هنوز هم مهندسی مکانیک یکی از رشته‌های پرطرفدار مهندسی در کشور ماست؛ از همان رشته‌هایی که تقریبا تمام دانشجوها هنگام انتخاب رشته، آن را جزو اولویت‌های اولشان به شمار می‌آورند. مهندسی مکانیک شاخه‌ای از مهندسی است که با طراحی، ساخت و راه‌اندازی دستگاه‌ها و ماشین‌ها سر و کار دارد. این تعریف، خیلی از پدر و مادرها را درباره آینده شغلی فرزندانشان نگران می‌کند. آن‌ها فکر می‌کنند مهندسان مکانیک در نهایت، مکانیک اتومبیل خواهند شد و از صبح علی‌الطلوع با روغن سر و کار دارند و گریس و آچار. در واقع آن‌ها مهندسی مکانیک را با رشته اتومکانیک اشتباه می‌گیرند.

به جرئت می‌توان ادعا کرد چه در سرزمین ما و چه در بقیه کشورهای توسعه یافته و در حال توسعه عالم، مهندسی مکانیک، گسترده‌ترین رشته مهندسی از نظر دامنه فعالیت‌ها و کاربرد است. مهندسان مکانیک، اصول اساسی نیرو، انرژی، حرکت و گرما را می‌آموزند و با دانش تخصصی خود، سیستم‌های مکانیکی و دستگاه‌ها و فرایندهای گرمایی را طراحی کرده و می‌سازند. به همین دلیل، تسلط آن‌ها به ریاضیات و فیزیک از نان شب برایشان واجب‌تر است. شاید به همین دلیل باشد که دانشجویان، همیشه از مهندسی مکانیک به عنوان یکی از دشوارترین رشته‌ها یاد می‌کنند.

مهندسان مکانیک، گستره وسیعی از دستگاه‌ها، فرآورده‌ها و فرایندها را تولید می‌کنند؛ از قالب ساخت سوزن ته‌گرد تا مدل‌سازی حرکت ماهواره‌ها در فضای خارج از جو، موتورها و سیستم‌های کنترل خودرو و هواپیما، نیروگاه‌های الکتریکی، دستگاه‌های پزشکی و اجزا و قطعه‌های گوناگون موتورهایی با ابعاد میکروسکوپی گرفته تا چرخ‌دنده‌های غول‌آسا، فناوری لیزر، طراحی و ساخت به کمک رایانه، ماشینی کردن یا خودکارسازی (اتوماسیون) و روباتیک، طراحی و ساخت دستگاه‌های تهویه تا رایانه‌های شخصی و تجهیزات ورزشی و دستگاه‌های پیچیده پزشکی، همه و همه گوشه‌ای از محصولاتی‌اند که از تلاش و دانش مهندسان مکانیک سرچشمه می‌گیرند.

آموزش مهندسی مکانیک

می‌توان گفت تقریبا همه جنبه‌های زندگی، با مهندسی مکانیک ارتباط دارند. هر چیزی که حرکت کند یا انرژی مصرف کند، احتمالا در طول دوره طراحی و ساخت یا تعمیر و نگهداری، با یک مهندس مکانیک سر و کار داشته است. در حال حاضر در کشور ما، گرایش‌های «طراحی جامدات»، «حرارت و سیالات» و «ساخت و تولید» در مقطع کارشناسی به عنوان زیر مجموعه مهندسی مکانیک تعریف می‌شوند و امکان ادامه تحصیل در این رشته تا مقطع دکترا وجود دارد. البته می‌توان شاخه «مهندسی پزشکی» و «هوافضا» را نیز به عنوان اعضای دیگر این مجموعه در نظر گرفت. بسیاری از این گرایش‌ها تقریبا در تمامی دانشگاه‌های مهندسی کشور تدریس می‌شوند و دانشجویان برای تحصیل در داخل کشور از این حیث مشکلی نخواهند داشت.

مبحث‌ها و موضوع‌های اساسی مهندسی مکانیک عبارت‌اند از: ایستایی‌شناسی (استاتیک)، پویایی‌شناسی (دینامیک)، مکانیک ماده‌ها (مقاومت مصالح)، ترمودینامیک مهندسی، مکانیک شاره‌ها (مکانیک سیالات)، دینامیک سیالات، انتقال گرما (انتقال حرارت)، ارتعاشات، طراحی اجزا، طراحی ماشین، مدارهای الکتریکی و الکترونیکی، دینامیک ماشین، سیستم‌های اندازه‌گیری، نظریه کنترل و سیستم‌های کنترل شامل سیستم‌های هیدرولیکی کنترل، سیستم‌های پنوماتیکی کنترل، سیستم‌های ارتعاشی کنترل و سیستم‌های مکاترونیکی کنترل.

دانشجویان مکانیک در تمام مقاطع تحصیلی به شدت با مباحث تخصصی ریاضیات و فیزیک و در برخی موارد، شیمی درگیرند. به همین دلیل، تحصیل در این رشته به افرادی که خود را در این حوزه‌ها دچار ضعف مفرط می‌دانند، توصیه نمی‌شود. ضمن اینکه دروسی مانند «مقاومت مصالح»، «ترمودینامیک»، «مکانیک سیالات» و... نیز دقیقا مانند همان دروس ریاضی، پیچیدگی‌های تحلیلی دارند. از سوی دیگر این رشته مهندسی، مخصوصا در کشور ما، نسبت مستقیمی با تجربه کار عملی دارد؛ مهندس مکانیک موفق کسی است که بتواند در طول دوران تحصیلش برای کسب تجربه‌هایی از این دست نیز تلاش کند. اتفاقا فعالیت در حوزه مهندسی مکانیک در بسیاری موارد نیاز به کسب تجربه و دانش در سایر حوزه‌ها دارد. مثلا مهندسان ساخت و تولیدی که به حرفه قالب‌سازی گرایش پیدا می‌کنند، حتما باید با متالورژی و خواص مواد آشنایی کاملی داشته باشند. آن‌ها حتما باید بتوانند به خوبی از هندبوک‌های علم مواد یا منابع و مراجعی مثل«کلید فولاد»، استفاده کنند.

اشاره به یک نکته ضروری است که فارغ‌التحصیلان مهندسی مکانیک، امکان خوبی برای دسترسی به آموزش‌های پس از فارغ‌التحصیلی و صنفی دارند. انجمن مهندسان مکانیک که در یکی از شماره‌های همین هفته‌نامه به معرفی آن پرداختیم، فضای بسیار مناسبی برای آماده‌سازی فارغ‌التحصیلان برای جذب در بازار کار فراهم آورده است.

نرم‌افزارهای مهندسی مکانیک

آشنایی با نرم‌افزارهای مهندسی یکی از الزامات موفقیت در مهندسی مکانیک است. در اوایل دهه هفتاد شمسی، حتی ابتدایی‌ترین فعالیت‌های این عرصه نیز صرفا با استفاده از قلم و کاغذ و ماشین‌حساب انجام می‌شد. اما با فراگیر شدن استفاده از رایانه و ظهور نرم‌افزار «اتوکد»، اولین گام‌ها برای پیشرفت نرم‌افزاری حوزه مهندسی مکانیک برداشته شد. حالا دیگر دانشجویان می‌توانستند نقشه‌های مهندسی‌شان را با استفاده از این نرم‌افزار طراحی کنند و به همین دلیل، تولد اتوکد نقطه عطفی در فعالیت دانشجویان و کارشناسان این حوزه بود. پس از اتوکد بود که نرم‌افزارهای تحلیلی و محاسباتی به یاری مهندسان مکانیک آمدند. امروز اما کار به جایی رسیده که مهندس مکانیک بودن بدون تسلط کامل به حداقل سه یا چهار نرم‌افزار تخصصی، ادعایی بیش نیست. برخی از نرم‌افزارهای شناخته شده در این عرصه عبارتند از:

Nisa (نرم‌افزار طراحی قطعات)، pro-engineer (نرم‌افزار طراحی قطعات)، Marc (نرم‌افزار تحلیل نیروها و تنش‌ها)،
Ansys (نرم‌افزاری برای تحلیل مهندسی قطعات در تحلیل‌های دینامیكی)، Catia (نرم‌افزار طراحی قطعات)،

Fluent (نرم‌افزار تحلیل و بررسی حرکت سیالات)،
Matlab (نرم‌افزاری برای نوشتن برنامه و محاسبات ریاضی در مهندسی)، Solidworks (نرم‌افزار طراحی قطعات)، C-Mold (نرم‌افزار طراحی قالب‌های صنعتی)، Power shape (نرم‌افزار مدل‌سازی)، Power mill (نرم‌افزار شبیه سازی تولید قطعات)، Cosmos (نرم‌افزار تحلیل نیروها و تنش‌ها).

آینده شغلی مهندسی مکانیک

در کشور ما چشم‌انداز شغلی مهندسان مکانیک، امیدبخش و پایدار است. اما این مسئله مختص کشور ما نیست. برای مثال، در ایالات متحده امریکا، رشد شغل‌ها و حرفه‌های مربوط به مهندسی مکانیک، هر سال حدود ۱۶ درصد (۳۵ هزار شغل) است و انتظار می‌رود این آهنگ رشد تا پایان سال 2010 میلادی، حفظ شود.

مهندسان مکانیک از روزگاران گذشته تا به امروز، اغلب در بخش‌های صنعتی زیر نقش عمده‌ای ایفا می‌کنند: هوا فضا، خودروسازی، صنعت نفت، واحدهای شیمیایی، پتروشیمی، تولید لوازم خانگی، فناوری نانو، رایانه و الکترونیک، ساختمان‌سازی، تولید انواع فرآورده‌های مصرفی، انرژی، مشاوره مهندسی و کلیه فعالیت‌هایی که نیاز به راه‌اندازی خط تولید یا اتوماسیون دارند.

در کشور ما صنعت نفت، صنعت خودروسازی و قطعه‌سازی و صنعت هوافضا، مهم‌ترین زمینه‌های شغلی را برای مهندسان مکانیک فراهم آورده‌اند. اتفاقا برخلاف تصور بسیاری افراد، همه ساله بخش عظیمی از فارغ‌التحصیلان مکانیک جذب صنایع وابسته به نفت و پتروشیمی می‌شوند. کافی است اتفاقی نگاهی به آگهی‌های استخدام در این حوزه بیندازید. با نکته جالبی مواجه می‌شوید؛ نیاز صنایع نفتی به مهندسان مکانیک به هیچ وجه کمتر از نیازشان به مهندسان شیمی، پلیمر و حتی نفت نیست. همین حالا هم منطقه عسلویه که مهمترین میدان گازی کشور ماست، بهشت فرصت‌های شغلی مهندسان مکانیک محسوب می‌شود. از سوی دیگر، عده بسیاری از فارغ‌التحصیلان این رشته جذب وزارتخانه‌ها و نهادهای دولتی فعال در عرصه صنعت و انرژی می‌شوند. شاید برایتان عجیب باشد که بسیاری از کارشناسان خبره مکانیک در حال حاضر، به استخدام قوه قضائیه درآمده‌اند و در آنجا مشغول به کارند.

صنعت پزشکی و داروسازی هم فرصت‌های شغلی هیجان‌انگیزی برای مهندسان مکانیک به وجود آورده‌اند تا نیروها و دانش‌های زیستی را در هم‌آمیزند. کافی است این ‌بار که به دندانپزشکی رفتید، نگاهی به یونیت اصلی پزشک و ابزارهای اصلی او بیندازید تا اهمیت و جایگاه این رشته را در صنایع مرتبط با پزشکی دریابید. فرصت شغلی این رشته در ایران نسبت به رشته‌های دیگر، بسیار مناسب است و با پیشرفت‌های صورت گرفته در حوزه نانوتکنولوژی، راه برای مهندسان مکانیک هموارتر از قبل شده است.

زمینه‌های فعالیت در مهندسی مکانیک

در یک تقسیم‌بندی کلی، زمینه‌های فعالیت‌های مهندسان مکانیک را می‌توان در شاخه‌های زیر دسته‌بندی کرد:

طراحی: ماشین‌ها و دستگاه‌هایی که هر نوع محصولی را ساخته و بسته‌بندی می‌کنند، تجهیزات گردنده مانند پمپ‌ها، فشرده‌سازها (کمپرسورها)، دمنده‌ها، توربوماشین‌ها (توربین‌ها و ...)، موتورهای درون‌سوز، مخزن‌های تحت فشار، رآکتورها، مبادله‌کن‌های گرمایی، دیگ‌های بخار، سامانه‌های لوله‌کشی، وسیله‌های نقلیه مانند خودرو، کامیون، اتوبوس، هواپیما، قطار وغیره، تجهیزات حمل مواد مانند تسمه‌نقاله‌ها، روبات‌ها و طراحی کنترلر برای سیستم‌های دینامیکی.

تحلیل: شکست و فرسودگی دستگاه‌ها، بهبود عملکرد و قابلیت اطمینان قطعات، سیستم‌های انتقال حرارت، ارتعاشات مکانیکی، آکوستیک و پیزوالکتریک.

ساخت: ساخت قالب‌های تزریق پلاستیک، قالب‌های فلزی پرس، فرج و سمبه ماتریس، ساخت قطعات صنعتی و ساخت ماشین‌آلات در ابعاد کوچک و بزرگ.

کنترل کیفیت: آزمایش کیفیت، امنیت و قابلیت اطمینانِ فرآورده‌ها، دستگاه‌ها و فرایندها، در زمینه فرایندهای ساخت و تولید، فرایندهای ماشین‌کاری سنتی، فرایندهای ماشین‌کاری غیر سنتی، فرایندهای شکل‌دهی شامل شکل‌دهی ورقی و حجمی، طراحی و ساخت قالب‌ها و قیود، روش‌های اتصال و جوشکاری، عملیات حرارتی، روش‌های ریخته‌گری، مترولوژی و سیستم‌های اندازه‌گیری، فناوری نانو، سیستم‌های میکروالکترومکانیکی (حسگری و عملگری)، سیستم‌های دارو‌رسانی در ابعاد نانو، سیستم‌های میکرو و نانو سیالاتی، نانو‌روبات‌ها و همکاری با مهندسان دیگر رشته‌ها (مانند مهندسی عمران، برق، شیمی و...) به منظور طراحی واحدهای تولیدکننده انواع گوناگون فرآورده‌ها.

مهندسان مکانیک معروف

با نگاهی گذرا به تاریخ صنعت، به راحتی می‌توان با چهره‌های مشهوری آشنا شد که در حوزه مهندسی مکانیک تحصیل و فعالیت کرده‌اند:

کارل فردریش بنز (۱۸۴۴-۱۹۲۹): مخترع موتور‌های دیزلی و بنیان‌گذار موتور‌های احتراق داخلی (هم‌دوره دایملر و می باخ) و سازنده اولین خودروی تجاری، مبدع پدال گاز در خودرو و سیستم جرقه‌زنی با استفاده از شمع و باتری، مخترع کلاچ و مکانیزم تعویض دنده. کاربراتور و رادیاتور نیز از اختراعات اوست.

گوتلیب ویلهلم دایملر (۱۸۳۴-۱۹۰۰): مهندس و طراح صنعتی، به همراه می باخ مخترع اولین موتور‌سیکلت (دوچرخه موتور‌دار) و پیشرو در گسترش موتور‌های احتراق داخلی و پدر‌بزرگ موتور‌های احتراق داخلی.

چستر کارلسون (۱۹۰۶-۱۹۶۸): دستگاه زیراکس از نو‌آوری‌های اوست.

ساموئل کولت (۱۸۱۴-۱۸۶۲): سازنده اسلحه کولت.

آیزاک سینگر (سینجر) (۱۸۱۱-۱۸۷۵): سازنده نخستین چرخ خیاطی خانگی.

آلفرد برنارد نوبل: پایه‌گذار اندیشه جایزه نوبل.

رودولف دیزل: سازنده موتورهای معروف دیزل که با گازوئیل کار می‌کنند.

ویلیس کریر: مخترع تهویه مطبوع.

دونالد کرن: در زمینه مبدل‌های حرارتی خدمات ارزنده‌ای انجام داده و مولف کتاب heat exchanger design هم نیز است.

می‌باخ ویلهلم(1846-1929): مهندس و طراح صنعتی، صاحب نشان می‌باخ، همکاری با دایملر در ساخت موتور‌های احتراق داخلی و موتور‌های چهار زمانه،دارنده دکترای افتخاری از دانشگاه اشتوتگارت، عضو افتخاری انجمن مهندسان آلمان.

نیکلاس اتو(1832-1891): مهندس و مخترع اولین موتور احتراق داخلی با بازدهی مطلوب، تعمیم دهنده مفهوم چهار زمانه به موتورهای احتراق داخلی.

جیمز وات‌: تکمیل‌کننده موتور بخار و پدر انقلاب صنعتی.

اما شاید بی‌انصافی باشد که در این میان، یادی از مهندسان مکانیک مشهور خودمان نکنیم که همین حالا در داخل و خارج از کشور مشغول فعالیتند؛ کسانی چون مرحوم سید محمد نبوی که سال‌ها در دانشگاه علم ‌و ‌صنعت مشغول تدریس و پژوهش بود و اولین کسی بود که برای نخستین بار در کشور ما، موتوری باکیفیت و کارآمد برای خودرو طراحی کرد و ساخت. یادش گرامی و تلاشش چراغ راه همه کسانی که در این عرصه، به فعالیت مشغولند.