Terug naar overzicht

Tandwiel Geschiedenis: Waar komen tandwielen werkelijk vandaan?

Tandwielen waren een logisch vervolg op de uitvinding van het wiel. Dat tandwielen na het wiel misschien wel de grootste uitvinding ooit genoemd mogen worden is totaal niet ondenkbaar. In ieder geval zijn ze niet meer weg te denken uit ons dagelijkse leven. Zonder tandwielen geen productie, geen energie en al helemaal geen vervoer. Het gebruik van tandwielen is zo vanzelfsprekend dat we er nooit meer bij stil staan waar ze vandaan komen. In dit artikel, uit respect voor het tandwiel, de interessante ontstaansgeschiedenis.

Tot nu toe kregen de Grieken de eer van de uitvinding van het tandwiel. Naar schatting gebruikten zij 300 jaar voor Christus in Alexandrië voor het eerst het mechanisme. Uit onofficiële geschriften blijkt dat in China al in 800 v. Chr. differentiëlen (een stelsel van tandwielen) gemaakt werden.

De eerste tandwielen waren van hout, met houten staven als tanden. Versleten tanden konden hierdoor afzonderlijk worden vervangen. Tegen het jaar 100 v. Chr. gebruikten de Grieken metalen tandwielen met cilindervormige tanden in complexe rekenapparatuur en astronomische kalenders. Dit weten we door de vondst van het Mechanisme van Antikythera (zie afbeelding), de oudst bekende tandwielmachine. Het rond 100 v. Chr. geproduceerde mechanisme werd in 1900 gevonden in een scheepswrak voor de kust van het Griekse eiland Antikythera. Het mechanisme bevat meer dan 30 tandwielen voor ingewikkelde astronomische tijdsberekeningen, was dit eigenlijk de eerste computer? In de eeuwen erna werd het tandwiel een van de belangrijkste onderdelen in de moderne techniek, verwerkt in bijna alle mechanismen, machines en voertuigen.

Tandwiel eigenlijk natuurproduct

Maar waren de oude Grieken dan echt de uitvinders? Onderzoek van biologen aan de universiteit van Cambridge weten zeker dat de oude Grieken die eer niet kunnen opstrijken. Het drie millimeter kleine insect Issus coleoptratus, een lantaarndragerachtige die in Europa en Noord-Afrika voor komt, gebruikt het mechanisme namelijk al miljoenen jaren langer. Het tandwielgebruik is dus geen menselijke uitvinding van de oude Grieken, maar een mechanisme dat door evolutie in de natuur ontstond.

Rechts staat een foto van een baby lantaarnachtige. Nimfen van het insect beschikken over een ingenieus systeem van tandwielen dat ervoor zorgt dat hun achterpoten aan elkaar ‘klikken’ en tegelijkertijd weg kunnen draaien om vervolgens vooruit te springen. Met behulp van elektronenmicroscopie en hogesnelheidscamera’s legden de biologen de precieze werking van het insectenmechanisme vast. Het is voor zover bekend het eerste functionerende tandwielsysteem uit de natuur.

Uit balans

De onderzoekers denken dat de dieren het mechanisme gebruiken om hun sprong te coördineren. Om recht vooruit te springen moeten beide achterpoten namelijk op precies hetzelfde moment afzetten. Als het ene pootje een fractie van een seconde eerder is, zou het insect uit balans raken en naar rechts of links vallen. Dat komt omdat de pootjes naar de zijkant zwaaien. Tandwielen zijn een slimme manier om dat te voorkomen.

De tandwielen zitten aan de bovenkant van de achterpoten. Iedere ‘tand’ is tussen de 30 en 80 micrometer dik en in totaal zitten er tussen de 10 en 12 tanden op iedere poot. De tanden hebben onderaan zelfs een afronding zoals mensen die in de loop der jaren aan tandwielen toevoegden om slijtage tegen te gaan. De natuur liep in dit geval duidelijk een stuk harder dan de menselijke vooruitgang.

Foto van de tandwielen op de achterpoten van Issus coleoptratus, door een elektronenmicroscoop genomen (bron Malcolm Burrows).

Hedendaagse tandwielkasten

Bij Apex Dynamics zijn we zowel de Grieken als dit getande insectje erg dankbaar. Elke dag weer, voorzien wij onze relaties van tandwielkasten voor de meest uiteenlopende toepassingen. Tandwielkasten die garant staan voor hoge precisie en lange levensduur. En ondanks dat wij de geschiedenis niet kunnen veranderen, veranderen wij graag de toekomst door ook weer vandaag “harder te lopen!” voor onze klanten.