1
De verbeelding van de techniek
Afscheidsrede Prof. dr.ir. K. van der Werff, Hoogleraar Ontwerpkunde aan de faculteit Werktuigbouwkunde, Maritieme Techniek & Technische Materiaalwetenschappen van de Technische Universiteit Delft 25 oktober 2006
2
3
Mijnheer de Rector Magnificus, leden van het College van Bestuur, Collegae hoogleraren en andere leden van de universitaire gemeenschap, zeer gewaardeerde toehoorders, Dames en heren, Vandaag neem ik afscheid als hoogleraar Ontwerpkunde aan de Technische Universiteit Delft. Van 1959 tot nu heb ik mij aan deze universiteit bezig gehouden met techniek in de rol van student, medewerker en hoogleraar. De keuze voor techniek had alles te maken met het bedrijf van mijn grootvader en vader. Dat was een scheepswerf en machinefabriek in Leeuwarden. Mijn grootvader bouwde en repareerde schepen, mijn vader was verantwoordelijk voor de machine-installaties. Van mijn vader leerde ik het handwerk van de werktuigbouwkunde. Iets waarvan ik nu nog steeds plezier heb. Ik leerde metaalbewerking, motoren repareren en inbouwen. Behalve een grote dosis kennis over werktuigen en werktuigonderdelen leerde ik van hem dat je, als je wilt, alles kunt maken.
4
De draaibank op de foto dateert uit begin 1900. Er was geen geld voor grote investeringen. De draaidiameter in de zak was de grootste in de regio. In de jaren vijftig deden we een grote revisie van een MWM dieselmotor. Nieuwe cilindervoeringen werden gegoten en gedraaid en gehoond op deze draaibank. Het beschadigde motorblok werd door het opspuiten van metaal hersteld en met een zelf gefabriceerd kotterapparaat weer op de goede maat gebracht. Deze ervaringen zijn voor mij van onschatbare waarde geweest. Tijdens mijn studie werd er soms een beroep op mij gedaan om iets te berekenen, te tekenen of te ontwerpen. Als tweedejaars student werd ik thuis ontboden om een hoofdas van een vislier te tekenen. Dat werk moest worden uitbesteed en er was te weinig tijd om ook nog eens tijdens het maken het ontwerp te verzinnen. Voor een van mijn derdejaars ontwerpen mocht ik mijn ontwerp van een nieuwe draagconstructie van de werkplaats indienen. Later ontwierp ik voor de werf van mijn grootvader van moeders zijde in Franeker een botenlift.
En al die dingen werden ook gebouwd. Niets is zo belangrijk voor een ontwerper om terugkoppeling te krijgen van het werkelijk gemaakte product.
5
Helaas worden er bij de TU maar weinig dingen ontworpen die ook echt worden gemaakt. Samen met Jan Cool heb ik destijds de ontwerpwedstrijd in het leven geroepen en het eerste en tweedejaars ontwerponderwijs zo vorm gegeven dat de door de studenten bedachte machines ook echt werden gemaakt. De ontwikkeling van het computer ondersteund ontwerpen maakt het echter mogelijk zeer realistische modellen door te rekenen. Het lijkt niet meer nodig de proef op de som te nemen. Voor de werkelijkheid geldt dat zeker. Alles, ook het ontwerp moet sneller, beter en goedkoper. Maar als je studenten moet leren ontwerpen is de confrontatie met de hardware onontbeerlijk. De laatste 10 jaar heb ik met veel plezier, samen met collega Crone, het vak Ontwerpen van Machines en Mechanismen mogen geven. Wij besloten dat in projectvorm te doen. De studenten worden aan de hand van echte ontwerpproblemen in een fabriek door de collegestof geleid. Deze onderwijsvorm stimuleert student en ook de docent in grote mate. Aan het einde van het college presenteren de studenten hun oplossingen bij het bedrijf en zij staan soms te dansen bij een machine als blijkt dat hun oplossing ook in werkelijkheid wordt gebruikt. Het college is nu in goede handen bij Tomiyama en Herder. Mijn beide grootvaders bouwden schepen. Daar gebruikten ze meestal wel tekeningen voor. De detaillering is echter grof. Van de vakman scheepsbouwer wordt verwacht hoe hij een en ander precies moet maken. Mijn vader bouwde veel motoren in schepen en hij maakte scheepswerktuigen. Zelden werden tekeningen gebruikt. Wel herinner ik mij schetsjes op de achterkant van een enveloppe. Computer Aided Design, een van mijn hoofdtaken, bestaat uit het ontwerpen en modelleren van technische systemen met behulp van de computer. Het eindresultaat van CAD is op zijn minst een tekening, een beeld van het ontworpen artefact. Beelden spelen een belangrijke rol bij het beoordelen van nieuwe technische systemen. Het beeld maakt de bedoelingen duidelijk aan onszelf en aan
6
anderen. Dit verbeelden van de techniek wil ik dit uur wat verder toelichten. Het zal gaan over de verbeelding van de techniek. In drie delen:
1.Het verbeelden van techniek bij het ontwerpen.
2. Het verbeelden van de techniek in de kunst.
3. Wat verbeeldt de techniek zich eigenlijk wel?
7
Het verbeelden van techniek bij het ontwerpen. Als je iets nieuws wilt maken moet je het eerst ontwerpen. Je bedenkt een plan voor de machine of het apparaat. Als je het apparaat niet zelf maakt is het handig om je plan op papier over te dragen aan degene die het gaat maken. Al sinds oude tijden gebruiken we hiervoor een tekening van de machine. Beroemd zijn tekeningen van Leonardo Da Vinci, vaak bevatten deze echter onvoldoende informatie om het object in kwestie te maken.
Machine om pilaren te hijsen. Da Vinci-1495. Een tekening is niet altijd nodig. Een vakman heeft vaak genoeg aan een beeld in zijn hoofd. Dat beeld hoeft niet eens volledig te zijn. Terwijl hij zijn ding maakt, groeit het plan in zijn hoofd verder.
8
Tekenzaal 1918
Voor dat er computers bestonden werd het ontwerp gemaakt op grote tekenzalen met tekenborden en aflegtafels. Ook op de faculteit was dat het geval. Eerste, tweede en derdejaars tekenzalen had je. Overigens bevolkt door soms satanische assistenten die er geen been in zagen om je, met veel moeite gemaakte, tekening te verpesten met een 4B potlood.
9
Het gebruiken van computers voor het maken van technische tekeningen begint in de jaren 50. We noemen dit passief computer gesteund ontwerpen. Aan de hand van instructies bestuurt de computer een plotter die de tekening maakt. Voordelen: gemakkelijk wijzigingen maken en versnelling bij zich herhalende deeltekeningen.
In 1963 ontwikkelt Ivan Sutherland aan het MIT het Sketchpad systeem. Met dit systeem vond voor het eerst directe grafische interactie met de computer plaats.
10
In 1968 werd bij de TU een IBM360 mainframe computer aangeschaft met een klein aantal grafische terminals van het type IBM2250 waar ik naar hartelust mee kon experimenteren.
De interactie met dit apparaat verliep door middel van een lichtpen en een drukknoppenkast. Veel software was er niet die moest je zelf maken. Na een uitvoerige trainingsperiode mocht ik het geleerde gaan toepassen in de groep van professor Rankers waar we met o.a. Ton van Dijk en Ton Klein Breteler het CADOM project opstartten. Dit project was gericht op het computer gesteund ontwerpen van Mechanismen. Dit werk leidde tot mijn promotie bij Besseling en Rankers in 1977 over de kinematische analyse van mechanismen. Nog steeds vormt de toen bedachte theorie de basis van software voor kinematische en dynamische analyse van mechanismen (Arend Schwab, Adrian Rankers en Ben Jonker). In 1985 werd ik benoemd als hoogleraar Ontwerpkunde bij de faculteit Werktuigbouwkunde van de Technische Universiteit Delft. Mijn taak was het introduceren van CAD, Computer gesteund ontwerpen in de faculteit. Het was de tijd van Onderwijs Voor Velen. Het is dus niet verwonderlijk dat de faculteit destijds koos
11
voor CAD Voor Velen: het CAD onderwijs zou zo breed mogelijk in de faculteit worden aangeboden. De meeste CAD-programma’s waren in die tijd vervangingen voor het maken van 2D tekeningen. Voor de gebruikers nog steeds de belangrijkste voordelen: minder fouten en hergebruik van tekeningen. Bij de faculteit startten wij met het MEDUSA-pakket. Dit pakket bood ook bescheiden 3D mogelijkheden.
Medusa tekening van een robot-arm In de jaren hierna volgde een stormachtige ontwikkeling. Allereerst de ontwikkelingen op computer graphics gebied. Door de steeds dalende prijzen van hardware werden steeds meer functies in de
12
drawing pipeline in hardware uitgevoerd. Dit verschijnsel wordt door Foley en Van Dam het wheel of reincarnation genoemd. Te denken valt aan de ontwikkeling van slimme grafische kaarten waarin een deel van de tekensoftware in hardware en harde software is ondergebracht. Naast centrale computers worden krachtige workstations ontwikkeld en de PC zoals we deze nu kennen.
HP9000 computer
Workstation De faculteit heeft deze ontwikkelingen steeds heel behoorlijk weten te volgen. Het aanschaffen van de verschillende systemen bracht veel werk met zich mee. Met de aanbieders moest op het scherpst van de snede worden onderhandeld. Hadden we al een heel mooie aanbieding, zei de decaan: doe maar voor de helft. En soms lukte dat ook nog heel aardig.
13
De huidige CAD software is meestal gebaseerd op grafische kernels die door verschillende pakketten worden gebruikt. Een belangrijke ontwikkeling daarbij is het parametrisch ontwerpen. Hierbij worden de door de ontwerper ingevoerde afmetingen als variabel beschouwd zodat maatvariaties eenvoudig kunnen worden doorgevoerd. De afbeeldingen van de ontwerpen worden zeer realistisch
Behalve een geometrisch model bevat het ontwerp talrijke andere gegevens betreffende hoeveelheden, materialen productiemethoden enz. Het beheren en beheersen van deze gegevens noemt men Product Data Management. De ontwikkeling van hard- en software en ook het Internet hebben het mogelijk gemaakt om ook dit belangrijke aspect van het ontwerp mee te nemen.
14
Ondertussen heeft de ontwikkeling op het gebied van computerberekeningen en simulaties niet stil gestaan. De kracht van een moderne PC stelt ons in staat om het gedrag van het nieuwe ontwerp uitvoerig te analyseren.
VisualNastran4D-Radial Piston Engine
Screenshot van mechanisme-analyse programma SAM
15
Het verbeelden van de techniek in de kunst. Al vele eeuwen lang bedient de mens zich van werktuigen. Op het grafmonument van Haterii wordt een hijskraan uitgebeeld.
Hoofdpaneel van het Haterii grafmonument.ca.100 AD Dit graf bevindt zich in Rome aan de Casilinastraat. Het graf is van Haterius Tychicus, een Romeinse aannemer. Op de zijkant van het monument zijn een aantal van zijn projecten afgebeeld. Het is een voorbeeld van Romeinse volkskunst. Let op het verschil in proporties van de afgebeelde personen. Hoe belangrijker des te groter worden ze afgebeeld. Het beeld heeft iets van een advertentie voor het bouwbedrijf. De hijskraan wordt aangedreven door 4 tot 6 slaven in een tredmolen, een aandrijving die de eerstkomende duizend jaar in gebruik blijft. Een dergelijke hijskraan wordt ook door Vitruvius beschreven. Bij de te beschouwen kunstvormen zal ik me verder beperken tot de schilderkunst. Verder zal ik me in hoofdzaak richten op
16
werktuigbouwkunde. Hoe en hoe vaak komen machines of andere werktuigbouwkundige zaken voor als onderdeel van een schilderij.
Bij het zoeken op Internet valt op dat positieve hits pas voorkomen op schilderijen uit de 19e eeuw of later. Voor die tijd zijn er wel een aantal kunstige afbeeldingen te vinden in verzamelwerken over techniek, maar deze afbeeldingen beschouw ik niet als schilderkunstig maar als instrumenteel in een technisch handboek. Een voorbeeld is de onderstaande prent uit Agricola’s “De Rei Metallica” waarin een schat aan afbeeldingen van de metaalwinning en –verwerking is opgenomen.
Ertsbreekmachine. Agricola “De Rei Metallica” Boek 8
Ouder zijn afbeeldingen van oorlogstuig uit bijvoorbeeld de Middeleeuwen maar nog niet heb ik schilderijen gevonden waarop dit tuig een prominente positie in de afbeelding krijgt.
17
Dus voor zeg 1825 geen werktuigbouwkundige onderwerpen op schilderijen. Toch waren er wel werktuigbouwkundige machines. Buiten het reeds genoemde oorlogstuig zijn er molens, weefgetouwen, pompen, brandspuiten, klokken en installaties voor het winnen en verwerken van allerlei soorten grondstoffen. Maar de kunstenaar vindt geen aanleiding om dat te schilderen. Waarom niet? Kunstenaars zijn in die tijd gebonden aan voorschriften, 'regels van de kunst'. Kunsttheoretici leggen zulke regels vast in hun geschriften en academies leren studenten wat ze moeten uitbeelden en hóe dat moet.
De scheepsbouwer Jan Rijcksen en zijn vrouw Griet Jans. Rembrandt-1633.
Verder is de schilder gebonden aan zijn broodheer die liever zichzelf laat afbeelden dan een machine. Met machines en werktuigen kan je geen eer inleggen. Alleen wanneer het toevoegen van een instrument of machine aan de schildering de afgebeelde persoon nader identificeert, of nog belangrijker maakt, wordt dat er bij geschilderd.
18
In de 19e eeuw veranderen er twee dingen. Tussen 1760 en 1830 vind de industriële revolutie plaats, waarbij landen in industriële naties veranderen, als gevolg van de vorderingen in de wetenschap die vooral in de verlichting waren gemaakt. De machinebouw maakt grote tijden door. Denk aan de stoommachine, trein, elektriciteit enz. Door deze revolutie ontstaan er nieuwe sociale verhoudingen, bijvoorbeeld tussen werkgevers en werknemers en in het gezin.
Rain, Steam, and Speed, Turner 1844 Rond het begin van de 19e eeuw ontstaat de romantiek als Europese beweging, uit weerstand tegen de cultuur van de verlichting en als reactie op de in Frankrijk gehandhaafde 'Latijnse traditie'. Het gevoelsleven staat centraal als reactie op het rationalisme. De industriële schilderijen van Turner passen goed bij de grote motieven van deze tijd. In zijn verbeelding van de strijd tussen de stoomkracht en de natuurlijke omgeving is hij er vast van overtuigd dat de natuur er altijd als overwinnaar uit komt.
19
Aan het einde van de 19de eeuw worden de academische regels en normen omver geworpen door stromingen als het realisme, impressionisme en post-impressionisme, en zodoende word de weg vrijgemaakt voor nieuwe normen en een andere kijk op kunst. Monet was gefascineerd door mist, stoom en rook en schilderde graag voorstellingen met de geur van de industriële revolutie. Hij werd geboeid door wat hij zag. Hij had geen specifieke sociale bedoeling. Veel tijdgenoten wilden het liefst terug naar de voorindustriële natuur en hielden die vast in hun schilderijen. Zij zagen niet de romantiek en de pure visuele opwinding van het moderne leven.
Gare St. Lazaire, Monet-1875 De eerste helft van de 20e eeuw ontstaan er veel kunststromingen. Er zijn geen principiële belemmeringen om werktuigbouwkundige onderwerpen voor schilderijen te kiezen. Maar wat zien we? Enkele uitzonderingen daargelaten, techniek en machine worden nog steeds geen schilderonderwerp. Waar ligt dit aan? Willen wij techniek verstoppen? Werktuigbouw is smerig en maakt lawaai. Dat gaan we
20
toch niet schilderen. Als werktuigbouwers zijn wij er kennelijk niet in geslaagd om de schoonheid van ons vak naar buiten uit te dragen. Laat ik me dan nu concentreren op wat uitzonderingen. Een zo’n uitzondering is Fernand Léger (1881-1955). Hij gaf een positief aanvaarden van de vertechniseerde mens in het technischwetenschappelijke van onze tijd. Een uitspraak van hem maakt dit duidelijk:
The mechanic. Fernand Léger-1920. Men kan dit stellen: een machine of gefabriceerd ding kan schoonheid zijn wanneer de relatie van de lijnen die zijn volume definiëren uitgebalanceerd is op een wijze die overeenkomt met de reeds bestaande architectuur. We hebben dus niet te maken met een nieuw fenomeen, maar eenvoudigweg met een manifestatie van architectuur zoals die altijd al heeft bestaan”
21
In het begin van de 20e eeuw ontstond in Amerika een van de belangrijkste avant-garde bewegingen: het Precisionisme. Hiertoe behoorden o.a. de schilder-fotograaf Charles Sheeler (1883-1965) en Demuth. De kunstenaars van deze groep waren in de greep van het modernisme en het geloof het industriële tijdperk. Sheeler combineerde dit in schilderijen met een overdreven te noemen nauwkeurigheid.
Hudson Avenue Centrale. Sheeler-1939 Een strakke, cleane stijl met harde lijnen. De techniek wordt in zijn zuivere schoonheid afgebeeld. Een lofzang op de techniek: ‘zie alle dingen worden nieuw’. Werktuigbouw als kathedraal.
22
In 1915 werden in het hoofdkantoor van de Panamakanaalmaatschappij een viertal muurschilderingen aangebracht. Deze werden gemaakt door William Brantley Van Ingen op verzoek van de hoofdingenieur Generaal Majoor Goethals.
Bouw van de Gatun Dam overlaat. Van Ingen-1915. De schilderingen bevinden zich hoog in een koepel zodat de toeschouwer er van onder naar kijkt. De toeschouwer wordt zo in de rol van kanaalwerker gepositioneerd. Door verschillende beelden van het bouwwerk te combineren slaagt Van Ingen erin om de groot(s)heid ervan te uit te beelden. Gedurende het schilderen werd hij jaloers op de kanaalwerkers die toch maar mochten werken aan zo’n fantastisch project.
23
Eenzelfde enthousiasme spreekt uit het volgende beeld van constructiewerkers. De oorsprong van het enthousiasme is echter anders. Het schilderij is een voorbeeld van sociaal realisme.
Sorokin-1976.
Deze kunststroming ontstond in de Sovjet Unie op instigatie van Stalin. Hij stelde in 1934 de officiële stijl van de Russische kunst vast. De bedoeling was om 'een waarachtig, historisch specifiek beeld te geven van de werkelijkheid in zijn revolutionaire ontwikkeling'. In het socialistisch realisme zien we een geïdealiseerde voorstelling van heldhaftige arbeiders en soldaten, geschilderd in een naturalistische stijl . De kunstenaars doen er maar beter aan deze stijl te volgen anders zijn ze hun leven niet zeker. Geen wonder als je dan niet enthousiast wordt voor de vooruitgang.
24
Tot slot van deze vogelvlucht door de werktuigbouwkunst niet een schilderij maar een ..., Ja, wat is het eigenlijk? Het is een voorbeeld van kinetische kunst en eigenlijk is het ongeschikt om met een stilstaand beeld te beschrijven. Net als werktuigbouwkunde. Essentieel voor de werktuigbouwkunde is de beweging. Alles draait zei Reuleaux al. Zo ook dit werk van Tinguely.
Débricollage 1970. Jean-Tinguely-1970 Tinguely is bekend om zijn grote en absurde bewegende constructies gemaakt uit de sloop. Maar hij maakte ook kleinere dingen. Dit zou je een 3D-collage kunnen noemen. Het ding wordt elektrisch aangedreven en maakt schijnbaar onregelmatige bewegingen. Het lijkt of de gebruikte onderdelen een nuttige functie hebben maar dat is schijn. Het werk hoort tot de kinetische kunst.
25
Wat verbeeldt de techniek zich eigenlijk wel? Franz Reuleaux (1829-1905), hoogleraar in Berlijn, is een van de grondleggers van de werktuigbouwkunde. Als staatsraad heeft hij een verhandeling gepubliceerd over de relatie van de mens en de machine.
Zijn betoog ging ongeveer als volgt. De machines werken volgens eeuwig vaststaande principes. We behoeven niet bang voor onverwacht gedrag te zijn. De taak van de machine is om de mens te helpen de krachten van de natuur te overwinnen. De machine heeft bedieningselementen waarmee de mens de machine onder controle kan houden. Op deze manier hebben we een gesloten keten. De mens bedient de machine die voor hem werkt.
Machine
Mens
26
Tot zover de theorie. De praktijk is echter weerbarstiger. Kinderarbeid, lopende band.
Het is de vraag of die mens wel in control is.
Dit zijn slechts twee voorbeelden waarbij het systeem niet goed overdacht is. En dan zijn er nog de systemen waarvan de natuurlijke omgeving wezenlijk deel uitmaakt. En in welk systeem is dat niet het geval. Laten wij ons als ingenieurs niet verbeelden dat wij deze moeilijke problemen alleen kunnen oplossen. Wel pleit ik hier voor meer verantwoordelijkheid van de ingenieur. De opleiding schiet thans nog tekort om die verantwoordelijkheid te kunnen dragen. George Bush zei in de State of the Union 2006: We have a problem, we are addicted to oil. And technology is going to solve this problem. Is het probleem hier de verslaving of verwacht Bush van de
27
technologie gewoon een nieuwe drug? Je te beperken tot het laatste is een grote misvatting. Ingenieurs die tekenen voor alleen die opdracht, zijn niet meer dan de technologische waterdragers van de maatschappij. Ik verbeeld me dat we meer kunnen. Maar daar moet nog wel aan gewerkt worden. Dames en Heren, Alles wentelt, zei Reuleaux. Zo ook in mijn looopbaan. Onderzoek vooral in het begin bij Technische Mechanica, onderwijs vooral de jaren als hoogleraar en tussendoor bestuurlijke activiteiten. Ik heb dat werk meestal met plezier gedaan, niet in het minst door het contact met alle collega’s en medewerkers. Mijn grote dank voor die samenwerking en collegialiteit. Ik noem hier vooral mijn vrouw Tjitske die een geweldig thuisfront was en die mij bewaard heeft voor te veel verbeelding. Veel veranderde er en nog steeds. Het is tijd om te gaan. Ik heb gezegd.
28
Bronnen
Behalve de eerste twee foto’s en de afbeelding Visual Nastran komen de afbeeldingen van Internet. In het gedeelte het verbeelden van de techniek in de kunst citeer ik, soms zelfs letterlijk, vanuit internetbronnen waar het informatie van de schilder, het schilderij of de periode betreft.
Een heel aardig boekje over Reuleaux is van C.Weihe-Franz Reuleaux, Berlijn, Springer 1925, waarin opgenomen de voordracht van Reuleaux: Kultur und Technik (1884).
