Franz Reuleaux

Begenadigd uomo kineticus

Modellen van mechanismen

Als je, zoals Reuleaux deed, zo veel mogelijk mechanismen verzamelt, krijg je bijna automatisch ook een flinke verzameling "demonstratiemodellen" op de planken in je bibliotheek te staan. Een wat complexer mechanisme laat zich veel eenvoudiger - en afdoende - zien in een "echt", dat wil zeggen, werkend 3D model. Een beschrijving in woorden schiet vaak tekort, is niet scherp genoeg, laat ruimte voor misverstanden.

Gebruik in het technisch onderwijs

De collectie van Reuleaux omvatte meer dan 800 modellen. Naar zich laat begrijpen, vormde deze verzameling een rijke bron van onderzoek en instructie voor Reuleaux' eigen studenten. En zo kwam het tot een overeenkomst met Hoff & Voigt Mechanische Werkstatt in Berlijn, en met Bock & Handrick in Dresden. Hier werden vanaf de jaren 1870 vele van de modellen in Reuleaux' collectie nagebouwd en in serie vervaardigd, om verkocht te worden aan talloze (technische) onderwijsinstellingen. Hands-on experimenten waren voor studenten makkelijker te vatten dan theorieën. Een bijzonder detail .... de indeling van de Voigt-modellen loopt van A t/m Z .... een echt mechanische alfabet dus? Nee, want de J is overgeslagen.

Ook in Nederland werden dergelijke modellen gebruikt, getuige een alinea in het rapport over 1875-1876 van de Polytechnische School (de latere Technische Hogeschool) in Delft:

Ten behoeve van het onderwijs in de werktuigleer zijn aangekocht zes stuks modellen, behoorende tot de modellen vervaardigd door Hoff en Voigt te Berlijn, volgens de aanwijzingen van professor Reuleaux, voorts zeven stuks wandplaten naar de Theoretische Kinematik van denzelfden, en eene reeks kopijen van teekeningen van arbeidswerktuigen, daartoe welwillend door den directeur van 's Rijks Constructie-Werkplaatsen te Delft verstrekt.

Befaamd

Een jaar na de publicatie van de "Theoretische Kinematik", dus in 1876, verscheen de Engelse vertaling. Deze werd verzorgd door professor Alexander B.W. Kennedy van University College, London. Bij de verschijning van deze vertaling werd er in het South Kensington Museum in London - het latere Science Museum - een tentoonstelling georganiseerd van een hele serie (circa 300) Reuleaux-modellen. Kennedy, net 29 jaar oud, gaf vanachter de tafels met modellen twee spetterende lezingen voor Science Teachers. Die lezingen zijn bewaard gebleven, in licht bewerkte vorm. Ik citeer uit de inleiding van Kennedy:

The substance of the following pamphlet formed two lectures delivered to Science Teachers at South Kensington during the month of August 1876. They have been recast only so much as to make them intelligible without the aid of the set of models by which they were then illustrated.

Most of the models used to illustrate this and the following lecture belong to the Kinematic Collection of the Gewerbe-Akademie in Berlin, and have been designed by Professor Reuleaux .... The rest were sent to the Loan Collection by Messrs. Hoff and Voigt of Berlin and Messrs. Bock and Handrick of Dresden. In essentials there is no difference between the Berlin and the Dresden models. Both have been designed specially for use in instruction in the Kinematics of machinery.

De lezingen van Kennedy waren spannend, vooral de tweede, waarin hij Reuleaux's methodiek toepaste op een serie al-lang-bekende mechanismen, en liet zien hoe die feitelijk innig samenhingen. Dat verband was tot dan toe eigenlijk iedereen ontgaan. Ik kan me levendig voorstellen hoe de aanwezige Science Teachers opgewonden, met rode konen en boordevol inspiratie uit het auditorium kwamen. Kennedy gaf hen de volgende zinnen mee:

I may say, in conclusion, that while it may be impossible for many educational institutions in this country to possess themselves of models so perfect in execution, and therefore so expensive, as those which have been sent to the Loan Collection, it is yet quite practicable to construct many of them in a form which, while quite cheap, is yet well adapted for educational purposes.

I have some made in this way of hardwood with brass pins, which are very serviceable for college purposes. It is just the simpler models, which are the most easily made, which are the most useful in instruction.

En dat is eigenlijk precies wat Christopher Polhem, ruim 170 jaar eerder, ook al had gedaan ....

In 1876, het jaar waarin de Engelse vertaling van "Theoretische Kinematik" uitkwam, werd in Philadelphia juist een Wereldtentoonstelling georganiseerd, uiteraard de grootste ooit. Dat kwam prachtig uit. Reuleaux leidde als officiele afgevaardigde de Duitse inzending naar de Wereldtentoonstelling. En zie, op die Wereldtentoonstelling werd ook een hele serie van Reuleaux-Voigt modellen gepresenteerd. Overigens volledig terecht.

Na afloop van de Wereldtentoonstelling zijn de modellen netjes teruggegaan naar Duitsland. Weliswaar was er contact met een Amerikaanse universiteit, die deze modellen wel wilde aanschaffen - ze waren nu toch in Amerika, dat scheelde vast een flink stuk in de prijs .... Die koop ging echter (toen) niet door.

In 1877 verscheen de Franse vertaling van "Theoretische Kinematik". Ik veronderstel dat er bij het Conservatoire national des arts et métiers in Paris ook wel een presentatie met modellen heeft plaatsgevonden. In ieder geval zijn er aldaar modellen achtergebleven.

Nog ruim na Reuleaux' dood in 1905, zeker tot 1920, bleef Voigt's Mechanische Werkstatt de instructiemodellen produceren. Er stonden bijvoorbeeld in een (bewaard gebleven) catalogus van 1907 meer dan 350 modellen beschreven. Overigens zijn er van de meer dan 800 modellen van de oorspronkelijke verzameling van Reuleaux een heleboel nooit bij Voigt in productie geweest.

De schoonheid van een kinetisch model

Het is een genot om dergelijke modellen te aanschouwen. Hieronder laat ik er een paar zien, in houtsneden die voorkomen in de oorspronkelijke "Theoretische Kinematik".

Het is wel erg jammer, dat ze in deze gravures niet kunnen bewegen. Dat was toch de bedoeling? Dus moed gevat, en de modellen van de boven getoonde mechanismen in 3D gebouwd .... Ik beschrijf de bouw van een der modellen op DEZE pagina en laat hier alleen video's zien van de (uiteraard) geanimeerde modellen.

Onderstaande 3D-modellen heb ik gebouwd in OpenSCAD. Hier vind je de codes:
Vierstangen-mechanisme, Type 1
Vierstangen-mechanisme, Type 2
Zesstangen-mechanisme
Afrollen van tandwielen, Versie 1
Afrollen van tandwielen, Versie 2