CAD Progamme: Überblick und Einführung

In vielen technischen Berufen, der Logistik und der Architektur werden heutzutage Zeichnungen und Skizzen von mechanischen Teilen, Gebäuden oder Geoinformationssystemen (GIS) nicht mehr von Hand angefertigt. Stattdessen wird auf CAD-(Computer Aided Design)-Programme zurückgegriffen, die deutlich weniger Zeit benötigen und millimetergenaues Arbeiten ermöglichen. Sehr einfach formuliert, ermöglichen CAD-Programme das Malen hochkomplexer System am Computer. Während der Begriff CAD ein weitreichender Begriff ist beschäftigt dieser Artikel sich hauptsächlich mit 2D- und 3D-CAD-Programmen.

Erzeugte Skizzen und Zeichnungen (Modelle) können digital archiviert, zu Anschauungszwecken präsentiert oder als Fertigungsvorlage weitergereicht werden. Somit haben CAD-Modelle den Vorteil beliebig häufig und unkompliziert weitergegeben und angepasst werden zu können, ohne das Original zu verlieren.

Die Möglichkeit bezug- oder parameterabhängige Systeme anzulegen erleichtert besonders die Arbeit in technischen Bereich, da das Modell sich automatisch anpasst, sobald man Änderungen vornimmt. Stellt man zum Beispiel (Abb. 1) fest, dass die Bohrungen in einem Bauteil zu dicht am Rand sind, kann man eine einzelne Bohrung verschieben oder verkleinern und diese Veränderung für alle Bohrlöcher übernehmen lassen. Gleichzeitig wird der Rest des Modells angepasst, falls durch die veränderten Bohrlöcher weitere Änderungen nötig werden. <Hier Beispiel einfügen>

Mögliche Veränderungen in von bezug und paramenterabhängigen Systemen

Der mit Abstand größte Vorteil eines 3D-Modells ist, dass sich ein Werkstück von allen Seiten betrachten lässt. In manchen Programmen können sogar Simulationen durchgeführt werden, die mögliche Probleme in der Konstruktion oder Anwendung prüfen können. So können sie zum Beispiel Kollisionen beweglicher Teile vorhersagen oder mechanisch besonders beanspruchte Bereiche hervorheben, die unter Umständen überarbeitet und verstärkt werden sollten. <Beispiel FEM>

Visualisierung einer FEM Simulation der Verformung eines Autos bei asymmetrischem Frontalaufparll(Wikipedia.de: Finte Elemente Metohode)

Jamie Hyneman (M5 Industries) hebt in einem Interview auch die Vorteile für kleinere Unternehmen hervor: Er könne innerhalb von Minuten eine 2D-Skizze von komplexen Teilen anfertigen, diese Datei direkt an einen CNC-Plasmaschneidebetrieb seines Vertrauens schicken und habe am nächsten Tag genau die Teile, die er brauche. Dies ermögliche ihm auch große und spektakuläre Projekte zeit- und kosteneffizient umzusetzen. In seiner Werkstatt wäre es schon ein großer Aufwand, einen einzigen Kreis auf eine Stahlplatte zu zeichnen und diesen auszuschneiden. Dank CAD zeichne er nur das Modell eines Kreises und bekomme es am nächsten Tag in die Werkstatt geliefert.

Warum sollten Schüler mit CAD-Software arbeiten? Die Antwort liegt auf der Hand: Da die Schüler spätestens in der freien Wirtschaft mit dieser Software konfrontiert werden, ist die Ausbildung genau der richtige Ort sie an technische Zeichnungen mit CAD heranzuführen. So lernen sie wie diese zu lesen und anzufertigen sind. Die detaillierte Auseinandersetzung mit 2D- oder 3D-CAD-Programmen stellt sicher, dass die Schüler das volle Potential der angebotenen Methoden nutzen und parametrischen Eigenschaften eines Systems oder Normen nicht übersehen werden. Dies tritt nämlich häufig auf, wenn sich Arbeitnehmer CAD-Systeme in kurzer Zeit selbst beibringen müssen. Parallel dazu können die Schüler ihre Fähigkeiten in der Freizeit mit kostenloser Software spielerisch verbessern. Mit Zugang zu einem einfachen 3D-Drucker lassen sich zum Beispiel Modelle direkt ausdrucken, die man vorher selbst am Computer entworfen hat. Diese Technologie wird auch in großen Unternehmen eingesetzt, um Konzepte anschaulich vorzustellen und Prototypen zu entwickeln (Rapid Prototyping), wobei hier natürlich auch andere Verfahren und Materialien zur Verfügung stehen.

Die verschiedenen Produkte der Firmen Autodesk, Dassault Systemès und PTC sind momentan am weitesten verbreitet. Hier gibt es auch kostenlose Programme und spezielle Angebote für Schüler und Studenten.

Modell eines Kompressors mit Flügelrad

Modell eines Kompressors ohne Flügelrad

Motor mit offenem Gehäuse