Benutzer:Mannlich/Spielwiese

CAD

CAD wird in den vielfältigsten Bereichen eingesetzt. Geanuso vielfältig ist das Verständnis, was CAD ist. Ein Architekt hat andere Ansichten zu CAD als ein Maschinenbauer. Ebenso sind die Ansichten zu CAD oftmals abhängig von dem Programm, daß in der Praxis eingesetzt wird.

3D-CAD

Die mit 3D-CAD gelöste Aufgabe ist wesentlich anspruchsvoller, als in einer Ebene zu zeichnen, wie es mit 2D-CAD gemacht wird. Im Computer wird ein virtuelles Modell eines dreidimensionalen Objektes erzeugt. Dabei geht es längst nicht mehr darum, nur dessen Geometrie, sondern möglichst viele seiner Eigenschaften zu simulieren. Beim sogenannten Körper-Modell hat das Objekt ein Volumen mit physikalischen Eigenschaften wie zum Beispiel Dichte, Elastizitätskoeffizient, zulässige Verformungs- und Bruchspannung, thermische und elektrische Leitfähigkeit und thermischer Ausdehnungskoeffizient. Es hat eine Oberfläche mit einer Struktur und optischen Eigenschaften. Ein entsprechendes Objekt lässt sich virtuell wiegen, elastisch, plastisch und thermisch verformen. Seine Geometrie und seine Materialeigenschaften sind die Vorgaben zum Beispiel für ein Finite-Elemente-Programm, mit denen es bezüglich Verformung und Bruch untersucht wird. Man kann es beleuchten und seine optischen Eigenschaften dabei erkennen.

Ein Zwischenschritt ist das sogenannte Flächen-Modell. Es ist unentbehrlich und wurde vervollkommnet für Anwendungsfälle, bei denen die Oberflächen-Form eines Gegenstandes primär wichtig ist. Bei Automobilen sind es die von der Ästhetik und vom momentanen Geschmack bestimmten ziemlich beliebigen Formen der Karosserie-Bleche, bei Flugzeugen die aus strömungstechnischen Optimierungen stammenden Formen der Flügel- und Rumpf-Bleche, die auch meistens keine mit bekannten Flächen-Gleichungen beschreibbare Formen haben. Das Flächen-Modell ist als Blechmodell vorstellbar, hat aber wie das Drahtmodell auch keine Masse. Seine Objekte sind lediglich geometrische Flächen.

Volumen-Modelle werden in der Regel aus einfachen Grundkörpern (Quader, Pyramide, Zylinder, Kegel, Kugel, Torus) zusammen gesetzt, was durch die Möglichkeit ihrer Booleschen Verknüpfung begünstigt wird. Zum Beispiel kann ein liegendes Dreikant-Prisma mit einem vertikalen Quader vereinigt werden, wenn ein Schornstein aus einem Hausdach herausragen soll. Durch Bewegen einer ebenen Kontur auf einer zur Ebene senkrechten Linie (sogenannte Extrusion oder Rotation) lassen sich ebenfalls Grundkörper gewinnen (ein Sonderfall ist der Torus: ein Kreis wird auf einem Kreis bewegt).

Entwicklung der Modellierungsverfahren

Modellierungsverfahren (nach steigender Komplexität)

Prinzip	Beschreibung
Kantenmodell / Drahtmodell	dabei werden die Körperkanten als gedachte Drahtgeometrie durch eine mathematische Beschreibung abgebildet. Häufig bildet das Drahtmodell die Basis für die Erstellung des Flächenmodells. Gedanklich spannt man ein Netz oder etwas Stoff über die Körperkanten bzw. den Stützdraht und erhält so das Flächenmodell.
Flächenmodell	Die den Körper begrenzenden Flächen werden durch eine mathematische Beschreibung, zum Beispiel durch NURBS-Flächen, beschrieben. Zusätzlich wird in der Regel noch die Topologie der Flächen mit abgespeichert, das heißt, welche Fläche an welche andere Fläche grenzt.
Volumenmodell	Neben den beschreibenden Flächen eines Körpers wird die Information gespeichert, auf welcher Seite der jeweiligen Fläche sich Materie befindet, d. h. die Fläche ist eine Begrenzungsfläche eines Volumens. Die Volumenbeschreibung dient zur Feststellung von Durchdringungen sowie zur Volumenbestimmung eines dargestellten Körpers.
Körpermodell	Ein technologisches Modell, das alle anderen Modelle vereinigt und zusätzliche Information bezüglich des Werkstoffes und der Oberflächenbeschaffenheit hält. Ein Körpermodell besteht also aus Kanten, Flächen, dem dazugehörigen Volumen und nicht-geometrischen Informationen.
Parametrisches Modell	Hier werden Volumen, Körper, Flächen und Bedingungen/Beziehungen assoziativ durch Parameter gebildet. Dadurch wird der Charakter eines Modells zu einem neuen zusammengesetzten Parameter gebildet, wodurch das Modell selbst parametrisiert wird. Eine einmal konstruierte Schraube kann so, nur durch Veränderung z.B. des Parameters Gewindedurchmesser sofort beliebig große fertige Schrauben generieren. Das spart enorm Zeit, Speicherplatz und erlaubt zusätzlich effiziente (parametrisierte) Normteilbibliotheken.
Konstruktionshistorie	Das Konstruktionsobjekt wird durch eine Reihe von Konstruktionsschritten (wie zum Beispiel Vereinen, Schneiden) aus Grundgeometrien wie Quader, Zylinder, Kegel, hergeleitet. Die Reihenfolge der Konstruktionsschritte sowie die geometrischen Parameter der Grundkörper werden gespeichert. Ein wesentlicher Vorteil des history-basierten Modellierens ist die hohe Flexibilität. Durch Änderungen an den einzelnen Konstruktionsschritten kann die Geometrie auch im Nachhinein vielfältig geändert werden, wenn die Konstruktionslogik der Erstellungslogik im CAD-System folgt.

Kommentar

zu Entwicklung der Modellierungsverfahren

• Der Abschnitt heiß "Entwicklung der Modellierungsverfahren". Leider wird in dem gesammten Abschnitt keine Entwicklung dargestellt. Es werden nur sogenannte Modellierungsverfahren aufgezählt und erläutert aber keine Entwicklung von nach Dargestellt. Diese Verfahren wurden teilweiße parallel euntwickelt und existieren noch immer Parallel.
• In der Überschrift der Tabelle heißt es Modellierungsverfahren. Die einzelnen Verfahren in der Tabelle haben keine Namen sondern nur Prinzipien. Die Prinzipien heißen fast alle durchgehende Modelle. Ließt man die Beschreibung zu den Prinzipen, so findet man nicht die Beschreibung eines Verfahrens sondern der unter Prinzipien aufgeführten Modelle. Eine durchgehende Verwendung der Begriffe ist in der Tabelle nicht ersichtlich. Die Tabelle spricht von Modellen, die Überschrift von Verfahren.

• Zu der Tabelle heißt es "Modellierungsverfahren (nach steigender Komplexität)"
  • Die ersten drei Modelle sind reine Geometriemodelle, das vierte Modell eine Geometriemodell mit Parametern. Die Komplexität steigt von Kanten über Flächen und Volumen zu Körpermodellen (Volumen mit Parametern), die Komplexitätssteigerung ist nachvollziehbar.
  • Nicht nachvollziehbar ist warum ein Modell, das nur aus Parametern besteht, komplexer ist als die vorherigen. Das Modell funktioniert nach einem ganz anderen Prinzip als die vorher genannten.
  • Als oberstes steht dann wieder ein reines Volumenmodell (Konstruktionshistorie). Da das Körpermodell aus der Geometrie und Materialparametern besteht, ließe sich dieses auch auf der Basis der Konstruktionshistorie (CSG) verwirklichen. Dies stünden dann über der reinen Konstruktionshistorie.
  • Die steigende Komplexität nach dem 4. Modell ist nicht ganz nachvollziehbar (wenn sie auch richtig sein könnte).

Korrektur

Entwicklung der Datenmodelle

Modellierungsverfahren (nach steigender Komplexität)

Modell	Beschreibung	Modell	Beschreibung
Kantenmodell / Drahtmodell	dabei werden die Körperkanten als gedachte Drahtgeometrie durch eine mathematische Beschreibung abgebildet. Häufig bildet das Drahtmodell die Basis für die Erstellung des Flächenmodells. Gedanklich spannt man ein Netz oder etwas Stoff über die Körperkanten bzw. den Stützdraht und erhält so das Flächenmodell.
Flächenmodell	Die den Körper begrenzenden Flächen werden durch eine mathematische Beschreibung, zum Beispiel durch NURBS-Flächen, beschrieben. Zusätzlich wird in der Regel noch die Topologie der Flächen mit abgespeichert, das heißt, welche Fläche an welche andere Fläche grenzt.
Volumenmodelle
B-rep	Neben den beschreibenden Flächen eines Körpers wird die Information gespeichert, auf welcher Seite der jeweiligen Fläche sich Materie befindet, d. h. die Fläche ist eine Begrenzungsfläche eines Volumens. Die Volumenbeschreibung dient zur Feststellung von Durchdringungen sowie zur Volumenbestimmung eines dargestellten Körpers.	Konstruktionshistorie	Das Konstruktionsobjekt wird durch eine Reihe von Konstruktionsschritten (wie zum Beispiel Vereinen, Schneiden) aus Grundgeometrien wie Quader, Zylinder, Kegel, hergeleitet. Die Reihenfolge der Konstruktionsschritte sowie die geometrischen Parameter der Grundkörper werden gespeichert. Ein wesentlicher Vorteil des history-basierten Modellierens ist die hohe Flexibilität. Durch Änderungen an den einzelnen Konstruktionsschritten kann die Geometrie auch im Nachhinein vielfältig geändert werden, wenn die Konstruktionslogik der Erstellungslogik im CAD-System folgt.
Körpermodell	Ein technologisches Modell, das alle anderen Modelle vereinigt und zusätzliche Information bezüglich des Werkstoffes und der Oberflächenbeschaffenheit hält. Ein Körpermodell besteht also aus Kanten, Flächen, dem dazugehörigen Volumen und nicht-geometrischen Informationen.
Parametrisches Modell	Hier werden Volumen, Körper, Flächen und Bedingungen/Beziehungen assoziativ durch Parameter gebildet. Dadurch wird der Charakter eines Modells zu einem neuen zusammengesetzten Parameter gebildet, wodurch das Modell selbst parametrisiert wird. Eine einmal konstruierte Schraube kann so, nur durch Veränderung z.B. des Parameters Gewindedurchmesser sofort beliebig große fertige Schrauben generieren. Das spart enorm Zeit, Speicherplatz und erlaubt zusätzlich effiziente (parametrisierte) Normteilbibliotheken.