Wat is een monocoque en waar wordt deze constructietechniek toegepast?

Monocoque is een woord dat wordt gebruikt in de constructietechniek. Hierbij doelt men op een constructie waarbij het dragende deel aan de buitenzijde zit. Kortom het dragende deel van een constructie is een schaal of buitenhuid die niet voorzien is van inwendige versterkende constructiedelen. Hierbij kan men bijvoorbeeld denken aan schaaldieren zoals een kreeft of krab. Deze dieren dragen als het ware hun skelet aan de buitenzijde van hun lichaam. Dit biedt deze dieren stevigheid en tevens bescherming tegen schadelijke invloeden van buitenaf. Ook een kippenei is een voorbeeld van een natuurlijk product dat voorzien is van een harde beschermende laag. Deze beschermende laag is gemaakt van kalk dat harder is dan de binnenkant van het ei en daardoor de binnenzijde beschermd.

Monocoque in de constructietechniek
Constructeurs en engineers kijken bij de ontwikkeling van producten en constructies regelmatig naar de natuur. In de natuur is een bijna onuitputtelijke bron van informatie aanwezig die gebruikt kan worden voor de constructie van producten, machines en voertuigen.

Als een constructeur werkt aan een nieuw product zal hij of zij daarbij rekening moeten houden met bepaalde eisen. Een monocoque moet bijvoorbeeld licht zijn en een grote torsieweerstand hebben. Dit houdt in dat het een stevig torsiestijf product moet zijn. Daarnaast moet de monocoque ook eenvoudig en degelijk gemaakt kunnen worden. Tegenwoordig worden bijna alle producten doormiddel van productiemachines gemaakt. Ook daar moet een constructeur rekening mee houden.

De belasting van het desbetreffende object moet worden opgevangen door de buitenkant van het object. Dit is een groot verschil met de meeste constructies waarbij het dragende deel aan de binnenkant zit.

Toepassing van de monocoque
In de jaren 30 van de twintigste eeuw werd voor het eerst een monocoque toegepast. Dit gebeurde in de vliegtuigindustrie. Tegenwoordig wordt de monocoque niet alleen maar in de vliegtuigindustrie toegepast. Ook in de fabricage van motorfietsen wordt de monocoque regelmatig toegepast. Deze heeft meestal de vorm van een doosvormig profiel dat gemaakt is van carbonfiber of aluminium. De monocoque werd voor het eerst toegepast bij racemotorfietsen in de vijftiger jaren van de twintigste eeuw. Tegenwoordig worden ook  steeds meer productiemotorfietsen voorzien van een monocoque. Ook bepaalde moderne auto’s kunnen tegenwoordig op basis van een monocoque zijn geconstrueerd.

Wat zijn constructieprincipes in de werktuigbouwkunde en waarom zijn constructieprincipes belangrijk?

Constructieprincipes zijn verbonden aan vakgebieden. Elk vakgebied heeft bepaalde basisprincipes waar constructies aan moeten voldoen om technisch en constructief stevig genoeg te zijn voor het doel waarvoor de constructie is ontworpen. Constructeurs houden met het ontwerp van constructies rekening met de constructieprincipes. Constructeurs die constructies ontwerpen voor de bouw hebben meestal te maken met andere constructieprincipes dan de werktuigbouwkunde. Dit heeft voor een deel te maken met het verschil in de materialen die worden gebruikt. Daarnaast hebben constructieprincipes ook te maken met de krachten die invloed uitoefenen op de constructie. Constructieprincipes vormen belangrijke wetenswaardigheden voor het ontwerp en het bouwen van constructies. Deze wetenswaardigheden zijn door de jaren heen geleerd.

Constructieprincipes in de werktuigbouwkunde
In de werktuigbouwkunde wordt veel gebruik gemaakt van verschillende metalen. En veel toegepast metaal is staal. Wanneer staal niet behandeld is tegen roesten kan een stalen constructie door corrosie op den duur verzwakken. Daarom moet aandacht worden besteed aan het beschermen van een constructie en de verschillende elementen van een constructie tegen corrosie.

Ook de vorm van een constructie is belangrijk. Binnen de werktuigbouwkunde worden verschillende methodes toegepast om staal harder te maken. Naast het thermisch harden worden ook andere methodes toegepast. Zo worden metalen bijvoorbeeld in een bepaalde vorm gebracht, hierdoor ontstaat profielstaal. Voorbeelden hiervan zijn H-balken en T-balken. Deze profielen geven een constructie stevigheid. Naast het gebruik van profielen moet men ook aandacht besteden aan het ontwerp van een constructie. In veel bruggen en andere constructies zijn driehoekverbindingen verwerkt. Een driehoek is een stabiele vorm en wordt daardoor als constructieprincipe gebruikt. Daarnaast kan men voor de toepassing van cilindrische vormen en bogen ook gebruik maken van constructieprincipes. Verschillende schrijvers hebben boeken geschreven over constructieprincipes en de toepassing daarvan in de werktuigbouwkunde en andere constructies. In technische opleidingen bijvoorbeeld op het gebied van werktuigbouwkunde en bouwkunde wordt aandacht besteed aan deze theorie.

Waarom zijn constructieprincipes belangrijk?
Door de eeuwen heen heeft de menselijke beschaving verschillende gebouwen en constructies bedacht en gemaakt. de materialen en technieken die daarvoor zijn gebruikt zijn zeer divers. Elk materiaal heeft specifieke eigenschappen die het materiaal geschikt of ongeschikt maken voor een bepaalde toepassing. Dit is ook zo met constructies en verbindingen. Door schade en schande is de mensheid op het gebied van constructies wijzer geworden. Het is onverstandig om deze lessen uit het verleden ter zijde te schuiven wanneer men een constructie ontwerpt. De kans bestaat dan op herhaling van fouten uit het verleden. Daarom moeten constructeurs, tekenaars en andere ontwerpers van constructies de informatie uit het verleden verwerken in nieuwe constructies. Hierdoor wordt de kwaliteit en veiligheid van constructies verbeterd. Daarnaast is het zo dat men ook spaarzamer met materiaal om kan gaan. Bepaalde holle constructies en holle profielen zijn net zo stevig of zelfs steviger dan massieve staven en massieve constructies. Constructieprincipes vormen een belangrijke bron van informatie die een constructeur veel tijd kan besparen. Hij of zij kan de ervaring van anderen gebruiken en daar een voordeel mee doen.