Hoofdstuk 2 en 4

Hoofdstuk 2, Paragraaf 1. Cassettes en cd’s. Lange tijd hebben geluidsdragers als grammofoonplaat en cassettebandjes voor een behoorlijke weergave gezorgd. Toch heeft de compact disk de plaat verdrongen en voor een deel ook cassettebandjes. Cd’s zijn handiger en hebben een hogere kwaliteit. De cd- techniek is niet alleen geschikt voor geluid. Ook tekst, foto’s en film kunnen op het schijfje gezet worden. Een bandje is kwetsbaarder dan een cd. Een magneet zal de opgeslagen informatie vernietigen, en als het contact tussen bandje en afspeelkop slecht is, BV door een beschadiging of door vuil, loopt de geluidskwaliteit snel terug. Ook door kopiëren gaan de kwaliteit achteruit. Het geluid van een cd is beter omdat hij nauwelijks last heeft van ruis of slijtage. Toch is een cd ook kwetsbaar. Het plastic van de cd kan smelten en je kunt hem alleen kopiëren met speciale apparatuur. Leren: oranje stukje: Techniek van de cassettespeler. Je kunt een bandje steeds opnieuw opnemen. Maar ook de cassette heeft nadelen: de kwetsbaarheid en de ruis. Dat heeft te maken met de achterliggende techniek. Philips beschikte al in de jaren 60 over een grote kennis van het digitaal opslaan van gegevens. In 1969 ging een team uitzoeken of het mogelijk was om beeld en geluid op een cd te zetten. Ze wilden de schijf met licht aflezen, zonder rechtstreeks contact met de schijf te zoeken. Digitaal betekent dat informatie is opgeslagen in de vorm van ‘wel’ of ‘geen’. Bij een cd gebeurt dat in de vorm van wel of geen putjes in de schijf. Het verschil tussen wel of geen putje is heel groot en veel duidelijker dan bij de geleidelijke overgangen in de patronen op een cassettebandje. Om iets nauwkeurig vast te legen kost dat heel veel ‘wel’ of ‘geen’ putjes. Om dat af te lezen is er een lichtbron nodig: de laser. Maar in de jaren 70 was dit nog erg duur. Samen met Sony ontwikkelde Philips een compact en bruikbaar apparaat: de huidige cd- speler. Leren: oranje stukje: Nieuwe technieken onder de loep. Toen de cd werd ontwikkeld werden er erg veel voordelen aan gekoppeld. Er was een prachtige geluidsweergave en het had een geringe kwetsbaarheid. De schijfjes zijn ook in alle cd- spelers in heel de wereld te gebruiken. De cd heeft geen ruis door het scherpe onderscheid tussen wel of geen putjes. Er is ook geen slijtage omdat er geen direct contact is tussen schijfje en ontvanger. Doordat er een beschermende laag over de putjes zit, is hij niet gevoelig voor beschadigingen en vuil. Door digitalisering en lasertechniek konden fabrikanten een nieuwe generatie geluidsdragers ontwikkelen. Behalve muziek kan er nog veel meer op cd’s: foto’s, tekeningen, tekst en films. Dit gebeurt op cd- roms. ROM staat voor Read Only Memory. Je kunt de informatie dan alleen lezen en niet veranderen. Op een cd kan dus veel meer dan alleen muziek. Een probleem lijken de hoge investeringskosten in relatie tot de kosten van kopiëren. Hoofdstuk 2, Paragraaf 2. Toilet en riolering. Voor ons is het heel normaal dat we naar de wc kunnen gaan, maar nog niet zo lang geleden deden mensen hun behoeften nog in een ton in of achter het huis. Dit veroorzaakte in de stad zeer besmettelijke en dodelijke ziekten. Toilet en riolering zorgden hier voor een grote verbetering in de gezondheid van de bevolking. In de eerste helft van de vorige eeuw werd er veel over de bevolking bijgehouden. Ook over de ziektes die de mensen kregen. Er woonden vaak hele gezinnen in een kamertje. De uitwerpselen en vuilnis bleven dan ook gewoon op straat liggen. Dit vonden de mensen normaal. Mensen dronken uit de grachten waar mensen hun uitwerpselen ook in deden. Hierdoor ontstonden er dus erg veel ziektes, maar de mensen wisten toen nog niet dat dit kwam doordat ze vervuilt water dronken. Een belangrijke conclusie die uit de bevolkingsstatistieken werd getrokken was dat betere hygiëne zorgt voor gezondere mensen en dus een betere volksgezondheid. Maar dit zorgde niet meteen voor een verbetering van de omstandigheden. De mensen zagen het belang er niet van in en ze wisten ook niet wat ze eraan konden en moesten doen. Vanaf halverwege de vorige eeuw tot in de eerste jaren van de 20e eeuw was er de ‘kiebelton’. De uitwerpselen werden in tonnen thuis opgevangen en werden een keer in de week opgehaald en dit werd dan als mest op het platteland verkocht. Later kwam er een andere, betere oplossing. in ieder huis werd een closetpot geplaatst. De uitwerpselen van een hele wijk werden opgevangen in een reservoir. Dit reservoir werd iedere week geleegd en dan als mest verkocht. Na 1880 kwam er overal waterleiding. De invoering van toilet en riolering leverde een belangrijke bijdrage aan de volksgezondheid. Aan alleen een wc-pot heb je niet genoeg. Met het water wordt alles weggespoeld en opgevangen in het riool. In Nederland lopen zo’n 10.000-en kilometers rioolbuizen onder de grond door. De doorsnede van de rioolbuizen kan oplopen tot zo’n 2 meter doorsnede. Leren: oranje stukje: Zuivering van afvalwater. Behalve vervuild water komt ook regenwater in het riool terecht. Daarom moet de rioolbuis altijd groter zijn dan nodig voor afvalwater. Als er te veel water in de buizen komt, wordt het overtollige (vervuilde) water in het milieu geloosd. Een ander nadeel van het samen afvoeren van afvalwater en regenwater, is dat het regenwater niet in de grond komt als grondwater. Gescheiden is het dus beter voor het milieu, maar het is ook veel duurder. In sommige landen bestaat er al een gescheiden afvoersysteem (Zwitserland). Na het doortrekken van de wc verdwijnen de uitwerpselen via het riool naar afvalwaterzuivering. Hoe werkt het toilet??  De afvoerpijp in de stortbak wordt geopend;  De stortbak loopt leeg en de behoefte wordt weggespoeld;  Als de stortbak leeg is, wordt de afvoerpijp weer gesloten;  Er gaat een kraan open zodat de stortbak weer vol stroomt;  Als de bak vol is, gaat de kraan weer dicht;  Na de spoeling staat het water in de stortbak en in de wc weer op precies hetzelfde niveau al voor de spoeling. De stortbak in de wc is een voorbeeld van een regelsysteem. Er wordt ‘gemeten’ hoe hoog het water staat en bij het gewenste niveau gaat de kraan dicht. Een ander voorbeeld is de verwarmingsthermostaat. De waterhoogte in een stortbak wordt geregeld met hendels, kranen en vlotters. We noemen dat mechanische techniek. Bij veel andere systemen gebeuren de metingen en bijsturingen elektronische en met behulp van computers. De stortbak van de wc is een voorbeeld van een regelsysteem. Na het doortrekken gaat de kraan open en stijgt het water weer tot het oude niveau. Leren: tekening Figuur 2.10: Dwarsdoorsnede van een stortbak en een wc-pot.
Hoofdstuk 2, Paragraaf 3. Techniek op menselijke maat. Er zijn veel verschillen tussen mensen. Als ontwerper moet je eerst je doelgroep vaststellen en voor die doelgroep moet je je product zo maken dat ze het met gemak en plezier kunnen gebruiken. Een ontwerper moet goed op de hoogte zijn van alle technieken en materialen die hij kan gebruiken. Ontwerpers van een product dat intensief gebruikt zal worden, proberen dit zo nauw mogelijk te laten aansluiten bij zoveel mogelijk gebruikers. Dit kan door rekening te houden met de lichaamsafmetingen van de mensen uit de doelgroep, maar ook dat de mensen goed weten hoe ze het apparaat moeten bedienen. Bij de eerste thuiscomputers was er geen muis. Je moest alle opdrachten dan precies uittypen. In 1984 kwam er een muis en kon je een bestand naar een pictogram van een vuilnisbak slepen. Gebruiksvriendelijk ontwerpen stelt de toekomstige gebruiker centraal. Als je iets wilt gaan ontwerpen, moet je er rekening mee houden dat het geschikt is voor dikke, dunne, lange, korte mensen. Er zijn tabellen waarin o.a. lichaamslengtes in worden gezet. Je hebt dan P5, P50 en P95. P5 betekent dat 5% van de Nederlandse bevolking kleiner is dan dat getal. P50 is het gemiddelde. P95 betekent dat 5% boven dat getal zit. 90% van de Nederlandse bevolking zit dus tussen de P5 en de P95. Ontwerpers maken vaak gebruik van de P- waarden. Je hebt ook tabellen voor gewicht, kracht en waarnemingsvermogen. Bij het ontwerpen heb je 5 ontwerpstrategieën, die ook vaak door elkaar gebruikt worden:  Laag percentiel- strategie (lage brievenbussen voor kinderen, rolstoelgebruikers);  Hoog percentiel- strategie (deuropeningen voor lange mensen zonder bukken);  Gemiddelde als maatstaf (hoogte wc-pot voor lange en korte mensen);  Verstelbaarheid- strategie (fietszadel die je in hoogte kunt verstellen);  Varianten- strategie (dezelfde auto met zowel automatische als met handmatige versnelling te koop). Een gebruiksvriendelijk ontwerp probeert door gebruik van percentiel- tabellen het kiezen van goede strategieën geschikt te zijn voor zoveel mogelijk mensen. Actiegroepen, zoals de Club van Lange Mensen, de belangenverenigingen van gehandicapten en ouderenbonden proberen bedrijven zover te krijgen dat ze in het ontwerpen ook met hen rekening houden. In welke mate bedrijven daartoe bereid zijn, hangt af van het economisch belang dat zij eraan hechten om hun producten ook voor deze groepen geschikt te maken of er speciale producten voor op de markt te brengen. Is het commercieel interessant genoeg ontwerpen aan te passen aan mensen die tot nu toe ‘buiten de boot vallen’? Hoe ergonomisch een product is hangt voor een groot deel af van economische afwegingen. Hoofdstuk 2, Paragraaf 4. Ontwerpen. In deze tijd worden er veel nieuwe dingen ontworpen. Alles wordt steeds gebruiksvriendelijker en makkelijker. Ontwerpers zijn voortdurend bezig om nieuwe producten te bedenken en te produceren. Ook willen ze bestaande producten verbeteren en ze proberen wetenschappelijke ontdekkingen en technische uitvindingen in nieuwe producten om te zetten. Toen er ongeveer 200 jaar geleden het verband tussen magneet en elektriciteit werd aangetoond, konden daar weer veel vorderingen mee gemaakt worden. Er kwam elektriciteit in huizen en ontwerpers gebruikten de elektromotor en andere technische uitvindingen om bestaande producten te ‘elektrificeren’ en nieuwe producten te bedenken. In de vorige eeuw kwam er een grootschalige productie van elektriciteit en elektrische aandrijving. Er werden allerlei elektrische apparaten geproduceerd. Door elektrische aandrijving en verwarming ontdekten ontwerpers een basistechniek die ze op de meest uiteenlopende producten konden toepassen. Ook de uitvinding van een elektronische schakelaar, de transistor (1948), en vooral de ‘chip’ in de jaren 60 was voor ontwerpers erg belangrijk. Door de chip kon veel informatie op een kwart cm2 geperst worden. Hierdoor konden o.a. computers kleiner gemaakt worden, en ondertussen werden ze ook telkens krachtiger. Omdat je veel op een chip kunt samenpersen werden de apparaten niet alleen compacter, maar ook veelzijdiger. In de chip kon van alles geprogrammeerd worden, en ook maakte het veel nieuwe toepassingen mogelijk, zoals de afstandsbediening. Ontwerpers zetten wetenschappelijke en technische kennis om in kant-en-klare producten. Ontwerpers moeten een aantal eisen stellen als ze een nieuw product willen produceren om het later te kunnen produceren:  Functionele eisen (welke taken moet het apparaat kunnen uitvoeren?);  Ergonomische en milieu eisen (gebruiksvriendelijk, verschillen tussen de gebruikers, hoe zwaar mag het ontwerp het milieu belasten?);  Vormgevingseisen (welke vorm en kleur moet het ontwerp krijgen? (Design));  Financiële eisen (hoeveel mag het ontwerp kosten?). Bijna alle producten moeten samengesteld worden door een mengeling van bovenstaande eisen. Bij het vaststellen van de goede ‘mengeling’ speelt ook de doelgroep een rol. Elk ontwerp kent z’n eigen mengeling van functionele, ergonomische, financiële, mileu- en vormgevings- eisen. Er is de grote vraag of de ontwerpers verantwoordelijk zijn voor het misbruik van hun ontworpen producten. Dit is niet helemaal het geval. Ontwerpers kunnen niet overal rekening mee houden. Er is BV. ook de vraag of er een geweldchip in tv’s moet komen. Sommige mensen zijn het hier helemaal mee eens, andere mensen vinden dat dit bij de opvoeding hoort. Veel producten hebben ook sociale en ethische gevolgen. Ontwerpers mogen hun ogen daar niet voor sluiten. Hoofdstuk 4, Paragraaf 1. Jam maken. In NL wordt er jaarlijks 20 miljoen kilo jam verbruikt. Het overgrote deel wordt gemaakt in de fabriek. Om zelf jam te maken moet je schoongemaakte vruchten koken en geleisuiker toevoegen. Dit is dus een simpel proces. In veel vruchten zit pectine, dat is een stof die ervoor zorgt dat de jam stroperig wordt. Nieuwe producten kun je maken door het kiezen van ingrediënten die de gewenste eigenschappen opleveren. Vroeger waren er veel kleine jamfabrieken waar jam ambachtelijk wordt gemaakt. Nu zijn er nog maar weinig jamfabrieken. Om winstgevend jam te kunnen produceren, heb je een grote fabriek nodig. Door schaalvergroting en automatisering worden er kosten bespaard. Ook door de inkoop van vele ingrediënten gaat de inkoopprijs omlaag. Leren: Oranje stukje: Het productieproces. Een blokschema is overzichtelijk en je kunt precies zien wat er in en uit gaat om een bepaald product te krijgen. Zie voor voorbeeld blz. 121. Kenmerken van grootschalige productie zijn het gebruik van meet- en regelapparatuur, speciale grond- en hulpstoffen en constante kwaliteit van het eindproduct. Een fabrikant probeert zijn winst te vergroten door zijn marktaandeel en zijn omzet te vergroten. Een producent moet met veel dingen rekening houden. Prijs, ook bij nieuwe smaken, suikerpatiënten. Hij probeert natuurlijk ook zijn grondstoffen zo goedkoop mogelijk in te kopen of andere goedkopere grondstoffen te kopen. Omdat een fabriek het liefst het hele jaar door in gebruik is, wordt het fruit al voorbewerkt in het fruitseizoen. Er worden dan hulpstoffen, conserveermiddelen, toegevoegd, zodat ze langer houdbaar zijn. Een jamfabriek kan besparen door andere grondstoffen te gebruiken, bijvoorbeeld glucosestroop i.p.v. suiker. Suiker heeft als functies: zoetstof en conserveermiddel. Suiker is duur vanwege kostbare productie en extra belastingen. Glucosestroop (uit maïs) is goedkoper, maar vanwege de smaak wordt er toch nog steeds suiker gebruikt. Voor de kwaliteit moet jam aan een aantal eisen voldoen. Er is een ‘Vruchtenproductenbesluit’ in de Warenwet, waar deze eisen in staan beschreven. De samenstelling van jam met op het etiket staan. Voor citroenzuur en het bindmiddel pectine geldt een maximum. Er mag 1% pectine in de jam zitten, en in halvajam 2%. Verder staan er richtlijnen in voor het gebruik van andere hulpstoffen. Om efficiënt te produceren worden in de industrie vaak andere stoffen gebruikt dan bij bereiding thuis. De warenwet geeft voorschriften voor de samenstelling van voedingsproducten. Hoofdstuk 4, Paragraaf 2. Een miljoen colablikjes. Een voorbeeld van een staalfabriek zijn de Hoogovens in IJmuiden. Per jaar produceren ze daar ongeveer 6 miljard kilo staal. Dit kost veel grondstoffen en energie. Ook ontstaan er veel bijproducten en veel afval. Daarom wordt het staal steeds dunner. Na het vullen wordt een blikje meteen luchtdicht verpakt met een aluminium deksel. Veel (conserven)blikken bestaan uit drie delen, onderkant, bovenkant, en een zijkant. Limonadeblikjes bestaan uit twee delen. Zijkant en deksel. Een belangrijke eigenschap van metaal is dat het goed vervormbaar zijn en dat ze stevig zijn. Leren: blz. 126: ontstaan van een blikje. De moderne blikjesmachine kan er per minuut 800 maken. Dit gebeurt helemaal automatisch en er is dan ook bijna geen personeel voor nodig. Een fabrikant gebruikt vertint staal, omdat gewoon staal gaat roesten als er vocht bij komt, en vooral als dat vocht zuur is zoal frisdranken. Er komt dan een dun laagje tin over het staal, zodat het drinken niet in contact komt met het staal. Er wordt zo weinig mogelijk tin gebruikt omdat het niet zo veel voorkomt en het daarom vrij duur is. Tegenwoordig is het tinlaagje maar 0.00025 mm dik!! Hoogwaardige grondstoffen en geautomatiseerde processen maken de productie van grote hoeveelheden halffabrikaten en eindproducten met hoge, constante kwaliteit mogelijk. Omdat er heel dun staal nodig is, zijn hier een aantal bewerkingen voor nodig. Het wordt vloeibaar gemaakt. Dit wordt uitgegoten in een dikke plaat, in stukken van ong. 10 meter verdeelt. Dan wordt het gekoeld tussen zware walsen, en wordt het steeds dunner. De kwaliteit van een colablikje is in de afgelopen 20 jaar erg verbeterd: gewicht is gehalveerd en de sterkte is gelijk gebleven. Ruwijzer komt uit de Hoogovens en bevat veel koolstof, waardoor het niet stevig is. Door er zuivere zuurstof op te blazen verbrandt de koolstof tot koolstofdioxidegas en het overgebleven product is staal. Leren: blz. 127+ 128: Staal uit ruwijzer. Het maken van ruwijzer in een hoogoven is een continuproces. Dan vindt er voortdurend toevoer van grondstoffen, reactie en afvoer van eindproducten plaats. Bij het hoogovenproces komen de grondstoffen aan de bovenkant van de oven erin, deze gaan langzaam naar beneden, komen in ongeveer acht uur als vloeibaar ruwijzer en slak te voorschijn en worden aan de onderkant afgetapt. De temperatuur loopt op tot 2300 ºC. Er is daarom altijd controle nodig met speciale apparatuur en ook computers zijn hier onmisbaar bij. Voor ijzer- en staalproductie zijn grote hoeveelheden grondstoffen en energie nodig. Bij de productie van staal uit ruwijzer wordt staalafval hergebruikt. Als je een blikje gebruikt, gebruik je niet alleen de inhoud maar ook het staal zelf. Er komt veel afval van en ook vervuiling. Als je het blik bij het huisafval doet, kan het blik er met magneten uitgehaald worden en worden hergebruikt in de staalfabriek. Tin wordt er dan uitgesmolten en dit kan ook hergebruikt worden. Hoofdstuk 4, Paragraaf 3. Kleurstof voor spijkerbroeken. De kleurstof die de meest gebruikte kleurstof voor kleding is en o.a. voor spijkerbroeken heet indigo. Dit komt uit de natuur maar kan ook kunstmatig gemaakt worden. Indigo is een voorbeeld van hoe de ontwikkeling en de overgang van natuurlijke naar synthetische kleurstoffen plaatsvond. Felle kleuren in kleding waren vroeger nauwelijks te zien. De kleuren werden uit planten gehaald en dit werd erg duur, omdat je er veel planten voor nodig had. Ook uit rode biet kon je geen kleurstof voor kleding halen, omdat als het nat wordt, het alweer oplost. Deze kleurstof werd 4000 jaar (in de tijd van de Egyptische mummies) al gebruikt. Het werd toen uit de bladeren van planten gehaald. Leren: blz.133 bovenste stukje: ontstaan indigo. In de tijd dat veel Europese landen koloniën in de tropen hadden, werd er daar van alles verbouwd. Ook veel boeren verbouwden indigoplanten. Ze hadden dan hele plantages met zulke planten, omdat er maar weinig indigo in een plant zit. Ondanks de goedkope arbeidskrachten, bleef indigo toch duur. In de natuur komen veel kleurstoffen in kleine hoeveelheden voor. Grootschalige productie van kleurstoffen met landbouwmethoden vereist veel arbeidskracht. Rond 1850 begon de grote ontwikkeling van de chemie. Er werden nieuwe stoffen gemaakt en onderzocht. Veel stoffen bleken nuttige eigenschappen te hebben. De “indigo-industrie” kreeg belangstelling voor het kunstmatig maken van indigo. Daar kon veel geld mee worden verdiend. Een Duitse chemicus begon met een onderzoek naar het chemische bereiden van indigo. Leren: oranje stukje: Opheldering van de molecuulstructuur. Het duurde 13 jaar voordat de structuurformule van indigo ontdekt was. Toen kwam het onderzoek naar hoe ze indigo uit chemische grondstoffen konden ontwikkelen. Dit kostte tientallen miljoenen guldens en veel tijd/ moeite. Toen het werd ontdekt, stortte de indigoteelt in de koloniën in. Na opheldering van hun molecuulstructuur kunnen veel stoffen uit de natuur ook in de fabriek gemaakt worden.