Paris en 1889. Wilhelm Maybach est nommé ingénieur en chef lors de la création de la Daimler Motoren Gesellschaft en 1890, qu'il quitte en 1891 à cause d'un contrat désavantageux. Il continue à travailler avec le soutien économique de Daimler, et retourne dans son entreprise en 1895, où il développe le radiateur tubulaire ventilé, puis le radiateur alvéolaire, révolutionnaires dans l'industrie automobile. Il met ensuite au point le premier moteur automobile à quatre cylindrées, puis une série de cinq modèles de moteurs entre 1898 et 1899.
Après la mort de Daimler en 1900, Wilhelm Maybach réalisa la premiěre "Mercedes" en 1901, qui se distinguait radicalement des modèles "charriot" existant avant. Toutefois, il fut relégué au sein de la Daimler Motoren Gesellschaft au rang d'"inventeur" en chef, ce qui provoqua son départ en 1907. En 1908, suite à la destruction du Zeppelin LZ 4 dans une tempête, Maybach proposa un nouveau modèle de moteur, dont la supervision technique était assurée par son fils, le "Luftfahrzeug-Motorenbau-GmbH Bissingen". Maybach s'installa à Friedrichschafen en 1912, où il confia peu à peu les rênes de l'entreprise à son fils Karl.
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