Werktuigkunde

Mechanica of Werktuigkunde - What's in a name ?

Het departement Werktuigkunde staat in voor de opleiding Master in de ingenieurswetenschappen: werktuigkunde. In het kort wordt die opleiding ook wel ‘werktuigkunde’ (in Nederland vaak ‘werktuigbouwkunde’) of ‘mechanica’ (naar het Angelsaksische 'mechanical engineering') genoemd. Resumerend kan men stellen dat de benamingen werktuigkunde, werktuigbouwkunde en mechanica eenzelfde lading dekken.

Welke lading dekt nu het begrip werktuig(bouw)kunde? Het antwoord is eenvoudig: de kunst van het ontwerpen, bouwen en gebruiken van werktuigen. Werktuigen moet je hier wel erg ruim interpreteren, en niet beperken tot bv. handwerktuigen zoals hamer of beitel. Elke machine of elk toestel dat de menselijke arbeid vergemakkelijkt of vervangt, is een werktuig. Voorbeelden van werktuigen zijn dan ook alomtegenwoordig in het moderne dagelijkse leven: van fiets tot vliegtuig, van keukenrobot tot drukpers, van grasmaaier tot maaidorser, van keukenfornuis tot kerncentrale, van frigo tot warmtepomp, van handboormachine tot automobielassemblagelijn, van juke-box tot CD speler, van reflexcamera tot IMAX-projector. Het is duidelijk dat werktuigkunde een bijzonder breed productengamma omspant, een ingenieur mechanica zal dan ook veelzijdig moeten zijn. Hij/zij wordt immers betrokken bij het bedenken, ontwerpen, fabriceren, toepassen en onderhouden van processen, installaties en producten in de hierboven vermelde sectoren en nog vele andere.

De auto is het voorbeeld bij uitstek om het werkterrein van de ingenieur mechanica toe te lichten. Bovendien is de automobielsector voor de Belgische metaalverwerkende industrie een belangrijke sector. Een moderne auto is in alle opzichten een spitstechnologisch product, een complex systeem van mechanische en elektronische onderdelen, geïntegreerd in een koetswerk dat geoptimaliseerd is qua materiaal en vormgeving. De kwaliteit / prijs verhouding van dit geheel is bijzonder hoog vergeleken met andere industriële producten en wordt mogelijk gemaakt door de aanwending van de meest moderne test - en designtechnieken (ontwerp) en een verregaande automatisering (productie) . De ingenieur mechanica speelt hierbij een essentiële rol. Bij het optimaliseren van het ontwerp moeten factoren zoals levensduur, gewicht, prestaties, trillingen, geluid en productiekost met elkaar verzoend worden. Hierbij maakt de ingenieur mechanica uitvoerig gebruik van simulaties en berekeningen op computer (CAD en CAE), en dient hij/zij een complexe reeks prototypetesten op te zetten om het ontwerp te valideren.

Andere basisonderdelen van de wagen waar de ingenieur mechanica een belangrijke inbreng heeft, zijn de overbrengingsmechanismen (versnellingsbak, differentieel,...), de ophanging en de remmen. In moderne auto's zijn dit lang geen zuiver mechanische of hydraulische deelsystemen meer; de mechatronica krijgt een steeds grotere inbreng in de autotechniek: van continu variabele transmissie over ABS tot volledig actieve (d.w.z. computerbestuurde) ophanging. De elektronica en de computerbesturing bepalen mee het uiteindelijke gedrag van zulke systemen, maar toch blijven dit wezenlijk mechanische onderdelen die bijgevolg behoren tot het actiedomein van de werktuigkundig ingenieur; uiteindelijk moet steeds een beweging gegenereerd, overgebracht of onderdrukt worden.

De mechatronica, synergetische combinatie van werktuigkunde, besturings- en informatietechnologie, heeft het aanschijn van moderne machines drastisch gewijzigd. In ons voorbeeld, de auto, vind je er het resultaat van bij airbag, actieve ophanging, elektronisch geschakelde automaten, vierwielbesturing, ABS, elektronisch bekrachtigd stuur en een waaier van andere toepassingen.

Ook op het gebied van de motortechnologie hebben ingenieurs mechanica hun sporen verdiend. Sinds de eerste verbrandingsmotor op de wereldtentoonstelling van Parijs in 1876 tentoongesteld werd, wordt nog dagelijks vooruitgang geboekt op het vlak van motorprestaties en motoremissie. De hybride motoren, de technologie van morgen, halen vandaag reeds prestaties die tien jaar geleden nog voor onmogelijk werden gehouden. Maar niet enkel de motor, ook het uitzicht van de wagens is in de loop der jaren grondig gewijzigd. Weg zijn de imposante gechroomde grilles en bumpers van weleer; gestroomlijnde vormen en spoilers hebben hun plaats ingenomen. Ook de koeling van de motor moest worden herzien: met steeds minder plaats onder de motorkap is het de taak van de ingenieur mechanica om de radiatoren en koelgroepen voor de thermische huishouding van de wagen te optimaliseren, opnieuw en opnieuw.

Motoren, turbomachines en warmtewisselaars zijn herkenbare technologieën die in alle takken van de proces- en de productie-industrie zijn terug te vinden. Het stromingsmatig, thermisch en mechanisch ontwerp, productie en beheer ervan, behoort tot het kunnen van de ingenieur mechanica.

Tenslotte dient de wagen op een kostefficiënte wijze geproduceerd te worden; ook hier speelt de ingenieur mechanica een belangrijke rol. Hij/zij is verantwoordelijk voor het ontwerp, de organisatie en het onderhoud van de verschillende productie- en montagelijnen, waar mogelijk schakelt hij/zij robots in en voert moderne productietechnologieën in om het werk te verlichten. Door aandacht voor de motivatie van het personeel en voor het werkmilieu verhoogt hij/zij de productiekwaliteit.

Een werkterrein dat de laatste jaren sterk in opmars is, is dat van de milieutechnologie. De ongebreidelde industriële groei van de 20e eeuw heeft ernstige gevolgen gehad voor onze leefomgeving. Bodem- , water - en luchtvervuiling en gigantische hoeveelheden afval zijn het resultaat. Als directe of indirecte veroorzaker is de industrie nu op zoek naar oplossingen en naar nieuwe vormen van produceren voor de toekomst.

Werktuigbouwkundigen spelen hier dan ook een belangrijke rol, o.a. bij de ontwikkeling van nieuwe producten en fabricagemethoden, grondstof- en energiezuinige processen en recycling.

Ook informatie- en communicatietechnologie (ICT) is binnengedrongen in alle aspecten van de werktuigkunde, getuige hiervan het ontstaan van alle computergesteunde werktuigkundige disciplines (ontwerp, productie, fluidummechanica, structuurdynamica, ontwerp van controlesystemen, logistiek, kwaliteitscontrole, productdatamanagement (PDM) , ….) en van virtuele bedrijven steunend op wereldwijd verspreide en toegankelijke databanken.

De limieten van verdere miniaturisatie zijn mechanisch van natuur (positioneernauwkeurigheid, thermische effecten, verpakking, schaaleffecten, …) . Micro-elektromechanische systemen (MEMS) en nanotechnologie zijn de voorlopers van een nieuw ‘industrieel’ tijdperk.

Kunstorganen en ledematen zijn een andere bijdrage aan de mensheid die voor een groot deel te danken is aan de werktuigkunde (biomechanica).

Alhoewel één van de oudste wetenschappen is werktuigkunde als discipline vitaler dan ooit. De grote problemen van onze samenleving (energie, milieu, veiligheid, mobiliteit, miniaturisatie, …) zijn stuk voor stuk enorme uitdagingen voor de werktuigkundig ingenieur van de toekomst. Werktuigbouwkunde is dus een fascinerend werkgebied, een uitdaging voor mannen en vrouwen. Vaak associeert men 'techniek en mechanica' met krachtpatserij of met 'vuile handen'. Daar heeft werktuigbouwkunde niets mee te maken. Wel met hersenen!

Tewerkstelling

Als ingenieur werktuigkunde kan je in je werkkring een brede waaier van taken opnemen; zo kan je bijvoorbeeld deel uitmaken van een team dat instaat voor het ontwerpen en ontwikkelen van constructies, machines, apparaten, technische systemen of productieprocessen. Het kan ook zijn dat je leiding geeft aan een bedrijf (KMO) of aan een productie-, onderhouds- of ontwikkelingsafdeling van een multinational, of - wie weet - aan je eigen onderneming. Misschien word je verantwoordelijk voor technische marketing of verkoop, of ben je actief als organisatiedeskundige. Anderen zullen wetenschappelijk onderzoek uitvoeren aan een universiteit of onderzoeksinstelling of doceren aan een industriële hogeschool. Misschien werk je via de administratieve diensten van de regionale of federale regeringen mee aan het beleid of aan de veiligheid van onze maatschappij. Kortom de mogelijkheden zijn legio.

(bron: KVIV)