Werktuigbouwkunde (TU Delft)

Bij de bacheloropleiding Werktuigbouwkunde aan de Technische Universiteit Delft leer je hoe jij werktuigen, gereedschappen, apparaten, machines en fabrieken kunt ontwerpen én bouwen. Je wordt opgeleid tot een onmisbare schakel binnen de techniek: systemen en processen worden namelijk steeds geavanceerder. Als werktuigbouwkundige heb jij een idee over de levensduur van techniek, hoeveel energie het verbruikt, maar ook hoe makkelijk het te gebruiken is of hoeveel afval het produceert.

Ben jij geïnteresseerd in een brede technische opleiding? Dan is Werktuigbouwkunde mogelijk wat voor jou. Het komt erop neer dat je natuurkundige theorieën daadwerkelijk gebruikt om praktische technische oplossingen te ontwikkelen. Je simuleert productietechnieken of ontdekt hoe bestaande machines kunnen blijven functioneren. Wil jij techneut worden of juist een technisch manager? Je kunt het als werktuigbouwkundige allemaal worden.

Tijdens je opleiding

Je eerste jaar

In het eerste jaar - je propedeutische fase - ontwikkel je een brede natuurkundige en wiskundige basis. Deze basiskennis is vereist om een werktuigbouwkundig expert te worden.

De vakken die je in je eerste jaar als Werktuigbouwkundestudent krijgt, zijn:

Kwartiel	Vak	ECTS	Beschrijving
1	Analyse 1	3	Parate kennis en algebraïsche vaardigheden die onderdeel uitmaken van het wiskunde B-examenprogramma VWO worden opgefrist. Hierbij moet gedacht worden aan het handig manipuleren van goniometrische formules, bewerkingen met logaritmen, toepassen van de kettingregel, primitiveren, oplossen van vergelijkingen, enzovoorts. Bovendien wordt kennisgemaakt met het computeralgebraprogramma Maple.
1	Statica	6	Statica is de leer van mechanisch evenwicht. Een lichaam beweegt niet (of is in een éénparige rechtlijnige beweging) als de som van de krachten die op dat lichaam werken nul is. Als ook de som van de momenten die op dat lichaam werken nul is, dan roteert het lichaam ook niet. De consequentie van deze twee evenwichtsvoorwaarden (som van krachten =0 en som van momenten =0), is dat voor een lichaam waarop een aantal bekende krachten werken de (onbekende) reactiekrachten bepaald kunnen worden . Dit is van groot belang omdat de grootte van de reactiekrachten de dimensionering en materiaalkeuze van toe te passen componenten bepalen. Binnen het vak “Statica” wordt in detail ingegaan op de verschillende mechanische belastingen, vaak voorkomende constructies en hoe te rekenen met de diverse belastingen.
1	Project Technische Systemen	6	In het project Technische Systemen staat de verkenning en analyse van werktuigkundige systemen centraal. Aan de hand van een bestaand mechanisch systeem worden drie aspecten aangeleerd: 1) het maken van functionele analyses door toepassing van verschillende ontwerptools als modelvorming, blokschema's, grafische krachtenanalyse en wiskundige beschrijving. 2) het gebruik van typische werktuigkundige constructie-elementen en begrippen, zoals, zoals krachtversterkers, veren, tandwielen, stijfheid, sterkte, energie. 3) het toepassen van professionele vaardigheden zoals het werken in teamverband en het verwerken van informatie en data. Door de introductie van deze tools en het direct toepassen daarvan in de praktijk via het projectonderwijs wordt een solide basis gelegd voor het ontwerpproces. Een eerste stap hierin is het kunnen ontwerpen van verbeteringen ten aanzien van bestaande werktuigkundige systemen, dat geoefend wordt in dit project. In een latere fase van de studie zal het ontwerpen van geheel nieuwe systemen worden gevraagd aan de student. Het thema waaraan gewerkt wordt varieert elke paar jaar.
2	Lineaire algebra 1	3	Matrixvergelijkingen, oplossingsverzamelingen van stelsels lineaire vergelijkingen in vectorvorm, lineaire onafhankelijkheid, lineaire afbeeldingen. Matrixalgebra, inverse van een matrix, determinant van een matrix, regel van Cramer, lineaire deelruimten (met name nulruimte en kolomruimte van een matrix), basis, dimensie en rang. Inwendig product, lengte (norm) en orthogonaliteit, orthogonale verzamelingen, orthogonale projecties, Gram-Schmidt-procedure, kleinste-kwadraten-methode en toepassingen.
2	Sterkteleer	6	In de sterkteleer wordt het materiaalgedrag samen met evenwichtsleer beschouwd. Op deze manier wordt inzicht verkregen in hoe spanningen en rekken zich verdelen in constructies, en hoe constructies vervormen onder invloed van belastingen. Ook wordt ingegaan op de relatie tussen de interne spanningstoestand en het bezwijken van constructies, waarbij ook meerassige spanningstoestanden worden behandeld. Ook worden vergelijkspanningen (Tresca, Von Mises) behandeld om het mogelijk te maken de berekende spanningen te vergelijken met resultaten uit o.a. trekproeven. We beperken ons tot statisch en lineair-elastisch gedrag van constructies. 1. Begrippen. Trek, druk en afschuiving. 2. Normaalkracht. Axiaal belaste staven, lengteverandering bij statisch bepaalde en onbepaalde staafconstructies, temperatuurbelasting en voorspanning. 3. Buiging. Doorbuiging van balken, oppervlakte traagheidsmomenten van vlakke doorsneden, de differentiaalvergelijking, superpositie, vergeet-me-nietjes, kwispeleffect. 4. Dwarskracht. Schuifspanningen in lijfplaten, schuifspanningsverdeling in lijf en flens. 5. Torsie. Torsiemomenten voor cirkelvormige doorsnedes (massief, dikwandig en dunwandig), en van dunwandige gesloten, eencellige doorsnedes. Toepassing op lasnaden, lijmnaden en dergelijke. 6. Bijzondere onderwerpen schuifspanningen. Dwarskrachtencentrum, samengestelde doorsneden. 7. Spanningstransformaties. Hoofdspanning, Cirkel van Mohr. Faalcriteria en gebruik hiervan bij dimensioneren van onderdelen.
2	3D modelleren	6	Ontwerp van een mechanisch systeem. Dit betreft het conceptueel ontwerp, het traject van idee tot en met een 3D ontwerp en het vervaardigen van een werkend prototype in een FabLab omgeving. 1) Via methodisch ontwerpen worden mogelijke concepten bedacht die aan een in de opdracht gedefinieerde programma van eisen beantwoorden. De concepten worden ten opzichte van elkaar op functionaliteit beoordeeld waarna niet een toevallig ontwerp maar een optimaal ontwerp wordt verkregen. Een ontwerp dat tevens met beschikbare middelen, materialen en tijd kan worden gefabriceerd. 2) De dimensionering van kritische onderdelen (assen, lagers, schroefverbindingen en andere mechanische componenten) wordt door toepassing van de klassieke sterkteleer bepaald. Enkele sterkteberekeningen worden in practica gecontroleerd. 3) Het mechanisch ontwerp wordt vervolgens in een 3D CAD-systeem (Solid Works) vastgelegd. Hierbij is het mogelijk door parametrische modellen de assembleerbaarheid, spelingen en interferenties virtueel te controleren. 4) Uiteindelijk wordt een (geschaald)model van het ontwerp vervaardigd in een FabLab omgeving (computer controlled fabrication /CADCAM). De vervaardigde ontwerpen worden in competitie getest.
3	Analyse 2	3
3	Dynamica	6	Dynamica (BSc 1e jaar) behandelt de grondslagen van de bewegingsleer. Het doel is de kennis, het inzicht en de vaardigheden te ontwikkelen die nodig zijn om verantwoorde voorspellingen te doen over de beweging van lichamen als gevolg van op het lichaam werkende krachten. Het grootste deel van het college is opgebouwd uit twee delen: beschouwing van puntmassas en beschouwing van starre lichamen. Van beide wordt de kinematica bestudeerd, d.w.z. het beschrijven van positie, snelhed en versnelling. Vervolgens wordt de kinetica beschouwd. Hierbij gaat het om krachten die op het lichaam werken en het gevolg daarvan voor de beweging van het lichaam. Bewegingsvergelijkingen, arbeid en energie, stoot en impulsmoment komen aan de orde. Tenslotte wordt ingegaan op trillingen van lichamen. Als deel van het college worden hoorcolleges en instructies numerieke simulatie aangeboden. In een bijbehorend practicum wordt geoefend met het numeriek oplossen van dynamica vraagstukken.
4	Integraal Project Ontwerpen A	6	Tijdens het Integraal Project Ontwerpen (wb1634 IPO A in Q3 en wb1635 IPO B in Q4) wordt de gehele zogenaamde "CDIO-ontwerpcyclus" doorlopen. "Conceive" het indenken; ofwel analyseren wat in een gegeven situatie het feitelijk probleem is waar een oplossing voor ontwerpen moet worden. "Design" het ontwerpen; ofwel het komen tot een technisch onderbouwde ingenieursoplossing. "Implement" het materialiseren; ofwel het bouwen van het ontwerp. "Operate" het evalueren; ofwel het in gebruik nemen en testen.
4	Lineaire algebra 2	3	Blokmatrices, LU-ontbinding. Eigenwaarden en eigenvectoren, de karakteristieke vergelijking, iteratieve methode (powermethode) voor bepaling eigenwaarden, diagonaliseerbaarheid, discrete en continue dynamische systemen. Eigenwaarden- en eigenvectorentheorie van symmetrische matrices (orthogonale diagonaliseerbaarheid), kwadratische vormen, singuliere waarden-ontbinding en toepassingen.
4	Warmteleer	6	Doelstelling van dit college is een introductie te geven in de theorie van de Thermodynamica, één van de fundamentele werktuigbouwkunde vakken. De Thermodynamica behandelt energievraagstukken en relaties tussen de eigenschappen van materialen. In dit college wordt voor een ingenieursaanpak van de Thermodynamica gekozen: onderwerp van studie zijn systemen en hun interactie met de omgeving. Naast gesloten systemen krijgen open systemen veel aandacht. Thermodynamica wordt, in combinatie met Warmte- en Stofoverdracht en Stromingsleer, ingezet om bijvoorbeeld automotoren, turbines, compressoren, pompen, elektrische centrales, cryogene, koel- en klimaat-installaties en duurzame energieconversie-installaties te analyseren en te ontwerpen. De beginselen van de Thermodynamica maken het mogelijk om de ontwerpen van energiegerelateerde werktuigbouwkundige apparaten en systemen te optimaliseren voor het betreffende doel. De eerste vier weken loopt er parallel aan Thermo een collegereeks Warmteoverdracht; de tweede vier weken een collegereeks Stromingsleer.
4	Integraal Project Ontwerpen B	6	Voortzetting van IPO A uit kwartiel 3.

Bron: Studiegids TU Delft

Je tweede jaar

Tijdens je tweede jaar duik je de theorie in. De basis van het eerste jaar wordt uitgebreid met allemaal nieuwe werktuigbouwkundige kennis.

Je derde jaar

In je derde jaar kies je een minor: dat is de eerste helft van je jaar. In de tweede helft ontwikkel je met een aantal anderen een onderzoeksproposal waarna je dit onderzoek daadwerkelijk uitvoert. Dat is je bachelorproefschrift. Na dit alles afgerond te hebben mag je jezelf Bachelor of Science noemen.

Na je opleiding

Vervolgmasters

De bacheloropleiding Werktuigbouwkunde aan de TU Delft is een brede opleiding, waardoor je binnen de techniek elke kant op kunt. Als je verder wilt studeren, dan kun je dit doen door de masteropleiding Mechanical Engineering te volgen. Je wordt dan opgeleid tot Master of Science. De universiteit biedt de volgende tracks binnen het masterprogramma:

• Transportation Engineering (TE)
• Control Engineering (CE)
• Sustainable Processes and Energy Technologies (SPET)
• Precision and Microsystems Engineering (PME)
• Biomechanical Design (BMD)
• Solid and Fluid Mechanics (SFM)
• Mechanical Engineering and Applications (MEA)

(bron: TU Delft)

Ook kun je doorstromen naar de masteropleidingen die horen bij Maritieme Techniek, Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek, Civiele Techniek, Biomedische Techniek, Materiaalkunde, Systems & Control, Offshore Engineering. (bron: TU Delft)

De arbeidsmarkt

Als werktuigbouwkundige Bachelor of Science ben je breed exact en technisch opgeleid. Het vinden van een geschikte baan is juist daarom geen enkel probleem. Bedrijven staan zo'n beetje om je te springen! Je kunt als technicus gaan werken, maar ook in het management of de advieskant van en voor een technisch bedrijf. Doordat je een complex probleem in je eentje kunt oplossing, ben je analytisch sterk. En dat is waar bedrijven vandaag de dag naar zoeken. Je wordt bijvoorbeeld ontwerper, bedrijfskundige, ondernemer, technisch adviseur, of komt in een hogere managementfunctie terecht. Ook kun je een promotietraject doen aan de universiteit, nadat je afgestudeerd bent en Master of Science mag voeren.

Algemene feiten

• Werktuigbouwkunde heeft een numerus fixus.