In vrijwel elke machine kun je een aantal basismechanismen onderscheiden. Elk heeft in het geheel van de machine zijn eigen functie; door ingenieuze combinatie van dergelijke eenheden kan de machine doen wat we van haar verlangen.
De Franse methode van classificeren en analyseren die vanaf het begin van de 19e eeuw in zwang kwam, verzandde al vrij spoedig. Het probleem was, dat alle analyses niet de weg hadden gewezen naar het aanvankelijk doel, de synthese, het gericht ontwerpen van perfect passende mechanismen. Er waren inmiddels vele honderden mechanismen bekend en bekeken, maar men zag geen kans om de opgedane kennis toe te passen op het ontwerp van nieuwe mechanismen.
Zodoende kwamen de werktuigbouwers met al dit werk, met al de fraaie modellenoverzichten, met al die mooi geformuleerde detailbeschrijvingen, met al de formules uit de mechanica .... geen spat verder.
De impasse leidde in Frankrijk niet, en in Duitsland wel tot nieuwe inzichten. Niet dat dit snel ging. Het vergde immers een ferm stuk "Umdenken", om naast de toch tamelijk onvruchtbaar gebleken wetenschappelijk-analytische aanpak ruimte te geven aan de praktijkervaring van echte machinebouwers. Want dat bleek, al doende, een heel gezonde benadering.
Je moet je realiseren, veel van alles wat er voor 1840 over werktuigbouw werd gepubliceerd en gedoceerd, was van wiskundige aard. Vooral in de mechanica speelde de "hogere analyse", via integraal- en differentiaalrekening, een doorslaggevende rol. De boeken die verschenen stonden vol formules, geen afbeelding te bekennen, geen constructie te zien. Praktisch ingestelde machinebouwers konden daar n i e t s mee. Weliswaar was de aanpak van de École Polytechnique grondig anders, maar die koerswijziging had feitelijk droevig weinig opgeleverd.
Schetsen van Redtenbacher, vermoedelijk midden jaren 1830
Belangrijkste pionier van de nieuwe aanpak is ongetwijfeld Ferdinand Redtenbacher. Hij wordt algemeen gezien als de man, die scherp afstand durfde nemen van het aangetoond onvruchtbare verleden om een nieuwe weg in te slaan. Zijn rol wordt fraai beschreven door een van zijn leerlingen:
Redtenbacher sammelte mit Zuhülfenahme der Modellbücher der Seraing und anderer vorzüglicher Etablissements ....
Seraing, dat was de ook toen al wijds bekende onderneming van John Cockerill in Liège, Belgie. Je vindt op DEZE pagina een van de bedoelde "Modellenboeken"..... mit unsaglicher Mühe die Daten, deren Frucht die Coefficienten in den Formeln seiner "Resultate für den Maschinenbau" sind ....
"Resultate" was een boek waarin talloze machines in min-of-meer parametrische vorm worden beschreven. Je bepaalt belangrijke hoofgegevens (vermogen, toerental, na te streven rendement, hoofdafmetingen) en ontwerpt daarna de onderdelen "in proportie" aan de hand van "verhoudingsgetallen". Zo bouw je een ontwerp, waarin alle in die ratio's samengebalde jaren van praktijkervaring worden benut. Het zal duidelijk zijn, dat de beide boeken "Die Methode der Verhältniszahlen" en "Resultate für den Maschinenbau" samen gebruikt dienden te worden. Een kanttekening hierbij: uitgaan van bewezen "best practice" is NIET bevorderlijk voor innovatie en sprongsgewijze vooruitgang. Het is wel veilig ........ Anfangs lehrte er die Berechnung der Maschinenbestandtheile auch nach den damals üblichen Regeln, überzeugte sich jedoch bald, dass es unmöglich sei, in der Praxis mit diesen Grundsatzen auszulangen und das jeder Constructeur nach einigen Versuchen diesen Weg auf zu geben und rein nach dem Gefühl zu arbeiten gezwungen ist.
In dieser Zeit war er auf dem Punkte die ganze Theorie, als für die practische Mechanik unbrauchbar, an den Nagel zu hangen, und seine Schüler auf das Gefühl anzuweisen; und in der That erzielte er auch mit dieser empirischen Methode und seine Schüler (die vorher schon gearbeitet und viel gesehen hatten) sehr gute Resultaten.
Indess konnte er sich nicht verhelfen, das dieses Gefühl oft trügt, und nur durch vieles sehen gut construirter Machinen erhaltet werden, und dass es endlich sehr leicht verwilderen kann.
Nach langeren Nachdenken über diesen Gegenstand gelang es ihm seine Methode der Verhä\ltnisszahlen zu erfinden, wodurch er die Möglichkeit erzielte, beim praktischen Construiren der Theorie zu genügen.
En zo kon Redtenbacher in het "Ten geleide" bij de eerste druk van "Die Methode der Verhältniszahlen" (ca 1848) tamelijk unverfroren schrijven:
.... Mit den Prinzipien der Mechanik erfindet man keine Maschine, denn dazu gehört, nebst dem Erfindungstalent, eine genaue Kenntniss des mechanischen Prozesses, welchem die Maschine dienen soll. Mit den Prinzipien der Mechanik bringt man keinen Entwurf einer Maschine zu Stande, denn dazu gehört Zusammensetzungssinn, Anordnungssinn und Formensinn. Mit den Prinzipien der Mechanik kann man keine Maschine wirklich ausführen, denn dazu gehören praktische Kenntnisse der zu verarbeitenden Materialien und eine Gewandtheit in der Handhabung der Werkzeuge und Behandlung der Hülfsmaschinen. Mit den Prinzipien der Mechanik betreibt man kein industrielles Geschäft, denn dazu gehört eine charakterkräftige Persönlichkeit und gehören commercielle Geschäftskenntnisse. Man sieht, die Prinzipien der Mechanik reichen nicht sehr weit.
Enkele jaren later verscheen Redtenbacher's eerste grote leerboek: "Prinzipien der Mechanik und des Maschinenbaues" (1852). Als je die titel leest, en even terugkijkt naar dat "Ten geleide" dan proef je in deze titelkeuze toch wel enige verholen spot .... Overigens was dit leerboek een groot succes, er verschenen minstens 6 herdrukken van.
Redtenbacher werd zodoende de grondlegger van de "wetenschappelijke werktuigbouwkunde". Die omvat, zoals ook wel blijkt uit bovenstaande citaten, twee aandachtsvelden: (1) de eigenlijke werktuigbouwkunde en (2) de werktuigleer, welke laatste te beschouwen is als de kennis van de immer groeiende database van mechanismen en machines in hun talloze uitvoeringen. Met deze aanpak benader je de taak van de ingenieur-constructeur van twee zijden. Dat bleek een zinvolle aanpak.
Als kanttekening plaats ik hierbij wel de opmerking, dat ALLEBEI de aandachtsvelden nog heel wat aandacht behoefden. Want in de theorie en de theoretische benaderingswijze zaten nog onpraktisch grote gaten; en in de op de praktijk gebaseerde werktuigleer worstelde men nog behoorlijk met de ingetreden stagnatie.
Redtenbacher heeft deze ontwikkeling gestart, maar hij heeft het succes ervan niet meegemaakt, hij overleed in 1863, pas 54 jaar oud.
Net als vrijwel elke andere pionier op het gebied van de mechanismen, legde ook Redtenbacher een eigen collectie van educatieve modellen aan. Die werden intensief gebruikt bij zijn wijze van lesgeven. De eerste modellen werden in de vroege jaren 1840 gebouwd. Redtenbacher ontwierp ze zelf, ze werden gebouwd door een modelmaker die hij daartoe in dienst had genomen. Een interessant deel van de collectie bestaat nog steeds.