Technische Darstellung, Konstruktion und CAD
Du hast einen Winkelhalter entworfen und willst ihn in der Werkstatt bauen lassen. Ein Foto zeigt nicht, wie dick die Platte ist und wo das Loch sitzt. Mit Worten beschrieben, sieht sich jeder eine andere Form vor.
Darum gibt es in der Technik eine eigene Zeichensprache: eindeutig, maßgenau und genormt. Du lernst, einen Körper in Ansichten und räumlich zu zeichnen, ihn zu bemaßen, am Computer zu konstruieren und alles zu dokumentieren.
Normen und Linienarten
Eine Norm legt fest, wie etwas einheitlich gemacht wird. DIN ist die Norm des Deutschen Instituts für Normung, ISO gilt international. Für technische Zeichnungen legen Normen zum Beispiel die Linienarten fest:
| Linie | Aussehen | Bedeutung |
|---|---|---|
| Volllinie breit | durchgezogen, dick | sichtbare Körperkanten |
| Strichlinie schmal | kurze Striche | verdeckte Kanten |
| Strichpunktlinie schmal | lange Striche, dazwischen ein Punkt | Mittellinien und Symmetrieachsen |
| Volllinie schmal | durchgezogen, dünn | Maßlinien und Maßhilfslinien |
Eine breite Linie ist etwa doppelt so dick wie eine schmale.
Mehrtafelprojektion
Eine einzelne Ansicht zeigt nur zwei der drei Richtungen Breite, Höhe und Tiefe. Bei der Mehrtafelprojektion zeichnest du deshalb mehrere Ansichten desselben Körpers, jeweils senkrecht von einer Seite betrachtet. Üblich sind drei, in der in Europa üblichen Anordnung:
- Vorderansicht (Ansicht von vorn): zeigt Breite und Höhe. Du wählst die Seite, die am meisten von der Form zeigt.
- Draufsicht (Ansicht von oben): zeigt Breite und Tiefe. Sie steht unter der Vorderansicht.
- Ansicht von links (Seitenansicht): zeigt Tiefe und Höhe. Sie steht rechts neben der Vorderansicht.
Die Breite liegt in Vorderansicht und Draufsicht genau untereinander, die Höhe in Vorderansicht und Seitenansicht nebeneinander. So überträgst du Maße von einer Ansicht in die andere. Sichtbare Kanten zeichnest du breit, verdeckte als Strichlinie.
Der Winkelhalter in drei Ansichten
Der Winkelhalter in drei Ansichten
Der Winkelhalter hat eine Grundplatte, 60 mm breit, 40 mm tief und 10 mm dick. An der hinteren Kante steht auf der Platte eine Wand, 60 mm breit, 10 mm tief und 30 mm hoch. Die Gesamthöhe ist 40 mm. In der Platte sitzt eine senkrechte Bohrung mit 10 mm Durchmesser, ihr Mittelpunkt liegt 30 mm von der linken und 15 mm von der vorderen Kante. Wie sehen die drei Ansichten aus?
| Ansicht | Umriss | Linien im Inneren |
|---|---|---|
| Vorderansicht | Rechteck, 60 mm breit, 40 mm hoch | Eine waagerechte Volllinie in 10 mm Höhe (Oberkante der Platte vor der Wand). Zwei senkrechte Strichlinien zwischen 0 und 10 mm Höhe, 25 mm und 35 mm von links: die verdeckte Bohrung. |
| Draufsicht | Rechteck, 60 mm breit, 40 mm tief | Eine waagerechte Volllinie 10 mm unter der oberen Kante (Vorderkante der Wand). Ein Kreis mit 10 mm Durchmesser, Mittelpunkt 30 mm von links und 15 mm von der unteren Kante. |
| Ansicht von links | L-Form, 40 mm breit, 40 mm hoch: links die Wand (10 mm breit), unten die Platte (10 mm hoch) | Zwei senkrechte Strichlinien zwischen 0 und 10 mm Höhe, 20 mm und 30 mm von der linken Kante: die verdeckte Bohrung. |
In Draufsicht und Ansicht von links liegt die Rückseite des Körpers zur Vorderansicht hin. Darum steht die Wand in der Draufsicht oben und in der Ansicht von links links.
Isometrie
Die Isometrie zeigt einen Körper in einem einzigen räumlichen Bild. Du zeichnest drei Achsen: eine senkrecht für die Höhe und zwei, die im Winkel von 30° zur Waagerechten nach rechts und nach links ansteigen, für Breite und Tiefe. Je zwei Achsen schließen 120° ein.
Regeln: Längen trägst du auf allen drei Achsen im gleichen Maßstab ab. Parallele Kanten bleiben parallel. Rechte Winkel erscheinen als 60° oder 120°. Kreise werden zu Ellipsen. Zeichne erst die Grundfläche, dann die Höhe, zuletzt Einzelheiten. Verdeckte Kanten lässt man meist weg. Anders als bei der Zentralperspektive werden Kanten nach hinten nicht kürzer.
Bemaßung und Beschriftung
Maße gehören so in die Zeichnung, dass man das Teil ohne Rechnen herstellen kann. Eine Bemaßung besteht aus:
- Maßlinie: schmale Linie parallel zur bemaßten Kante, mit Maßpfeilen an den Enden
- Maßhilfslinien: schmale Linien von den Körperkanten aus, die die Maßlinie begrenzen
- Maßzahl: steht über der Maßlinie, in Millimetern ohne Einheit. Vor einem Durchmesser steht Ø, vor einem Radius R.
Regeln: Jedes Maß steht nur einmal in der Zeichnung. Es steht in der Ansicht, in der die Form am besten zu erkennen ist. Maßlinien sollen sich nicht kreuzen, kleine Maße liegen innen, große außen.
Zur Beschriftung gehört ein Schriftfeld in der Ecke der Zeichnung. Es nennt zum Beispiel Benennung, Werkstoff, Maßstab, Datum und Namen. Texte schreibt man in Normschrift, damit sie gut lesbar sind.
Maßstab
Der Maßstab sagt, wie sich eine Länge in der Zeichnung zur wirklichen Länge verhält. Man schreibt Zeichnung : Wirklichkeit. Bei 1:1 ist die Zeichnung so groß wie das Teil. Bei 1:2 ist sie halb so groß (Verkleinerung), bei 2:1 doppelt so groß (Vergrößerung). Üblich sind zum Beispiel 1:2, 1:5, 1:10, 2:1 und 5:1.
Die Maßzahl gibt immer das wirkliche Maß des Teils an, auch wenn die Zeichnung verkleinert oder vergrößert ist.
Maßstab anwenden
Maßstab anwenden
Der Winkelhalter ist 60 mm breit. Wie lang zeichnest du die Breite bei 1:2 und bei 2:1, und welche Maßzahl schreibst du jeweils an?
Bei 1:2 ist die Zeichnung halb so groß: 60 : 2 = 30 mm.
Bei 2:1 ist sie doppelt so groß: 60 · 2 = 120 mm.
In beiden Fällen steht die Maßzahl 60 an der Maßlinie, denn sie nennt das wirkliche Maß.
Technische Dokumentation und Kommunikationsmittel
Je nach Zweck und Empfänger wählst du ein anderes Kommunikationsmittel:
| Mittel | Wofür | Eigenschaften |
|---|---|---|
| Skizze | Ideen schnell festhalten | freihändig, nicht maßstäblich, mit wichtigen Maßen |
| Zeichnung (Einzelteil) | Ein Teil wird hergestellt | genormt, maßstäblich, bemaßt, mit Schriftfeld |
| Zusammenbauzeichnung | Wie Teile zusammengesetzt werden | Teile in Einbaulage, jedes mit einer Positionsnummer |
| Stückliste | Alle Teile im Überblick | Tabelle mit Position, Menge, Benennung, Werkstoff und Maßen |
Die Positionsnummern der Zusammenbauzeichnung führen zur Stückliste. Beispiel: Position 1, Menge 1, Winkelhalter, Aluminium, 60 × 40 × 40. Position 2, Menge 1, Rundstab, Stahl, Ø 8 × 80. Dazu kommen Modell oder Prototyp, Schaltplan, Diagramm, Foto, CAD-Datei und Präsentation. Die Werkstatt braucht Zeichnung und Stückliste, ein Kunde eher ein Bild oder Modell. Normorientiert darstellen heißt, sich an Linienarten, Bemaßungsregeln, Maßstäbe und Schriftfeld zu halten.
3D-CAD und 3D-Modellierung
CAD steht für Computer-Aided Design, rechnergestütztes Konstruieren. Du baust das Teil als 3D-Modell im Computer, zum Beispiel in Programmen wie Tinkercad oder FreeCAD. Zwei Wege:
- Aus Grundkörpern wie Quader, Zylinder, Kegel, Kugel und Pyramide. Du kombinierst sie: Vereinigen macht aus zwei Körpern einen, Abziehen schneidet einen Körper aus einem anderen heraus (Aussparung, Bohrung), beim Schnitt bleibt nur der gemeinsame Teil.
- Aus Skizzen: Du zeichnest eine flache Kontur mit Maßen auf eine Ebene und ziehst sie in die Tiefe (Extrudieren) oder drehst sie um eine Achse.
Objektparameter sind die Größen eines Objekts: Länge, Breite, Höhe, Durchmesser und Lage. Änderst du einen Parameter, passt sich das Modell an.
Das Modell konstruierst du in wirklicher Größe, also im Maßstab 1:1. Die Ansicht schaltest du oft zwischen Perspektive und paralleler Darstellung um. Die Zentralperspektive wirkt wie ein Foto: Parallele Kanten, die nach hinten laufen, treffen sich in einem Fluchtpunkt, und Fernes wird kleiner. Die parallele Darstellung gleicht der Isometrie und eignet sich zum Prüfen von Maßen.
Den Winkelhalter in CAD konstruieren
Den Winkelhalter in CAD konstruieren
Konstruiere den Winkelhalter aus Grundkörpern (Platte 60 × 40 × 10 mm, Wand 60 × 10 × 30 mm, Bohrung mit 10 mm Durchmesser durch die Platte) und berechne sein Volumen.
Schritte: Quader 1 mit 60 × 40 × 10 mm ist die Platte. Quader 2 mit 60 × 10 × 30 mm setzt du auf die Platte an die hintere Kante. Beide vereinigst du. Dann stellst du einen Zylinder mit 10 mm Durchmesser und mindestens 10 mm Höhe an den Mittelpunkt (30 mm von links, 15 mm von vorn) und ziehst ihn ab.
Volumen: Quader 1: 60 · 40 · 10 = 24 000 mm³. Quader 2: 60 · 10 · 30 = 18 000 mm³. Zusammen 42 000 mm³, das sind 42 cm³.
Die Bohrung hat einen Radius von 5 mm: π · 5² · 10 ≈ 785 mm³. Das Volumen des Halters ist etwa 42 000 − 785 = 41 215 mm³, also rund 41 cm³.
Die Maßzahl ist die gezeichnete Länge
Die Maßzahl ist die gezeichnete Länge
„Die Zeichnung ist im Maßstab 1:2, also schreibe ich die halbierte Länge an die Maßlinie.“
An die Maßlinie gehört immer das wirkliche Maß des Teils. Der Maßstab steht im Schriftfeld. Wer die Zeichnung liest, rechnet nicht um.
Isometrie ist dasselbe wie Perspektive
Isometrie ist dasselbe wie Perspektive
„Die Isometrie zeigt, was weiter hinten liegt, kleiner, so wie auf einem Foto.“
In der Isometrie sind gleich lange Kanten auch im Bild gleich lang, egal wie weit hinten sie liegen. Nur die Zentralperspektive verkleinert Fernes.
Zusammenfassung
Normen sorgen dafür, dass technische Zeichnungen einheitlich gelesen werden. Sichtbare Kanten sind breite Volllinien, verdeckte Strichlinien, Mittellinien Strichpunktlinien.
Die Mehrtafelprojektion zeigt einen Körper in Vorderansicht, Draufsicht (darunter) und Ansicht von links (rechts daneben).
Die Isometrie zeigt den Körper räumlich mit drei Achsen, die je 120° einschließen. Längen bleiben auf allen Achsen gleich.
Maßlinie, Maßhilfslinien und Maßzahl bilden die Bemaßung. Jedes Maß steht einmal, und die Maßzahl nennt das wirkliche Maß.
Der Maßstab setzt Zeichnungslänge und wirkliche Länge ins Verhältnis. 1:2 verkleinert, 2:1 vergrößert.
Skizze, Zeichnung, Zusammenbauzeichnung und Stückliste dokumentieren ein Produkt. Das Kommunikationsmittel richtet sich nach dem Empfänger.
In 3D-CAD baust du ein Modell aus Grundkörpern oder Skizzen. Parameter steuern die Maße, die Perspektive ändert nur die Darstellung.
Übungen
Wo steht in der in Europa üblichen Anordnung die Draufsicht?
Ein Bauteil ist 250 mm lang. Du zeichnest es im Maßstab 1:5. Wie lang ist die Strecke in der Zeichnung, in Millimetern?
Eine Schraube ist in einer Zeichnung im Maßstab 5:1 mit 40 mm Länge gezeichnet. Wie lang ist die Schraube wirklich, in Millimetern?
Ein Körper entsteht, indem man aus einem Quader mit 80 mm × 50 mm × 10 mm einen Quader mit 20 mm × 50 mm × 10 mm abzieht. Wie groß ist sein Volumen in Kubikzentimetern?
Eine Werkstatt soll den Winkelhalter herstellen. Welche Unterlagen schickst du, und warum reicht ein Foto nicht?