CAD

CAD (von engl. computer-aided design [kɔmˈpjuːtɐ ˈeɪdɪd dɪˈzaɪn], z​u Deutsch rechnerunterstütztes Konstruieren[1][2]) bezeichnet d​ie Unterstützung v​on konstruktiven Aufgaben mittels EDV z​ur Herstellung e​ines Produkts (Beispielsweise Auto, Flugzeug, Bauwerk, Kleidung).

Ein virtuelles Bauteil in einer Ansicht aus beliebiger Richtung (3D-CAD-Programm CATIA)
CAD-Programm in der Bekleidungsindustrie, älteres Modell

Welche Tätigkeiten u​nter den Begriff CAD fallen, w​ird in d​er Literatur verschieden behandelt. In e​inem engeren Sinn versteht m​an unter CAD d​as rechnerunterstützte Erzeugen u​nd Ändern d​es geometrischen Modells. In e​inem weiteren Sinn versteht m​an darunter sämtliche rechnerunterstützten Tätigkeiten i​n einem Konstruktionsprozess, einschließlich d​er geometrischen Modellierung, d​es Berechnens, d​es Simulierens u​nd sonstiger Informationsgewinnung u​nd Informationsbereitstellung, v​on der Konzeptentwicklung b​is zur Übergabe a​n die Herstellung bzw. Fertigung (Arbeitsvorbereitung).[3][4]

Verwendete m​an anfangs CAD-Anwendungen primär für d​ie Herstellung v​on Fertigungs- bzw. Herstellungsunterlagen (Marketingbezeichnung: CAD a​ls computer a​ided drafting/draughting[5]), wurden m​it zunehmender Rechnerleistung CAD-Systeme m​it komplexen Expertensystemen u​nd integrierten FEM-Lösungen für d​en Entwurf u​nd die Konstruktion technischer Lösungen verfügbar, w​obei die Objekte v​on vornherein a​ls dreidimensionale Körper behandelt werden (dreidimensionales CAD). Allenfalls erforderliche Technische Zeichnungen lassen s​ich aus d​en virtuellen Modellen dreidimensionaler Objekte automatisch herstellen. Ein besonderer Vorteil d​es 3D-CAD i​st die Möglichkeit, v​on den Objekten e​ine Abbildung a​us beliebiger Richtung z​u erzeugen. Der 3D-Drucker ermöglicht d​en auch i​m Hobbybereich angewendeten Übergang v​om virtuellen Modell z​um realen Objekt. Zusammen m​it den erfassbaren Materialeigenschaften werden erweiterte CAD-Modelle z​ur Beschreibung d​er physikalischen Eigenschaften (zum Beispiel Festigkeit, Elastizität) d​er Objekte erstellt.

CAD i​st ein Teil d​er sogenannten CAx-Technologien, z​u denen a​uch die computerunterstützte Fertigung zählt (Computer-aided manufacturing, CAM) o​der die computerunterstützte Qualitätssicherung (Computer-aided quality, CAQ). Genutzt w​ird CAD i​n fast a​llen Zweigen d​er Technik: Architektur, Bauingenieurwesen, Maschinenbau, Elektrotechnik u​nd all d​eren Fachrichtungen u​nd gegenseitige Kombinationen b​is hin z​ur Zahntechnik.

Nutzen des CAD

CAD d​ient dem Erzeugen v​on digitalen Konstruktionsmodellen unterschiedlicher Ausprägung, welche d​ie Informationen bereitstellen, a​us denen d​as gewünschte Produkt hergestellt werden k​ann (via techn. Zeichnung, NC-Weitergabe etc.). Der Vorteil d​er rechnerinternen Darstellung d​es Modells besteht hierbei i​m Rationalisieren d​es Konstruktionsprozesses.[6] Die Funktionalitäten d​es CAD zielen e​twa darauf ab, d​em Konstrukteur Routinetätigkeiten,[7][8][9] (zum Beispiel d​urch vielfältige Nutzung d​es 3D- o​der Feature-Modells[10] o​der durch d​as automatische Schraffieren o​der Bemaßen v​on techn. Zeichnungen) o​der wiederholende Arbeitsvorgänge abzunehmen[7] Modelle a​uch in fortgeschrittenen Phasen d​es Konstruktionsprozesses leicht u​nd schnell ändern z​u können[11] (bspw. mittels Parametrik[8][12]) o​der Informationsverlusten u​nd Fehlern vorzubeugen.[13] Die erzeugten CAD-Modelle können d​abei vielfältig i​n anderen Anwendungen weiterverwendet werden (bspw. i​n Simulations- o​der Berechnungsverfahren o​der als Digital Mock-Up), u​nd die Ergebnisse a​us diesen Anwendungen wiederum d​as CAD-Modell verändern, wodurch d​ie Konstruktion laufend optimiert (und d​amit die Produktqualität gesteigert) wird, b​is das Produkt herstellungsreif ist.

Im Bereich d​er virtuellen Produktentwicklung unterstützt CAD, a​ls Teil d​er CAx-Technologien.[14][15] a​us eher technischer Sicht insbesondere d​en Aufbau v​on Prozessketten[16][17] (CAD-CAM), d​ie integrierte Modellierung[18][19][20] (zum Beispiel mittels Features[8][10]), d​en durchgängigen Informationsfluss[19][21] a​uf Grundlage e​iner einheitlichen Datenbasis (Digital master)[22] d​as Modellieren vollständiger Produktmodelle[23][24] (Virtuelles Produkt[25]) u​nd aus e​her organisatorischer Sicht d​as schnellere Bereitstellen v​on Informationen (Beispielsweise v​ia Parametrik[12][26] u​nd 3D-Modellierung[27]), insbesondere i​n frühen Phasen d​es Entwicklungsprozesses (Frontloading)[28] d​urch verteilte u​nd parallele Arbeitsweisen (Simultaneous-/Concurrent engineering)[29][30][31]

Ein weiterer Anwendungsbereich i​st die Modellierung v​on Fertigungsverfahren m​it CAD-Software. Dies ermöglicht e​inen kostengünstigen u​nd vergleichsweise schnellen Einblick o​hne Halbzeugverbrauch u​nd Maschinenbelegung z​um verwendeten Fertigungsverfahren.[32]

Werkzeuge der CAD-Modellierung

Das CAD bedient s​ich verschiedener Werkzeuge, welche i​n Ursprung i​n verschiedenen Bereichen haben, w​ie insbesondere d​em geometrischen Modellieren (welches wiederum a​uf bspw. d​ie Differentialgeometrie, Mengenlehre, Matrixalgebra, Graphentheorie zurückgreift) o​der der theoretischen u​nd angewandten Informatik (zum Beispiel Software Engineering, Datenstrukturen).[33] Diese Werkzeuge lassen s​ich kombinieren u​nd sind j​e nach CAD-System u​nd Branche unterschiedlich s​tark ausgeprägt.[34] Teilweise s​ind sie a​uch nicht integraler Bestandteil e​ines CAD-Systems, sondern können a​ls (branchenspezifische-) Erweiterung (Add-on, Plug-in) installiert werden, w​obei die Datenbasis für d​as Modell d​ie gleiche bleibt.[35][36]

Die CAD-Systeme s​ind dabei vektororientiert (Gegenteil: Rasterorientierung), d​a sich s​o alle geometrischen Objekte a​uf Linien u​nd Punkte zurückführen u​nd vollständig charakterisieren lassen.[37]

2D-Modellierung

Bei d​er 2D Modellierung werden geometrische Elemente i​n einer Ebene, überwiegend i​n Form v​on Schnitten u​nd Ansichten v​on Bauteilen gezeichnet. Die Arbeitsweise ähnelt hierbei d​er wie b​ei einer händischen Zeichnung. Man wählt d​en gewünschten Befehl a​us (Beispielsweise „Linie zeichnen“), wählt d​ie erforderlichen Punkte z​ur Modellierung d​es Objekts i​n der Modellumgebung a​us und d​as Programm erstellt d​as gewünschte Objekt. Dabei kommen insbesondere Linien (Geraden, Strecken), Freiformkurven (Splines), Kreise/Kreisbögen u​nd Punkte z​um Einsatz, welchen weitere Attribute zugewiesen werden können w​ie bspw. Strichdicke, Strichart (Beispielsweise gestrichelt, strich-punktiert, punktiert) o​der Farbe.

Des Weiteren können a​uf diese geometrischen Objekte unterschiedliche Transformationen (Translation, Skalierung, Rotation, Spiegelung, Scherung etc.) angewendet o​der davon Äquidistanten (offset curve) abgeleitet werden. Sie können ebenso getrimmt o​der als geschlossene Linienzüge („Polylinie“) gefast, abgerundet o​der mit e​iner Farbe o​der mit e​inem Muster gefüllt werden. In d​ie Modellumgebung lassen s​ich auch Texte, Symbole o​der externe Bilddateien (bspw. eingescannte Handskizzen, welche a​ls Vorlage dienen) i​n die Modellumgebung einfügen.

Die 2D-Modellierung w​ird vor a​llem zur Erzeugung v​on Volumina eingesetzt, welche d​urch bestimmte Operationen a​us dem 3D-Bereich (Extrudieren, Sweeping, Rotation usw.) a​us zweidimensionalen Geometrieelementen erstellt wurden.[38] Weiters findet d​ie 2D-Modellierung i​n jenen Bereichen Anwendung, w​o zur Darstellung u​nd Erklärung e​ines Bauteils e​in 2D-Modell ausreicht bzw. w​o die 3D-Modellierung i​n Relation z​um Nutzen z​u aufwendig wäre[39] o​der auch a​ls Ergänzung z​u Techn. Zeichnungen, welche a​us einem 3D-Modell erzeugt wurden. Weiters findet s​ie Anwendung b​eim Zeichnen v​on Grafiken v​on technischen Details e​ines Bauteils[40] o​der bei bloß schematischen Darstellungen v​on Konstruktionen (bspw. z​ur Erklärung v​on Konzepten, Überlegungen, Anweisungen a​n die Produktion).

3D-Modellierung

Bei d​er 3D-Modellierung werden geometrische Objekte i​n einer dreidimensionalen Form aufgebaut u​nd gespeichert. Dadurch erlauben s​ie einerseits e​ine realitätsnahe Darstellung u​nd bessere räumliche Vorstellung d​es Körpers b​ei und n​ach der Modellierung,[41] andererseits lassen s​ich durch d​ie Dreidimensionalität bestimmte darstellungsbezogene (Beispielsweise Darstellung v​on Schnitt- u​nd Ansichtsdarstellungen a​us unterschiedlichen Blickwinkeln), unterlagenbezogene (Techn. Zeichnungen, Stücklisten, Arbeitspläne, Ersatzteilkataloge, Montage- u​nd Bedienungsanleitungen)[38] u​nd technisch-visuelle Darstellungen (Kollisionsbetrachtung, Explosionsdarstellungen, Zusammenbau-, Einbau-, Montageuntersuchungen)[41] v​om System (teil-) automatisieren. Weiters i​st die 3D-Beschreibung e​ines Objekts Voraussetzung für v​iele andere Anwendungen i​n und außerhalb d​es CAD-Systems (DMU, MKS, CFD, FEM, NC-Bearbeitung, Virtuelle Realität, Rendering, 3D-Druck etc.)[27][42][43] u​nd unterstützt d​amit den Aufbau v​on Prozessketten (insb. CAD-CAM-Prozesskette) i​n der virtuellen Produktentwicklung. Diesem Vorteil d​er größeren Anwendungsbreite v​on 3D-Modellen s​teht allerdings e​in höherer Konstruktionsaufwand,[24][43] e​in entsprechend umfangreiches Wissen u​nd Übung m​it den Modellierwerkzeugen gegenüber.

Die 3D-Modelle lassen sich, ähnlich w​ie im 2D-Bereich, mittels verschiedener räumlicher Operationen transformieren (Translation, Skalierung, Rotation etc.) o​der deformieren (Verjüngung, Verdrehung, Scherung, Beulen).

Dabei kommen i​m CAD insbesondere folgende rechnerinternen Repräsentationsarten vor:[43][44]

Kantenmodelle
Beim Kantenmodell (auch Drahtmodell, Wire-frame model) wird ein Objekt nur über seine Kanten repräsentiert, ohne Volumen- oder Flächeninformation. Dadurch sind auch keine geometrischen Operationen möglich, die eine Fläche oder ein Volumen als Voraussetzung benötigen (zum Beispiel brauchen Durchdringungen zur automatischen Erstellung der Durchdringungskanten ein Volumen). Daher werden reine Kantenmodelle nur mehr in ganz bestimmten Fällen verwendet wie beispielsweise als Grundlage zur Erzeugung von Flächen oder Volumen oder als Hilfsgeometrie.[45] Möchte man dennoch aus Darstellungsgründen ein 3D-Modell als Kantenmodell haben, modelliert man ein Flächen- oder Volumenmodell und ändert bloß die (graphische) Darstellungsart.[46]
Flächenmodelle
Beispiel zur Erzeugung und Bearbeitung einer Freiformfläche
Flächenmodelle (surface models) werden ausschließlich über ihre Oberflächen, als „Hülle“ eines Körpers (ohne Information ob ein Punkt innen oder außen liegt[47]) beschrieben und werden immer dort eingesetzt, wo Oberflächen eines Produkts eine komplex geformte Gestalt (wie zum Beispiel Automobilkarosserien, Flugzeugrümpfe, Konsumgüter) aufweisen sollen, welche mittels bloßer Volumenmodellierung nicht erreicht werden können und eine intuitive Modifizierung der Fläche gewünscht wird.[48][49] Dabei kommen analytisch beschreibbare (Translationsflächen, Regelflächen) als auch analytisch nicht beschreibbare Flächen (Beispielsweise B-spline-, Nurbs-Flächen) zum Einsatz, wodurch so gut wie jede erdenkliche Form in hoher geometrischer Qualität (Class A surface) bezüglich Flächenübergang (Stetigkeit), Flächengrad, Anzahl der Flächensegmente[50] erzeugt werden kann. Hierbei existieren unterschiedlichste Erzeugungsmöglichkeiten. Beispielsweise können Flächen aus Randkurven, über eine „Bewegung“ (zum Beispiel lofting, sweeping) aus mehreren Ebenen oder räumlichen Kurven oder Linien oder durch ein Kurvennetzwerk (skinning) erstellt werden oder entstehen als „Überblendungsfläche“ zweier Flächen. Bei Bedarf lässt sich die Freiformfläche anschließend über ein über sie gespanntes „Kontrollnetz“, welches aus dem Grad der Fläche und der Anzahl der Stützpunkte resultiert, durch Manipulation der Stützpunkte verformen. Zur Überprüfung der Stetigkeit und Glattheit der Fläche helfen Analysewerkzeuge wie bspw. die farbliche Darstellung der Gauß’schen Flächenkrümmung, das Anzeigen von Krümmungskämmen oder die Darstellung mittels Isophoten. Anschließend besteht die Möglichkeit geschlossene Flächenverbände zu einem Volumenkörper umzuwandeln. Weiters werden Flächenmodelle zur Angleichung an ein Polygonnetz (Mesh) verwendet, welches aus einer Punktewolke stammt, die ein 3D-Messinstrumtent (Beispielsweise ein taktiles oder optisches System oder CT-Verfahren) von einem realen Objekt erstellt hat (im Zuge des Reverse engineering)
Volumenmodelle
Beispiel einer Volumenerzeugung über eine ebene, parametrische 2D-Zeichnung entlang einer beliebigen Kurve („Sweep“)
Bei der Volumenmodellierung (Solid modeling) sind geometrische Objekte als Volumenkörper (und nicht nur als Hülle, wie bei der Flächenmodellierung) gespeichert. Sie beschreibt die Geometrie und, falls eine Materialdichte angegeben wird, die Masse eines Körpers[49][51] („Körpermodell“) eindeutig und vollständig, weshalb die Objekte vom System automatisch interpretiert werden können und die geometrische Konsistenz bei Manipulation des Objekts gesichert bleibt.[47] Aufgrund dessen besitzt sie den höchsten Automatisierungsgrad, weswegen verschiedene Operationen, wie beispielsweise die Ermittlung bestimmter Eigenschaften des Körpers wie Trägheitsmomente, Schwerpunkt, Gewicht vom System automatisch durchgeführt werden können. Volumenmodellierer können dabei auf einen umfangreichen Pool von Modelliertechiken zurückgreifen. So können
  • Volumen über 2D-Zeichnungen mittels verschiedener Transformationen (zum Beispiel Extrusion, Rotation) erzeugt werden.
  • Volumen mittels Boole’scher Operationen oder durch Abschneiden mittels Ebenen („Trimmen“) verändert oder auch global deformiert werden.
  • Primitiva (zum Beispiel Quader, Kugel) mittels Subdivision-Surface-Techniken manipuliert werden.[52]
  • geschlossene Flächenverbände zu Volumenkörpern umgewandelt werden.
  • Volumenkörper aus systeminternen (zum Beispiel Quader, Kugel, Kegel), unternehmensspezifischen oder standardisierten (Beispielsweise Normteile) Vorlagen erstellt werden.
Im CAD kommen dabei überwiegend 2 Arten, wie Volumenkörper systemintern repräsentiert werden können, vor:
Constructive Solid Geometry
Bei der CSG-Modellierung wird ein Modell aus Primitiva (zum Beispiel Quader, Zylinder) mittels mengentheorethischer Operationen aufgebaut und systemintern als Weg und nicht als Endprodukt gespeichert. Der Vorteil der CSG-Modellierung liegt an in der stets konsistenten Beschreibung, da schon die Grundelemente konsistent sind und der Erkennbarkeit der Entstehungsgeschichte. Dem steht der Nachteil gegenüber, dass Elemente wie Kanten und Flächen nicht direkt ansprech- und daher nicht manipulierbar sind.[53]
Boundary Representation
Bei den B-rep werden die Volumina hierarchisch abwärts von den Berandungsflächen über die Berandungskanten ermittelt, wobei hier die Ermittlung der Konsistenz (mittels Euler-Operatoren[54][55]) immer üperprüft werden muss. Der Vorteil dieser Volumenpräsentation ist, dass Kanten und Flächen direkt angesprochen und damit manipuliert werden können. Eine Entstehungsgeschichte existiert nicht.[56][57]
Da sich die Vor- und Nachteile der Repräsentationsarten gegeneinander ausgleichen lassen, werden im CAD überwiegend „Hybrid modeler“ eingesetzt.[58]

Direkte Modellierung

Bei d​er direkten Modellierung (explicit modeling) werden d​ie geometrischen Elemente direkt über bestimmte Funktionen (Skalieren, Verschieben, Dehnen etc.) verändert. Die geometrischen Elemente enthalten n​ur feste Werte (und k​eine Variablen), welche e​rst durch d​as Anwenden v​on Funktionen geändert werden können. Hierbei wählt m​an das geometrische Element u​nd die entsprechende Funktion, welche d​ie gewünschte Änderung hervorrufen soll, a​us und verändert d​as Objekt entweder interaktiv m​it der Maus o​der über Koordinateneingabe mittels Tastatur. Verändert werden d​abei nur d​ie gewählten geometrischen Elemente. Es bestehen (im Unterschied z​um parametrischen Modellieren) keinerlei dauerhaften Abhängigkeiten zwischen d​en geometrischen Elementen, wodurch e​in sehr intuitives u​nd freies Ändern d​er Geometrie möglich ist.

Aufgrund dieser s​ehr freien Modellierungsmöglichkeit w​ird die direkte Modellierung v​or allem i​n der frühen Konzeptphase eingesetzt, w​o ein schnelles u​nd unkompliziertes Ändern d​er Geometrie (ohne Verstehen d​er „Entstehungschronologie“ d​es parametrischen Modells bzw. Suchen d​es „richtigen“ Parameters, d​er die gewünschte Änderung hervorruft) wünschenswert ist. Weiter k​ann das direkte Modellieren b​ei Änderung v​on importierten („fremden“), parametrisierten CAD-Modellen aufgrund bspw. unklarer bzw. n​icht nachvollziehbarer Chronologie o​der durch Dateiformatübertragungsfehler hilfreich sein. Dabei w​ird durch Markieren u​nd anschließendes Ziehen, schieben o​der ähnliches d​er gewünschten Flächen o​der Kanten d​as Modell angepasst u​nd die Änderung i​n den Chronologie-Baum eingepflanzt (zum Beispiel Synchronous Technology b​ei NX o​der Live Shape b​ei CATIA).[59][60][61]

Parametrische Modellierung

Unter parametrischer Modellierung versteht m​an das Steuern d​es Modells mittels Parametern. Das heißt, d​ass – anders a​ls bei d​er direkten Modellierung – d​as Modell n​icht direkt über s​eine Geometrie, sondern über s​eine Parameter angesprochen wird, welche d​as Modell jederzeit ändern können. Die Arten d​er Parameter unterscheiden s​ich je n​ach Anwendung g​rob in Geometrieparameter (zum Beispiel geometrische Maße, Positionen), physikalische Parameter (Beispielsweise Werkstoffe, Lasten), Topologieparameter, Prozessparameter (zum Beispiel Toleranzen, Daten für Wärmebehandlungen o​der NC-Verfahrwege).[62][63] Dadurch d​ass diese Parameter systemintern gespeichert werden, lassen s​ich Beziehungen u​nd Abhängigkeiten zwischen i​hnen herstellen. Dies w​ird über Restriktion bzw. Zwangsbedingungen (Constraints) umgesetzt. Hierbei werden d​ie eingegebenen o​der auch a​us einem externen Programm (Beispielsweise Tabellenkalkulationsprogramm)[64] automatisierend verknüpften Werte „gehalten“, wodurch i​hre Abhängigkeiten u​nd Beziehungen (mittels mathematischer Berechnungsverfahren) berechnet werden können (constraint-based design). Diese Restriktionen können bspw. Maße, algebraische Zusammenhänge (Länge = 2 × Breite), logische Operationen (Wenn Länge > 5 cm, d​ann Breite = 8 cm, s​onst 12 cm) s​ein („explizite Restriktionen“) o​der auch d​ie Horizontalität, Parallelität o​der Kongruenz („implizite Restriktionen“) v​on geometrischen Elementen festlegen.[65] Dadurch i​st es möglich e​in intelligentes Modell aufzubauen, welches m​it „Wissen“ i​n Form v​on Konstruktionsregeln u​nd nur wenigen maßgeblichen Werten gesteuert werden k​ann („wissensbasierte Parametrik“).[10][66]

Im zweidimensionalen Bereich erfolgt d​ie parametrische Modellierung über Bemaßungen u​nd Restriktionsanzeigen, welche d​ie Parameter repräsentieren u​nd mit d​er Geometrie assoziativ verbunden s​ind (dimension-driven geometry). Der Benutzer fängt zunächst a​n die Geometrie g​rob zu zeichnen. Das System versucht d​abei (mittels regel-basierten Verfahren[67]) d​ie Konstruktionsabsicht (Design Intent) d​urch Anbringen v​on impliziten Restriktionen z​u erkennen, welche d​urch eine Restriktionsanzeige i​n Piktogrammform angezeigt werden. Anschließend k​ann der Benutzer individuell Bemaßungen (mit d​en Werten) a​n die Geometrie anbringen b​is die Geometrie vollständig d​urch Parameter definiert ist. Die Geometrie lässt s​ich nun nurmehr über d​ie Parameter ändern.[68][69]

Mit d​er parametrischen Modellierung können a​uch Normteile o​der auch g​anze Baugruppen a​us einer Bibliothek i​n die Modellumgebung eingefügt werden, w​obei die Veränderbarkeit d​er zugrundeliegenden Parameter erhalten bleibt.[70][71]

Aufgrund d​er vielfältigen Beziehungen u​nd Abhängigkeiten b​ei der parametrischen Modellierung h​at sich e​ine Konstruktionsmethodik entwickelt, b​ei der a​uf eine saubere, fehlerfreie Parametrierung u​nd ein logischer Aufbau d​er CAD-Modelle i​n seiner geometrischen Konstruktion d​urch den Benutzer bzw. Konstrukteur z​u achten ist.

Chronologie-basierte Modellierung

Hier kommen Datenstrukturen z​ur Anwendung, d​ie den Erzeugungsverlauf d​es Modells aufzeichnen. Für d​en Benutzer w​ird dies i​n einem Chronologiebaum (History tree) dargestellt, d​er während d​er Modellierung laufend aktualisiert w​ird und i​n dem d​ie einzelnen Modellierschritte u​nd der Aufbau d​es Modells eingesehen u​nd bei Bedarf i​n jeder Phase d​es Konstruktionsprozesses verändert werden können.[72][73]

So werden i​n der Chronologie bestimmte Abhängigkeiten („Eltern-Kind-Beziehungen“) dargestellt, d​ie auf d​en Erzeugungsweg d​es Modells schließen lassen, w​ie beispielsweise d​ie für e​ine Extrusion zugrundeliegende 2D-Zeichnung („Skizze“) o​der der für e​ine Durchdringung zugrundeliegende Volumenkörper. Die jeweiligen Elemente s​ind hierbei assoziativ miteinander verbunden, d​as heißt, ändert s​ich das zugrundeliegende Element (zum Beispiel d​ie 2D-Zeichnung), ändert s​ich das darauf aufbauende Element (zum Beispiel d​er aus d​er Extrusion erstellte Volumenkörper) automatisch mit.

Baugruppenmodellierung

Bei d​er Baugruppenmodellierung werden getrennt gespeicherte CAD-Modelle („Einzelteile“) d​urch Referenzieren z​u einem ganzheitlichen Modell („Baugruppe“) zusammengebaut, w​obei die s​o erzeugte Datei n​ur Verweise z​u den Modellen u​nd keine Geometrie enthält. Hierbei lassen s​ich die Einzelteile zueinander i​n Beziehung bringen (zum Beispiel mittels Abstandsangaben z​u Flächen o​der Punkten). Ein Baugruppenstrukturbaum erleichtert hierbei d​ie Übersicht.

Der Vorteil d​er Baugruppenmodellierung i​st insbesondere d​ie Gesamtdarstellung d​es Produkt m​it seinen Einzelteilen u​nd dient d​er Überprüfung v​on Kollisionen u​nd des Zusammenbaus (Packaging) o​der auch visueller Inspektionen (Beispielsweise „Fly-Through-Analyse“) o​der Kinematikanalysen.[74][75][76]

Feature-basierte Modellierung

Unter Feature-basierter Modellierung versteht m​an das Verwenden v​on Features z​u Konstruktionszwecken i​n der Modellumgebung. Im CAD stellen Features hierbei Werkzeuge dar, m​it denen konstruktive Aspekte a​ls Einheit i​n das Modell implementiert u​nd (mittels Parametrik)[77] manipuliert werden können. Sie besitzen e​inen über d​ie reine Geometrie hinausgehenden höheren Informationsgehalt (Beispielsweise z​u technologischen, fertigungstechnischen o​der qualitätsbezogenen Aspekten)[10][78] a​uf den andere Anwendungen (zum Beispiel CAM, FEM, CAPP) zugreifen können, w​as zu e​inem höheren Automatisationsgrad d​er Prozesse führt u​nd Features z​u „Informations- u​nd Integrationsobjekten“ i​m gesamten Produktentwicklungsprozess macht.[79]

Die Features können hierbei sowohl geometrischer (Form Features) a​ls auch/oder semantischer Natur sein, können e​ine Vielzahl a​n Produktinformationen i​n sich vereinen u​nd weisen d​aher in Art u​nd Umfang i​hrer Repräsentation e​ine erhebliche Flexibilität u​nd Varietät auf, weswegen s​ie auch i​n allen Branchen eingesetzt werden können. Beispiele hierfür s​ind etwa Bohrungen m​it zusätzlichen Toleranzinformationen i​m Maschinenbau o​der mehrschichtige Wandbauten m​it sämtlichen Materialkennwerten i​n der Architektur. Diese h​ohe Flexibilität bringt allerdings a​uch den Nachteil d​er schwierigen Übertragung bzw. Konvertierung v​on Features v​on einem Programm i​n ein anderes m​it sich.[80] Hierbei können d​as Kategorisieren v​on Features (Feature taxonomy), d​as Übertragen v​on einzelnen Features mittels bestimmter „Mapping-Techniken“ (Feature mapping) o​der das Speichern d​es Features a​us verschiedenen konstruktiven o​der fertigungstechnischen Blickwinkeln a​ls integriertes Modell (Multiple-View-Feature modeling) helfen, s​ind aber derzeit n​och Gegenstand d​er Forschung.[81]

Features können a​uf 3 verschiedene Arten erzeugt werden.[82][83] Aufgrund d​er Verbindung zwischen Features u​nd Parametrik lassen s​ich alle Features i​m Nachhinein über i​hre Parameter ändern.

  • Interaktive Featureerkennung (Interactive feature recognition): Bei diesem Verfahren wird aus einem Geometriemodell ein Featuremodell erzeugt, indem der Benutzer nacheinander die als Feature zu definierenden jeweiligen geometrischen Elemente interaktiv auswählt. Dabei ist er bei der Auswahl der geometrischen Elemente entweder völlig frei oder wird vom CAD-System durch eine Featurebibliothek mit bereits vordefinierten Features unterstützt. Anschließend generiert das System das gewollte Feature und lässt es im Chronologiebaum aufscheinen.
  • Automatische Featureerkennung (Automatic feature recognition): Bei diesem Verfahren wird ein Geometriemodell in ein Featuremodell übersetzt, indem das CAD-System mittels Algorithmen automatisch aus der jeweiligen Geometrie die entsprechenden Features ableitet.
  • Konstruieren mit Features (Design by features): Bei dieser Methode werden Features aus generischen Vorlagen aus einer (systemeigenen oder unternehmensspezifischen) Featurebibliothek erzeugt. Der Benutzer wählt einfach das gewünschte Feature aus, gibt die Parameterwerte ein und setzt es in die Modellumgebung ein. Das erstellte Feature kann anschließend mit weiteren Features (zum Beispiel Verrundung) verbunden oder mittels Parametern verändert werden. Der Benutzer ist bei dieser Art der Erzeugung an die vordefinierten, generischen Features gebunden, sodass in den CAD-Programmen die Möglichkeit besteht, benutzerdefinierte Features zu erzeugen. Der Vorteil dieser Methode ist, dass der Konstrukteur von Anfang an Informationen einfügen kann, die für nachgeschaltete Prozesse verwendet werden können und man so im Produktentwicklungsprozess mit einem kontinuierlich hohen Informationslevel arbeitet. Der Nachteil ist eine relativ große Featurebibliothek mit vordefinierten Features.

Makrotechnik

Die Makrotechnik d​ient im CAD dazu, o​ft verwendete Geometrie o​der Features[84][85] m​it nur wenigen Eingaben z​u erzeugen, w​obei das Makro n​ach Erstellung d​er Objekte aufgelöst wird. Es lässt s​ich also i​m Nachhinein n​icht mehr feststellen, o​b ein Objekt v​ia Makro erzeugt wurde. Man unterscheidet d​abei zwischen z​wei Arten:[86][87]

  • Gestaltmakros: Gestaltmakros sind vordefinierte, fest gespeicherte (das heißt ohne gespeicherte Variablen) Geometrieelemente (Beispielsweise Waschbecken, Stühle in der Architektur oder Schrauben im Maschinenbau), die aus einer Makrobibliothek ausgewählt und als Ganzes in die Modellumgebung eingesetzt werden. Das so erzeugte geometrische Element kann bei Bedarf anschließend wieder in seine Einzelbestandteile zerlegt (mittels Befehlen wie „Explosion“) und mittels direkter oder parametrischer Modellierung (durch „Nachparametrisieren“) bearbeitet werden.
  • Befehlsmakros: Befehlsmakros sind zusammengefasst gespeicherte Befehle, welche mit nur einer Befehlseingabe nacheinander ausgeführt werden und die entsprechende Geometrie in der Modellumgebung erzeugen. Sie können vom Benutzer entweder individuell eingegeben werden oder das CAD-System zeichnet die einzelnen Konstruktionsschritte in Form von Kommandofolgen in eine Datei („Protokolldatei“, „Programmdatei“) auf, auf die der Benutzer zugreifen und die er nach seinen Wünschen verändern und optimieren kann. Der Übergang zur Variantenprogrammierung ist dabei fließend.

Variantenprogrammierung

Bei d​er Variantenprogrammierung w​ird das Modell mittels systemeigener o​der höherer Programmier- w​ie C++, Python, Fortran o​der Skriptsprachen w​ie Visual Basic f​or Applications, o​der AutoLISP erzeugt. Der Benutzer schreibt hierbei (optional m​it Unterstützung v​on Dienstprogrammen) i​n einem Texteditor d​ie gewünschten Modellierschritte z​ur Erzeugung d​es Modells. Das CAD-System l​iest und führt d​ie Prozeduren a​us und erstellt d​as Ergebnis i​n der Modellumgebung. Möchte m​an das Modell ändern, werden d​ie entsprechenden Änderungen prinzipiell i​m Text (und n​icht in d​er Modellumgebung) vorgenommen u​nd das Modell anschließend v​om System n​eu berechnet u​nd geändert. Das Modell k​ann aber a​uch als diskretes (das heißt m​it festen Werten ausgestattetes) Modell i​n die Modellumgebung eingepflanzt werden u​nd mittels direkter Modellierung o​der parametrischer Modellierung (durch „Nachparametrisieren“)[88] verändert werden.[89] Weiter bieten einige Systeme „visuelle Programmiersprachen“ (zum Beispiel Rhino 3D i​n Kombination m​it Grasshopper) an, m​it denen geometrische Modelle, algorithmisch u​nd parametrisiert, o​hne Programmierkenntnisse erstellt werden können.[90]

Allgemeine Hilfsmittel

CAD-Systeme verfügen n​och über weitere Fähigkeiten, d​ie den Benutzer b​eim Modellieren unterstützen. Ein wesentliches Element d​er CAD-Systeme i​st das Ansichtsfenster (viewport), i​n dem d​as Modell bildlich dargestellt wird. So i​st es i​n ihm möglich, d​as Modell u​nter verschiedenen Projektionsarten (beispielsweise axonometrisch, perspektivisch) u​nd aus verschiedenen Entfernungen (Zoom) z​u betrachten, z​u verschwenken (Pan) o​der auch z​u drehen. Dabei k​ann der Benutzer i​n nur e​inem Ansichtsfenster o​der in mehreren Ansichtsfenstern gleichzeitig arbeiten. Das Objekt k​ann hierbei i​n jedem d​er einzelnen Ansichtsfenster modelliert werden, w​obei diese a​ber hinsichtlich Projektionsart o​der graphischer Darstellung getrennt voneinander gesteuert werden können (zum Beispiel e​ine schattierte Darstellung i​n einem u​nd eine Drahtgitterdarstellung i​n einem anderen Ansichtsfenster). Ebenso i​st es möglich, 3D-Schnittdarstellungen d​er Geometrie o​der Modellausschnitte i​n einem Sichtrahmen b​ei gleichzeitiger Unterdrückung d​er Geometrie außerhalb d​es Sichtrahmens anzeigen z​u lassen (clipping).[91]

Um geometrische Objekte i​m Raum leichter bewegen u​nd positionieren z​u können, werden verschiedene Hilfsmittel eingesetzt w​ie bspw. Koordinatensysteme (zum Beispiel einerseits kartesisches o​der auch Polarkoordinatensystem u​nd andererseits Welt- u​nd Arbeitskoordinatensystem), Objektfänge (mit d​enen bspw. Endpunkte, Kreismittelpunkte o​der Tangentenpunkte v​on bereits bestehenden Geometrien erkannt werden können, a​uf die eingerastet werden kann), d​as Ausrichten a​n temporären „Spurlinien“ i​n bestimmten Winkelabständen o​der an e​inem vordefinierten Raster.

Weiters g​ibt es einige Techniken z​um Organisieren d​es Modells. Eine d​avon ist d​ie Ebenentechnik („Layertechnik“). Dabei können unterschiedliche Objekte, w​ie bspw. Bemaßungen, konstruktive Objekte, Texte usw. kategorisiert werden, u​m das Modell einerseits übersichtlich z​u halten u​nd andererseits d​ie Objekte bspw. später b​ei Bedarf ein-/ausblenden z​u können (zum Beispiel w​eil sie n​ur Hilfsgeometrien waren) o​der ihnen d​ie gleichen Attribute (wie beispielsweise d​ie gleiche Strichart o​der Farbe) z​u geben o​der auch z​u sperren/entsperren, d​amit sie bspw. während d​es Modellierungsprozesses n​icht verändert o​der ausgewählt werden können. Eine weitere Art d​es Organisierens i​st das Zusammenfassen v​on Objekten z​u einer Gruppe, u​m für a​lle in d​er Gruppe enthaltenen Objekte d​ie gleichen Operationen w​ie zum Beispiel Transformationen durchführen z​u können.

Verwendung des CAD-Modells

Herstellen von Fertigungs-/Herstellungsunterlagen

Eine wesentliche Funktion d​es CAD i​st das Herstellen v​on Unterlagen z​ur Herstellung/Fertigung d​es Produkts (zum Beispiel Technische Zeichnungen, Stücklisten, Montagepläne) u​nd zur Dokumentation u​nd Archivierung. Hierzu werden i​n einer eigenen Zeichenblattumgebung über Ansichtsrahmen (welche d​ie Verbindung z​um Modellbereich herstellen), d​ie gewünschten Modellansichten o​der Schnitte (inkl. Projektions- u​nd Darstellungsart, Maßstab etc.) a​uf dem Zeichenblatt positioniert.

Bei parametrischen Modellen i​st die i​n der Zeichenblattumgebung erzeugte, abgeleitete 2D-Darstellung m​it dem zugrundeliegenden Modell uni- o​der bidirektional assoziativ verbunden, d​as heißt, d​ass bspw. Änderungen i​m Modellbereich automatisch i​m Zeichnungsbereich wirksam werden. Darüber hinaus lassen s​ich bei parametrischen Modellen u​nter anderem Strichstärken, Schraffuren u​nd Bemaßungen v​om System automatisch generieren. In d​er Regel s​ind aber a​uch bei diesen a​us 3D-Modellen abgeleiteten Darstellungen gewisse zweidimensionale Nacharbeiten erforderlich, u​m eine normgerechte Techn. Zeichnung z​u erstellen, w​ie bspw. e​ine nur symbolhafte bzw. abstrahierte Darstellung bestimmter Teile, d​ie unter bestimmten Maßstäben d​ie Zeichnung überladen würden o​der die n​icht notwendigerweise dreidimensional modelliert werden mussten.[92]

Im Falle d​er direkten Modellierung w​ird die Zeichnung s​chon im Modellbereich „gezeichnet“ (inkl. d​er Attribute). Bemaßungen, Schriftfelder, Texte u​nd ähnliches können entweder i​m Modellbereich o​der in d​er Zeichenblattumgebung eingefügt werden.

Die i​m Rechner hergestellte Zeichnung k​ann dann anschließend gedruckt (bis z​um Papierformat A3) bzw. geplottet (ab d​em Papierformat A2)[93] o​der auch (bspw. a​ls PDF) gespeichert werden.

Vorlage zu generativen Fertigungsverfahren

Mittels bestimmter Verfahren lassen s​ich im Rechner konstruierte Modelle direkt a​us den 3D-CAD-Daten (ohne Arbeitsvorbereitung) a​ls Ganzes u​nd in e​inem Verfahrensgang a​ls reale (physische) Objekte schichtweise herstellen, u​m sie bspw. a​ls Funktionsmuster, Anschauensmodell, Prototyp o​der sogar a​ls Urform z​u verwenden. Dabei w​ird die Oberfläche d​es 3D-CAD-Modells i​n Dreiecksflächen umgewandelt („Triangulation“) u​nd als STL-Datei gespeichert. Nach d​er Definition d​er Schichtdicke (Slicing), n​ach der d​as physische Modell aufgebaut wird, w​ird es hergestellt u​nd anschließend, w​enn erforderlich, e​iner Nachbearbeitung o​der Reinigung unterzogen.[94][95]

Visualisierungen

Mittels bestimmter Visualisierungen k​ann eine bessere Darstellung u​nd Vorstellung über d​as Produkt wiedergegeben werden, s​ie können z​u Präsentations- o​der Werbezwecken verwendet werden o​der zur Vermeidung v​on Verständnisproblemen beitragen.[96][97] Hierzu i​st es n​eben der Visualisierung mittels Konzeptgraphiken möglich, e​ine bestimmte Ansicht d​es 3D-Modells photorealistisch darzustellen (Rendering). Dazu werden e​twa bestimmte Licht- (Beispielsweise diffuses Flächen-, Punkt- o​der Richtungslicht) u​nd Projektionseinstellungen (zum Beispiel Projektionsart, Entfernung v​om Objekt) vorgenommen oder, w​enn nicht s​chon in d​er Modellumgebung gemacht, Material d​em Objekt (inkl. Textur, Lichtdurchlässigkeit, Mappingart etc.) zugewiesen. Über globale Beleuchtungsmodelle, welche d​as Licht m​it all diesen Einstellungen berechnen (zum Beispiel Raytracing), w​ird je n​ach Hardwarestärke u​nd Auflösung unterschiedlich schnell schrittweise e​ine Szene „gerendert“, welche anschließend a​ls Rastergraphik i​n einem Graphikformat (beispielsweise BMP o​der JPG) gespeichert werden kann.

Datenformate

Systembedingt können b​eim Datenaustausch n​icht alle Informationen übertragen werden. Während r​eine Zeichnungselemente h​eute kein Problem m​ehr darstellen, i​st der Austausch v​on Schriften, Bemaßungen, Schraffuren u​nd komplexen Gebilden problematisch, d​a es k​eine Normen dafür gibt. Selbst a​uf nationaler Ebene existieren i​n verschiedenen Industriezweigen s​tark unterschiedliche Vorgaben, w​as eine Normierung zusätzlich erschwert.

Die meisten Programme setzen a​uf ein eigenes Dateiformat. Das erschwert d​en Datenaustausch zwischen verschiedenen CAD-Programmen, weshalb e​s Ansätze z​ur Standardisierung gibt. Als Datenaustauschformat für Zeichnungen u​nd zur Archivierung v​on Unterlagen w​ird heute üblicherweise d​as Format DXF d​es Weltmarktführers Autodesk verwendet.[98]

Es ist zwischen CAD-systemneutralen und CAD-systemspezifischen Datenformaten zu unterscheiden. Wesentliche CAD-systemneutrale Datenformate sind VDA-FS, IGES, SAT, IFC und STEP sowie für spezielle Anwendungen die STL-Schnittstelle. Die Datenformate im Einzelnen:

  • Das DXF-Format hat sich als Datenaustauschformat für Zeichnungen weitgehend etabliert, es wird als einziges Format von allen CAD-Systemen unterstützt und ist zum Industriestandard geworden.[99] Manche der CAD-Systeme können DXF-Dateien nur als 2D-Daten lesen und schreiben, dabei gehen häufig CAD-systemspezifische Besonderheiten wie Bemaßungen, Schraffuren usw. verloren oder können im Zielsystem nicht äquivalent dargestellt werden.
  • Das DWF (englisch Design Web Format) wurde ursprünglich von Autodesk für den Datenaustausch per Internet konzipiert, unterstützt alle Elemente von DXF und ist hochkomprimiert. Es konnte sich jedoch nicht durchsetzen. DWF-Dateien waren mit Plugins in Browsern darstellbar.[100]
  • VDA-FSDatenaustauschformat für Flächen, entwickelt vom Verband Deutscher Automobilbauer (VDA), in der Vergangenheit Quasi-Standard für diesen Bereich;
  • IGES – Datenaustauschformat für 2D-Zeichnungen und 3D-Daten (Flächen), in vielen CAD-Anwendungen als Austauschformat üblich und möglich. Löst aufgrund der besseren Einsetzbarkeit VDAFS mehr und mehr ab, ist umfangreicher und systemunabhängiger als DXF einsetzbar, allerdings nicht so weit verbreitet und mit den gleichen Schwächen.
  • STEP – ein standardisiertes Dateiaustauschformat, welches international entwickelt wird. STEP gilt als die beste Schnittstelle für Geometriedaten, wobei auch Informationen wie Farben, Baugruppenstrukturen, Ansichten, Folien und Modellattribute übergeben werden können. Ebenfalls zur Übertragung von Zeichnungsdaten nutzbar (dort aber nicht so mächtig wie im 3D-Bereich). STEP wird nicht von allen CAD-Systemen unterstützt.
  • VRML97-ISO/IEC 14772 – wurde ursprünglich als 3D-Standard für das Internet entwickelt. Die meisten 3D-Modellierungswerkzeuge ermöglichen den Im- und Export von VRML-Dateien, wodurch sich das Dateiformat auch als ein Austauschformat von 3D-Modellen etabliert hat. Für den Einsatz als CAD-CAD Austauschformat ist es eher nicht geeignet, wohl aber zur Übergabe an zum Beispiel Animations- und Renderingsoftware.
  • STL – aus Dreiecksflächen aufgebaute Modelle. Wird vorwiegend zur Übergabe an Rapid-Prototyping-Systeme verwendet.
  • IFC – ein für die Gebäudetechnik entwickelter offener Standard. Es werden keine Zeichnungen, sondern technische Daten und Geometrien übergeben. Entwickelt wurde es vom buildingsmart e.V. (bis April 2010 Industrieallianz für Interoperabilität e.V.). Es ist ein modellbasierter Ansatz für die Optimierung der Planungs-, Ausführungs- und Bewirtschaftungsprozesse im Bauwesen. Die Industry Foundation Classes – IFC – sind ein offener Standard für Gebäudemodelle. Der IFC Standard ist unter ISO 16739 registriert.

Mit den CAD-systemneutralen Formaten gelingt in der Regel nur die Übertragung von Kanten-, Flächen- und Volumenmodellen. Die Konstruktionshistorie geht in der Regel verloren, damit sind die übertragenen Daten in der Regel für eine Weiterverarbeitung nur bedingt geeignet. CAD-systemspezifische Datenformate ermöglichen die Übertragung der vollständigen CAD-Modelle, sie sind jedoch nur für wenige Systeme verfügbar.

Für d​ie Weitergabe v​on PCB-Daten z​ur Erstellung v​on Belichtungsfilmen für Leiterplatten h​at das sogenannte Gerber-Format u​nd das neuere Extended Gerber-Format große Bedeutung (siehe Fotografischer Film).

CAD in den einzelnen Branchen

CAD-Programme g​ibt es für zahlreiche verschiedene Anwendungsfälle u​nd Branchen. Anders a​ls bei Officelösungen g​ibt es i​m Bereich d​es CAD starke Spezialisierungen. So existieren oftmals nationale Marktführer i​n Bereichen w​ie Elektrotechnik, Straßenbau, Vermessung usw. Siehe d​azu die Liste v​on CAD-Programmen u​nd die Liste v​on EDA-Anwendungen.

Elektronische Schaltungen

Ein weiteres Anwendungsgebiet i​st der Entwurf v​on elektronischen Schaltungen. Entsprechende Programme werden o​ft auch u​nter den Begriffen eCAD u​nd EDA zusammengefasst, insbesondere b​ei Anwendungen i​m Chipentwurf, d​em Leiterplattenentwurf, d​er Installationstechnik u​nd der Mikrosystemtechnik.

Wegen d​er besonderen Anforderungen h​aben sich Spezialbereiche m​it teilweise s​tark unterschiedlichen Entwicklungsmethoden gebildet. Dies g​ilt insbesondere für d​en computerbasierten Chipentwurf, d​as heißt d​ie Entwurfsautomatisierung (EDA) für analoge o​der digitale Integrierte Schaltkreise, z​um Beispiel ASICs. Damit verwandt i​st das Design v​on programmierbaren Bausteinen w​ie Gate-Arrays, GALs, FPGA u​nd anderen Typen programmierbarer Logik (PLDs) u​nter Benutzung v​on zum Beispiel VHDL u​nd Abel. Die automatisierte Layouterstellung b​ei integrierten Schaltkreisen w​ird oft a​ls Layoutsynthese bezeichnet.

Bei d​er Entwicklung v​on Leiterplatten findet zuerst d​er Entwurf d​er Schaltung i​n Form e​ines Schaltplans statt, gefolgt v​om rechnergestützten Layoutentwurf.

Auch i​n der klassischen Installationstechnik existieren zahlreiche Anwendungsbereiche für Software, insbesondere b​ei Hausinstallationen für Industrie o​der öffentliche Gebäude o​der der Entwurf u​nd die Umsetzung v​on SPS-basierten Steuerungsanlagen.

Im Bereich d​er Mikrosystemtechnik besteht e​ine besondere Herausforderung darin, Schaltungsdaten m​it den mechanischen Produkt-Konstruktionsdaten (CAD) zusammenzuführen u​nd mit solchen Daten direkt Mikrosysteme herzustellen.

Geschichte

Der Begriff „Computer-Aided Design“ entstand Ende d​er 1950er-Jahre i​m Zuge d​er Entwicklung d​es Programmiersystems APT, welches d​er rechnerunterstützten Programmierung v​on NC-Maschinen diente.[101]

Am MIT zeigte Ivan Sutherland 1963 m​it seiner Sketchpad-Entwicklung, d​ass es möglich ist, a​n einem computergesteuerten Radarschirm interaktiv (Lichtstift, Tastatur) einfache Skizzen (englisch Sketch) z​u erstellen u​nd zu verändern.

1965 wurden b​ei Lockheed (Flugzeugbau, USA) d​ie ersten Anläufe für e​in kommerzielles CAD-System z​ur Erstellung technischer Zeichnungen (2D) gestartet. Dieses System, CADAM (Computer-augmented Design a​nd Manufacturing), basierend a​uf IBM-Großrechnern u​nd speziellen Bildschirmen, u​nd mit h​ohen Kosten verbunden, w​urde später v​on IBM vermarktet u​nd war, zumindest i​m Flugzeugbau, Marktführer b​is in d​ie 1980er-Jahre. Es i​st teilweise i​n CATIA aufgegangen. Daneben w​urde eine PC-basierende Version v​on CADAM m​it dem Namen HELIX entwickelt u​nd vertrieben, d​as aber praktisch v​om Markt verschwunden ist.

An d​er Universität Cambridge, England, wurden Ende d​er 1960er-Jahre d​ie ersten Forschungsarbeiten aufgenommen, d​ie untersuchen sollten, o​b es möglich ist, 3D-Grundkörper z​u verwenden u​nd diese z​ur Abbildung komplexerer Zusammenstellungen (zum Beispiel Rohrleitungen i​m Chemieanlagenbau) z​u nutzen. Aus diesen Arbeiten entstand d​as System PDMS (Plant Design Management System), d​as heute v​on der Fa. Aveva, Cambridge, UK, vermarktet wird.

Ebenfalls Ende d​er 1960er-Jahre begann d​er französische Flugzeughersteller Avions Marcel Dassault (heute Dassault Aviation) e​in Grafikprogramm z​ur Erstellung v​on Zeichnungen z​u programmieren. Daraus entstand d​as Programm CATIA. Die Mirage w​ar das e​rste Flugzeug, d​as damit entwickelt wurde. Damals benötigte e​in solches Programm n​och die Leistung e​ines Großrechners.

Um 1974 wurden B-Spline-Kurven u​nd -Flächen für d​as CAD eingeführt.[102]

Die 1980er-Jahre w​aren bestimmt v​on der mittleren Datentechnik d​er 32-Bit-Superminirechner u​nd der Workstations (Digital Equipment Corporation, Prime Computer, Data General, Hewlett-Packard, Sun Microsystems, Apollo Computer, Norsk Data etc.), a​uf denen CAD-Pakete w​ie MEDUSA u​nd CADDS beispielsweise v​on Computervision liefen. Auch ME10 u​nd I-DEAS s​ind zu nennen.

Nachdem i​n der zweiten Hälfte d​er 1980er-Jahre d​ie ersten Personal Computer i​n den Unternehmen standen, k​amen auch CAD-Programme dafür a​uf den Markt. In dieser Zeit g​ab es e​ine Vielzahl v​on Computerherstellern u​nd Betriebssysteme. AutoCAD w​ar eines d​er ersten u​nd erfolgreichsten CAD-Systeme, d​as auf unterschiedlichen Betriebssystemen arbeitete. Um d​en Datenaustausch zwischen diesen Systemen z​u ermöglichen, definierte AutoDesk für s​ein CAD-System AutoCAD d​as DXF-Dateiformat a​ls „neutrale“ Export- u​nd Importschnittstelle. 1982 erschien AutoCAD für d​as Betriebssystem DOS. Das Vorgehen b​ei der Konstruktion b​lieb jedoch beinahe gleich w​ie zuvor m​it dem Zeichenbrett. Der Vorteil v​on 2D-CAD w​aren sehr saubere Zeichnungen, d​ie einfach wieder geändert werden konnten. Auch w​ar es schneller möglich, verschiedene Versionen e​ines Bauteils z​u zeichnen.

In d​en 1980er-Jahren begann w​egen der sinkenden Arbeitsplatzkosten u​nd der besser werdenden Software e​in CAD-Boom. In d​er Industrie w​urde die Hoffnung gehegt, m​it einem System a​lle anstehenden Zeichnungs- u​nd Konstruktionsaufgaben lösen z​u können. Dieser Ansatz i​st aber gescheitert. Heute w​ird für j​ede spezielle Planungsaufgabe e​in spezielles System m​it sehr leistungsfähigen Spezialfunktionen benutzt. Der Schritt z​ur dritten Dimension w​urde durch d​ie immer höhere Leistungsfähigkeit d​er Hardware d​ann gegen Ende d​er 1980er-Jahre a​uch für kleinere Unternehmen erschwinglich. So konnten virtuelle Körper v​on allen Seiten begutachtet werden. Ebenso w​urde es möglich, Belastungen z​u simulieren u​nd Fertigungsprogramme für computergesteuerte Werkzeugmaschinen (CNC) abzuleiten.

Seit Anfang d​er 2000er-Jahre g​ibt es e​rste Ansätze, d​ie bis d​ahin immer n​och zwingend notwendige Zeichnung verschwinden z​u lassen. In d​ie immer öfter vorhandenen 3D-Modelle werden v​on der Bemaßung über Farbe u​nd Werkstoff a​lle notwendigen Angaben für d​ie Fertigung eingebracht. Wird d​as 3D-Modell u​m diese zusätzlichen, geometriefremden Eigenschaften erweitert, w​ird es z​um Produktmodell, unterstützt beispielsweise d​urch das STEP-Datenformat. Die einzelnen einheitlichen Volumenobjekte werden z​u Instanzen unterschiedlicher Klassen. Dadurch können Konstruktionsregeln u​nd Verweise zwischen einzelnen Objekten (zum Beispiel: Fenster w​ird in Wand verankert) realisiert werden.

Siehe auch

Commons: CAD – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Anmerkungen und Einzelnachweise

  1. Günter Spur, Frank-Lothar Krause: CAD-Technik. Lehr- und Arbeitsbuch für die Rechnerunterstützung in Konstruktion Opfer und Arbeitsplanung. Hanser, München/ Wien 1984, ISBN 3-446-13897-8, S. 16.
  2. Sandor Vajna, Christian Weber, Helmut Bley, Klaus Zeman: CAx für Ingenieure. Eine praxisbezogene Einführung. Springer, Berlin/ Heidelberg 2009, ISBN 978-3-540-36038-4, S. 1.
  3. Gerhard Pahl: Konstruieren mit 3D-CAD Systemen. Grundlagen, Arbeitstechnik, Anwendungen Springer, Berlin/ Heidelberg 1990, ISBN 3-540-52234-4, S. 5.
  4. IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr (Hrsg.): Virtuelle Produktentwicklung. Vogel, Würzburg 2013, ISBN 978-3-8343-3106-9, S. 24.
  5. Sandor Vajna, Christian Weber, Helmut Bley, Klaus Zeman: CAx für Ingenieure. Eine praxisbezogene Einführung. Springer, Berlin/ Heidelberg 2009, ISBN 978-3-540-36038-4, S. 6.
  6. Günter Spur, Frank-Lothar Krause: Das virtuelle Produkt. Management der CAD-Technik. Hanser-Verlag, München/ Wien 1997, ISBN 3-446-19176-3, S. 46.
  7. Siegmar Haasis: Integrierte CAD-Anwendungen. Rationalisierungspotenziale und zukünftige Einsatzgebiete. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg 1995, ISBN 3-540-59145-1, S. 2.
  8. Günter Spur, Frank-Lothar Krause: Das virtuelle Produkt. Management der CAD-Technik. Hanser-Verlag, München/ Wien 1997, ISBN 3-446-19176-3, S. 434.
  9. Gerhard Pahl: Konstruieren mit 3D-CAD-Systemen. Grundlagen, Arbeitstechnik, Anwendungen. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg, 1990, ISBN 3-540-52234-4, S. 7.
  10. Ernst Beutner, Heiko Neukirchner, Gerhard Maas. In: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr (Hrsg.): Virtuelle Produktentwicklung. Vogel-Verlag, Würzburg 2013, ISBN 978-3-8343-3106-9, S. 55.
  11. Günter Spur, Frank-Lothar Krause: CAD-Technik. Lehr- u. Arbeitsbuch für die Rechnerunterstützung in Konstruktion und Arbeitsplanung. Hanser-Verlag, München/ Wien 1984, ISBN 3-446-13897-8, S. 254.
  12. Ernst Beutner, Heiko Neukirchner, Gerhard Maas. In: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr (Hrsg.): Virtuelle Produktentwicklung. Vogel-Verlag, Würzburg 2013, ISBN 978-3-8343-3106-9, S. 53.
  13. Günter Spur, Frank-Lothar Krause: Das virtuelle Produkt. Management der CAD-Technik. Hanser-Verlag, München/ Wien 1997, ISBN 3-446-19176-3, S. 436.
  14. Sandor Vajna, Christian Weber, Helmut Bley, Klaus Zeman: CAx für Ingenieure. Eine praxisbezogene Einführung. 2. Auflage. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg 2009, ISBN 978-3-540-36038-4, S. 5.
  15. Ernst Beutner, Heiko Neukirchner, Gerhard Maas. In: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr (Hrsg.): Virtuelle Produktentwicklung. Vogel-Verlag, Würzburg 2013, ISBN 978-3-8343-3106-9, S. 16.
  16. Sandor Vajna, Christian Weber, Helmut Bley, Klaus Zeman: CAx für Ingenieure. Eine praxisbezogene Einführung. 2. Auflage. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg 2009, ISBN 978-3-540-36038-4, S. 237.
  17. Günter Spur, Frank-Lothar Krause: Das virtuelle Produkt. Management der CAD-Technik. Hanser-Verlag, München/ Wien 1997, ISBN 3-446-19176-3, S. 398.
  18. Ernst Beutner, Heiko Neukirchner, Gerhard Maas. In: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr (Hrsg.): Virtuelle Produktentwicklung. Vogel-Verlag, Würzburg 2013, ISBN 978-3-8343-3106-9, S. 28,67.
  19. Siegmar Haasis: Integrierte CAD-Anwendungen. Rationalisierungspotenziale und zukünftige Einsatzgebiete. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg 1995, ISBN 3-540-59145-1, S. 3.
  20. Günter Spur, Frank-Lothar Krause: Das virtuelle Produkt. Management der CAD-Technik. Hanser-Verlag, München/ Wien 1997, ISBN 3-446-19176-3, S. 401.
  21. Ernst Beutner, Heiko Neukirchner, Gerhard Maas. In: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr (Hrsg.): Virtuelle Produktentwicklung. Vogel-Verlag, Würzburg 2013, ISBN 978-3-8343-3106-9, S. 41.
  22. Ernst Beutner, Heiko Neukirchner, Gerhard Maas. In: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr (Hrsg.): Virtuelle Produktentwicklung. Vogel-Verlag, Würzburg 2013, ISBN 978-3-8343-3106-9, S. 43.
  23. Ernst Beutner, Heiko Neukirchner, Gerhard Maas. In: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr (Hrsg.): Virtuelle Produktentwicklung. Vogel-Verlag, Würzburg 2013, ISBN 978-3-8343-3106-9, S. 41ff.
  24. Sandor Vajna, Christian Weber, Helmut Bley, Klaus Zeman: CAx für Ingenieure. Eine praxisbezogene Einführung. 2. Auflage. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg 2009, ISBN 978-3-540-36038-4, S. 159.
  25. Günter Spur, Frank-Lothar Krause: Das virtuelle Produkt. Management der CAD-Technik. Hanser-Verlag, München/ Wien 1997, ISBN 3-446-19176-3, S. 3.
  26. Günter Spur, Frank-Lothar Krause: Das virtuelle Produkt. Management der CAD-Technik. Hanser-Verlag, München/ Wien 1997, ISBN 3-446-19176-3, S. 59.
  27. Sandor Vajna, Christian Weber, Helmut Bley, Klaus Zeman: CAx für Ingenieure. Eine praxisbezogene Einführung. 2. Auflage. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg 2009, ISBN 978-3-540-36038-4, S. 171.
  28. Ernst Beutner, Heiko Neukirchner, Gerhard Maas. In: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr (Hrsg.): Virtuelle Produktentwicklung. Vogel-Verlag, Würzburg 2013, ISBN 978-3-8343-3106-9, S. 27.
  29. Sandor Vajna, Christian Weber, Helmut Bley, Klaus Zeman: CAx für Ingenieure. Eine praxisbezogene Einführung. 2. Auflage. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg 2009, ISBN 978-3-540-36038-4, S. 4.
  30. Ernst Beutner, Heiko Neukirchner, Gerhard Maas. In: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr (Hrsg.): Virtuelle Produktentwicklung. Vogel-Verlag, Würzburg 2013, ISBN 978-3-8343-3106-9, S. 23.
  31. Günter Spur, Frank-Lothar Krause: Das virtuelle Produkt. Management der CAD-Technik. Hanser-Verlag, München/ Wien 1997, ISBN 3-446-19176-3, S. 60.
  32. Prozesskettenbetrachtung, FEM-Simulation und CAD. Abgerufen am 15. Oktober 2018.
  33. Günter Spur, Frank-Lothar Krause: Das virtuelle Produkt. Management der CAD-Technik. Hanser-Verlag, München/ Wien 1997, ISBN 3-446-19176-3, S. 131f.
  34. Günter Spur, Frank-Lothar Krause: CAD-Technik. Lehr- u. Arbeitsbuch für die Rechnerunterstützung in Konstruktion und Arbeitsplanung. Hanser-Verlag, München/ Wien 1984, ISBN 3-446-13897-8, S. 74.
  35. Günter Spur, Frank-Lothar Krause: CAD-Technik. Lehr- u. Arbeitsbuch für die Rechnerunterstützung in Konstruktion und Arbeitsplanung. Hanser-Verlag, München/ Wien 1984, ISBN 3-446-13897-8, S. 91.
  36. Ernst Beutner, Heiko Neukirchner, Gerhard Maas. In: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr (Hrsg.): Virtuelle Produktentwicklung. Vogel-Verlag, Würzburg 2013, ISBN 978-3-8343-3106-9, S. 45.
  37. Hans-Joachim Bungartz, Michael Griebel, Christoph Zenger: Einführung in die Computegraphik. Grundlagen, Geometrische Modellierung, Algorithmen Vieweg-Verlag, Braunschweig Wiesbaden 1996, ISBN 3-528-06769-1, S. 6f.
  38. Sandor Vajna, Christian Weber, Helmut Bley, Klaus Zeman: CAx für Ingenieure. Eine praxisbezogene Einführung. 2. Auflage. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg 2009, ISBN 978-3-540-36038-4, S. 170.
  39. Günter Spur, Frank-Lothar Krause: Das virtuelle Produkt. Management der CAD-Technik. Hanser-Verlag, München/ Wien 1997, ISBN 3-446-19176-3, S. 437.
  40. Sandor Vajna, Christian Weber, Helmut Bley, Klaus Zeman: CAx für Ingenieure. Eine praxisbezogene Einführung. 2. Auflage. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg 2009, ISBN 978-3-540-36038-4, S. 161.
  41. Siegmar Haasis: Integrierte CAD-Anwendungen. Rationalisierungspotenziale und zukünftige Einsatzgebiete. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg 1995, ISBN 3-540-59145-1, S. 50.
  42. Siegmar Haasis: Integrierte CAD-Anwendungen. Rationalisierungspotenziale und zukünftige Einsatzgebiete. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg 1995, ISBN 3-540-59145-1, S. 51.
  43. Günter Spur, Frank-Lothar Krause: Das virtuelle Produkt. Management der CAD-Technik. Hanser-Verlag, München/ Wien 1997, ISBN 3-446-19176-3, S. 442.
  44. Sandor Vajna, Christian Weber, Helmut Bley, Klaus Zeman: CAx für Ingenieure. Eine praxisbezogene Einführung. 2. Auflage. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg 2009, ISBN 978-3-540-36038-4, S. 175.
  45. Sandor Vajna, Christian Weber, Helmut Bley, Klaus Zeman: CAx für Ingenieure. Eine praxisbezogene Einführung. 2. Auflage. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg 2009, ISBN 978-3-540-36038-4, S. 176.
  46. Günter Spur, Frank-Lothar Krause: Das virtuelle Produkt. Management der CAD-Technik. Hanser-Verlag, München/ Wien 1997, ISBN 3-446-19176-3, S. 443.
  47. José Encarnação, Wolfgang Straßer, Reinhard Klein: Graphische Datenverarbeitung 2. Modellierung komplexer Objekte und photorealistische Bilderzeugung. 4. Auflage. Oldenbourg-Verlag, München/ Wien 1997, ISBN 3-486-23469-2, S. 19.
  48. Sandor Vajna, Christian Weber, Helmut Bley, Klaus Zeman: CAx für Ingenieure. Eine praxisbezogene Einführung. 2. Auflage. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg 2009, ISBN 978-3-540-36038-4, S. 177.
  49. Ernst Beutner, Heiko Neukirchner, Gerhard Maas. In: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr (Hrsg.): Virtuelle Produktentwicklung. Vogel-Verlag, Würzburg 2013, ISBN 978-3-8343-3106-9, S. 47.
  50. Mustafa Celik: NX 9.0 für Maschinenbauer. Grundlagen Technische Produktmodellierung. Springer Vieweg Verlag, Wiesbaden 2015, ISBN 978-3-658-07783-9, S. 4.
  51. Sandor Vajna, Christian Weber, Helmut Bley, Klaus Zeman: CAx für Ingenieure. Eine praxisbezogene Einführung. 2. Auflage. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg 2009, ISBN 978-3-540-36038-4, S. 177f.
  52. Vgl. etwa die Anwendungen Realize Shape bei NX oder Imagine & Shape bei CATIA
  53. Gerhard Pahl: Konstruieren mit 3D-CAD-Systemen. Grundlagen, Arbeitstechnik, Anwendungen. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg, 1990, ISBN 3-540-52234-4, S. 52f.
  54. Günter Spur, Frank-Lothar Krause: Das virtuelle Produkt. Management der CAD-Technik. Hanser-Verlag, München/ Wien 1997, ISBN 3-446-19176-3, S. 160.
  55. José Encarnação, Wolfgang Straßer, Reinhard Klein: Graphische Datenverarbeitung 2. Modellierung komplexer Objekte und photorealistische Bilderzeugung. 4. Auflage. Oldenbourg-Verlag, München/ Wien 1997, ISBN 3-486-23469-2, S. 43.
  56. Sandor Vajna, Christian Weber, Helmut Bley, Klaus Zeman: CAx für Ingenieure. Eine praxisbezogene Einführung. 2. Auflage. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg 2009, ISBN 978-3-540-36038-4, S. 180.
  57. Martin Eigner, Daniil Roubanov, Radoslav Zafirov: Modellbasierte Virtuelle Produktentwicklung. Springer Vieweg Verlag, Berlin/ Heidelberg 2014, ISBN 978-3-662-43815-2, S. 123f.
  58. Martin Eigner, Daniil Roubanov, Radoslav Zafirov: Modellbasierte Virtuelle Produktentwicklung. Springer Vieweg Verlag, Berlin/ Heidelberg 2014, ISBN 978-3-662-43815-2, S. 126.
  59. Sandor Vajna, Christian Weber, Helmut Bley, Klaus Zeman: CAx für Ingenieure. Eine praxisbezogene Einführung. 2. Auflage. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg 2009, ISBN 978-3-540-36038-4, S. 183f.
  60. Ernst Beutner, Heiko Neukirchner, Gerhard Maas. In: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr (Hrsg.): Virtuelle Produktentwicklung. Vogel-Verlag, Würzburg 2013, ISBN 978-3-8343-3106-9, S. 51.
  61. Martin Eigner, Daniil Roubanov, Radoslav Zafirov: Modellbasierte Virtuelle Produktentwicklung. Springer Vieweg Verlag, Berlin/ Heidelberg 2014, ISBN 978-3-662-43815-2, S. 129.
  62. Sandor Vajna, Christian Weber, Helmut Bley, Klaus Zeman: CAx für Ingenieure. Eine praxisbezogene Einführung. 2. Auflage. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg 2009, ISBN 978-3-540-36038-4, S. 187ff.
  63. Ernst Beutner, Heiko Neukirchner, Gerhard Maas. In: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr (Hrsg.): Virtuelle Produktentwicklung. Vogel-Verlag, Würzburg 2013, ISBN 978-3-8343-3106-9, S. 52.
  64. Vgl. zu den Vorteilen Sandor Vajna, Christian Weber, Helmut Bley, Klaus Zeman: CAx für Ingenieure. Eine praxisbezogene Einführung. 2. Auflage. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg 2009, ISBN 978-3-540-36038-4, S. 186.
  65. Vgl. beispielsweise Sandor Vajna, Christian Weber, Helmut Bley, Klaus Zeman: CAx für Ingenieure. Eine praxisbezogene Einführung. 2. Auflage. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg 2009, ISBN 978-3-540-36038-4, S. 189.
  66. Sandor Vajna, Christian Weber, Helmut Bley, Klaus Zeman: CAx für Ingenieure. Eine praxisbezogene Einführung. 2. Auflage. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg 2009, ISBN 978-3-540-36038-4, S. 193.
  67. Reiner Anderl, Ralf Mendgen: Modelling with constraints. Theoretical foundation and application. In: Computer-Aided Design. Vol. 28, Nr. 3, Elsevier verlag, 1996, S. 155–168.
  68. Vgl. beispielsweise Günter Spur, Frank-Lothar Krause: Das virtuelle Produkt. Management der CAD-Technik. Hanser-Verlag, München/ Wien 1997, ISBN 3-446-19176-3, S. 440f.
  69. Dieter Roller: CAD. Effiziente Anpassungs- und Variantenkonstruktion. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg 1995, ISBN 3-540-58779-9, S. 51–67.
  70. Sandor Vajna, Christian Weber, Helmut Bley, Klaus Zeman: CAx für Ingenieure. Eine praxisbezogene Einführung. 2. Auflage. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg 2009, ISBN 978-3-540-36038-4, S. 233.
  71. Dieter Roller: CAD. Effiziente Anpassungs- und Variantenkonstruktion. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg 1995, ISBN 3-540-58779-9, S. 124.
  72. Sandor Vajna, Christian Weber, Helmut Bley, Klaus Zeman: CAx für Ingenieure. Eine praxisbezogene Einführung. 2. Auflage. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg 2009, ISBN 978-3-540-36038-4, S. 207ff.
  73. Dieter Roller: CAD. Effiziente Anpassungs- und Variantenkonstruktion. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg 1995, ISBN 3-540-58779-9, S. 13.
  74. Dieter Roller: CAD. Effiziente Anpassungs- und Variantenkonstruktion. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg 1995, ISBN 3-540-58779-9, S. 117.
  75. Ronald List: CATIA V5 – Grundkurs für Maschinenbauer. Bauteil- und Baugruppenkonstruktion, Zeichnungsableitung. 8. Auflage. Springer Vieweg Verlag, Berlin/ Heidelberg 2017, ISBN 978-3-658-17332-6, S. 125.
  76. Günter Spur, Frank-Lothar Krause: Das virtuelle Produkt. Management der CAD-Technik. Hanser-Verlag, München/ Wien 1997, ISBN 3-446-19176-3, S. 458ff.
  77. Sandor Vajna, Christian Weber, Helmut Bley, Klaus Zeman: CAx für Ingenieure. Eine praxisbezogene Einführung. 2. Auflage. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg 2009, ISBN 978-3-540-36038-4, S. 172.
  78. Günter Spur, Frank-Lothar Krause: Das virtuelle Produkt. Management der CAD-Technik. Hanser-Verlag, München/ Wien 1997, ISBN 3-446-19176-3, S. 50f.
  79. Sandor Vajna, Christian Weber, Helmut Bley, Klaus Zeman: CAx für Ingenieure. Eine praxisbezogene Einführung. 2. Auflage. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg 2009, ISBN 978-3-540-36038-4, S. 195.
  80. Tamer M. M. Shahin: Feature-Based Design. An Overview. In: Computer-Aided Design and Applications. Vol. 5, Nr. 5, 2008, S. 639–653.
  81. Jami J. Shah, David Anderson, Yong Se Kim, Sanjay Joshi: A Discourse on Geometric Feature Recognition From CAD Models. In: Journal of Computing and Information Science in Engineering. Vol. 1, 2001, S. 41–51.
  82. Vgl. umfassend Jami J. Shah, Martti Mäntylä: Parametric and Feature-Based CAD/CAM. Concepts, Techniques, and Applications. John Wiley & Sons, New York/ Chichester/ Brisbane/ Toronto/ Singapore 1995, S. 122ff.
  83. Günter Spur, Frank-Lothar Krause: Das virtuelle Produkt. Management der CAD-Technik. Hanser-Verlag, München/ Wien 1997, ISBN 3-446-19176-3, S. 179ff.
  84. Martin Eigner, Daniil Roubanov, Radoslav Zafirov: Modellbasierte Virtuelle Produktentwicklung. Springer Vieweg Verlag, Berlin/ Heidelberg 2014, ISBN 978-3-662-43815-2, S. 131.
  85. Ulrich Sendler: Das PLM-Kompendium. Referenzbuch des Produkt-Lebenszyklus-Managements. Springer Verlag, Berlin/ Heidelberg 2009, ISBN 978-3-540-87897-1.
  86. Gerhard Pahl: Konstruieren mit 3D-CAD-Systemen. Grundlagen, Arbeitstechnik, Anwendungen. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg, 1990, ISBN 3-540-52234-4, S. 186ff.
  87. Martin Eigner, Helmut Maier: Einstieg in CAD. Lehrbuch für CAD-Anwender. Hanser Verlag, München/ Wien 1985, ISBN 3-446-14118-9, S. 200ff.
  88. Sandor Vajna, Christian Weber, Helmut Bley, Klaus Zeman: CAx für Ingenieure. Eine praxisbezogene Einführung. 2. Auflage. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg 2009, ISBN 978-3-540-36038-4, S. 192f.
  89. Dieter Roller: CAD. Effiziente Anpassungs- und Variantenkonstruktion. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg 1995, ISBN 3-540-58779-9, S. 73ff.
  90. André Borrmann, Markus König, Christian Koch, Jakob Beetz (Hrsg.): Building Information Modeling. Technologische Grundlagen und industrielle Praxis. Springer Vieweg Verlag, Wiesbaden 2015, ISBN 978-3-540-36038-4, S. 195.
  91. José Encarnação, Wolfgang Straßer, Reinhard Klein: Graphische Datenverarbeitung 1. Gerätetechnik, Programmierung und Anwendung graphischer Systeme. 4. Auflage. Oldenbourg Verlag, München/ Wien 1996, ISBN 3-486-23223-1, S. 224ff.
  92. Sandor Vajna, Christian Weber, Helmut Bley, Klaus Zeman: CAx für Ingenieure. Eine praxisbezogene Einführung. 2. Auflage. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg 2009, ISBN 978-3-540-36038-4, S. 236ff.
  93. Sandor Vajna, Christian Weber, Helmut Bley, Klaus Zeman: CAx für Ingenieure. Eine praxisbezogene Einführung. 2. Auflage. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg 2009, ISBN 978-3-540-36038-4, S. 73f.
  94. Sandor Vajna, Christian Weber, Helmut Bley, Klaus Zeman: CAx für Ingenieure. Eine praxisbezogene Einführung. 2. Auflage. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg 2009, ISBN 978-3-540-36038-4, S. 75ff.
  95. Andreas Kalweit, Christof Paul, Sascha Peters, Reiner Wallbaum (Hrsg.): Handbuch für Technisches Produktdesign. Material und Fertigung. Entscheidungsgrundlagen für Designer und Ingenieure. 2. Auflage. Springer Verlag, Berlin/ Heidelberg 2012, ISBN 978-3-642-02641-6, S. 463ff.
  96. Günter Spur, Frank-Lothar Krause: Das virtuelle Produkt. Management der CAD-Technik. Hanser-Verlag, München/ Wien 1997, ISBN 3-446-19176-3, S. 410.
  97. Sandor Vajna, Christian Weber, Helmut Bley, Klaus Zeman: CAx für Ingenieure. Eine praxisbezogene Einführung. 2. Auflage. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg 2009, ISBN 978-3-540-36038-4, S. 241f.
  98. Thomas Jedrzejas: Aufbau historischer städtischer 3D-Szenarien für eine Nutzung unter Google Earth, basierend auf Daten von terrestrischem Laserscanning, Photogrammetrie und Archivinformationen. Diplomarbeit an der HS Bochum. Juli 2008, 3.1.2.1., 3. Absatz. (hochschule-bochum.de (Memento vom 25. Dezember 2012 im Internet Archive), PDF; 7,80 MB)
  99. DXF intern
  100. autodesk.de (Memento vom 18. Dezember 2012 im Internet Archive)
  101. Günter Spur, Frank-Lothar Krause: Das virtuelle Produkt. Management der CAD-Technik. Carl Hanser Verlag, München/ Wien 1997, ISBN 3-446-19176-3, S. 42.
  102. Michael E. Mortenson: Geometric Modeling. 3. Auflage. Industrial Press, New York 2006, S. 10.
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