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CAD-Technik : Computer Aided Design. Sammelbezeichnung für Rechnerunterstützung in Planung, Entwurf und CAD-Technik Konstruktion u.Ä. Der Begriff Rechnergestützte Konstruktion oder englisch Computer Aided Design (CAD) bezeichnet eine Art „elektronisches Zeichenbrett“. Mit CAD-Programmen erstellt man nicht nur technische Zeichnungen. Mit den aufwändigeren Programmen werden zunächst einmal dreidimensionale Volumenmodelle erstellt. Daraus können zwei- oder dreidimensionale Zeichnungen und sogar bewegte Visualisierungen der Objekte abgeleitet werden. CAD-Software kommt in allen Fachbereichen, in denen Konstruktionen entwickelt werden, zur Anwendung: zum Beispiel im Anlagenbau, Maschinenbau, Schiffbau und auch in der Architektur und im Bauwesen. Mit den Volumenmodellen kann man mit Hilfe spezieller Software verschiedenste Simulationen durchführen, zum Beispiel Belastungssimulationen (Finite-Elemente-Methode) bei Bauteilen, Lichtsimulationen oder Simulationen des Innenklimas bei Gebäuden, Strömungssimulationen (Wind oder Wellen), Crashsimulationen im Fahrzeugbau und Simulationen verschiedener Fertigungsverfahren (z.

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B. Spritzgießen). Die Volumenmodelle kann man noch für viele andere Dinge wie Festigkeitsberechnungen, generativer Fertigungsverfahren und natürlich auch in der CNC-Fertigung mit Maschinen verwenden. CAD ist auch Bestandteil der computerintegrierten Produktion (CIM), bei der sich dem Entwurf die Fertigung anschließt. Moderne Programme basieren auf objektorientierten Datenbanken. Jeder Bestandteil des Designs besteht aus einem oder mehreren programmtechnischen Objekten. Änderungen und Spezifikationen sind die Parameter der Objekte. Parameter können auf Relationen mit anderen Design Aspekten beruhen und Versionen und Variationen desselben Designs verfügbar machen. Objektorientierte Datenbanken erlauben optimale Wiederverwendbarkeit von Designbestandteilen, die bestmögliche Aufzeichnung der Intention des Designers sowie die Möglichkeit schneller Adaption. Zusammen ergeben diese Vorteile das objektorientierte parametrische Modellieren \'State of the Art\'. CAD-Programme gibt es für zahlreiche verschiedene Anwendungsfälle und Betriebssysteme. Siehe dazu die Liste mechanischer CAD-Lösungen und die Liste elektronischer CAD-Lösungen. Mechanische CAD-Lösungen finden sich vor allem in den folgenden Bereichen: Architektur Vermessungswesen Raumplanung historische Rekonstruktion Anlagenbau Textilindustrie Produktdesign Schmuck Holztechnik Maschinenbau Fahrzeugbau Mechanische Simulation, Siehe auch Finite-Elemente-Methode(FEM/FEA) Verpackungsentwicklung und Stanzformenbau Ein weiteres Anwendungsgebiet ist der Entwurf von elektronischen Schaltungen. Entsprechende Programme werden oft auch unter dem Begriff ECAD zusammengefasst, insbesondere bei Anwendungen im Leiterplattenentwurf und der Installationstechnik Im Prozessverlauf einer elektrotechnischen Entwicklung für Leiterplatten stehen im Mittelpunkt: der Entwurf der Schaltung in Form eines Schaltplans, die Verifizierung der Funktion, die Simulation unter verschiedenen Toleranz-Bedingungen, z.B. mit der Software SPICE, die Erstellung von Gehäuse und Bauteilbibliotheken, die Überführung des Schaltplans in ein Layout (Leiterplatte), die Erstellung von Belichtungsmasken für die Produktion, die Ableitung von produktionswichtigen Daten wie etwa Stücklisten und Prüfplänen. Wegen der besonderen Anforderungen haben sich Spezialbereiche mit teilweise stark unterschiedlichen Entwicklungsmethoden gebildet, besonders für den computerbasierten Chipentwurf, d.h. die Entwurfsautomatisierung (EDA) für analoge oder digitale Integrierte Schaltkreise, z.B. ASICs. Hierzu verwandt ist das Design von programmierbaren Bausteinen wie Gate Arrays, GALs, FPGA und anderen Typen programmierbarer Logik Auch in der klassischen Installationstechnik finden sich zahlreiche Anwendungsbereiche für Computersoftware.

Ob große Hausinstallationen für Industrie oder öffentliche Gebäude, oder der Entwurf und die Umsetzung von SPS basierten Steuerungsanlagen für die jeweiligen Zwecke - selbst in diesem Sektor wird heute das individuelle Design der jeweiligen Anlage stark vom Computer unterstützt. Im Bereich der Mikrosystemtechnik besteht eine besondere Herausforderung darin, Schaltungsdaten mit den mechanischen Produkt-Konstruktionsdaten (CAD) zusammenzuführen und mit solchen Daten direkt Mikrosysteme herzustellen. Einfache 2D CAD-Systeme sind vektororientierte Zeichenprogramme. Zeichnungselemente sind Punkte, Linien, Linienzüge, Kreisbögen, Splines. Werkzeuge ermöglichen das Erzeugen, Positionieren, Ändern und Löschen von Zeichnungselementen. Die Arbeitsweise unterscheidet sich wenig von der klassischen Arbeit am Zeichenbrett. Wesentliche Fortschritte werden durch die Verwendung von Ebenen (Layertechnik) und die Arbeit mit vordefinierten Symbolen (etwa für Norm- und Wiederholteile) erreicht. Weiter entwickelte CAD-Systeme unterstützen die semi- oder vollautomatische Erzeugung von Bemaßungen und Schraffuren. Ein weiteres Leistungsmerkmal moderner 2D CAD Systeme ist die Verwendung von Assoziativität zwischen Zeichnungselementen, zum Beispiel zwischen Linien und Bemaßungen. Leistungsfähige CAD-Systeme stellen Programmierschnittstellen zur Erweiterung der Funktionalität oder zur anwenderspezifischen Anpassung bereit. Ein 3D CAD-System verarbeitet ein Volumenmodell des Konstruktionsobjektes. Dabei sind die folgenden Modellierungsverfahren verbreitet. Kantenmodell - dabei werden die Körperkanten durch eine mathematische Beschreibung abgebildet. Eine exakte Beschreibung der zwischen den Kanten liegenden Flächen ist in diesem Fall jedoch nur bei planaren Flächen gegeben. Flächenmodell - dabei werden die den Körper begrenzenden Flächen durch eine mathematische Beschreibung, zum Beispiel durch NURBS-Flächen beschrieben. Zusätzlich wird in der Regel noch die Topologie der Flächen, das heißt, welche Fläche grenzt an welche andere Fläche, mit abgespeichert. 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. Moderne 3D CAD-Systeme unterstützen alle 3 Modellierungsverfahren. Ein weiteres Merkmal moderner CAD-Systeme ist die weitgehende Assoziativität zwischen verschiedenen Geometrieelementen und besonders zwischen dem 3D-Objekt und der davon abgeleiteten Zeichnung. Beispielsweise kann durch Änderung des Durchmessermaßes an der Zeichnung einer Bohrung das 3D-Modell des Teiles der Baugruppe, in der das Teil verbaut ist, modifiziert werden - darüber hinaus gleichzeitig aber auch das für die Fertigung erforderliche Werkzeug. Die meisten Programme setzen auf ein eigenes Dateiformat. Das erschwert den Datenaustausch zwischen verschiedenen CAD-Programmen, weshalb es Ansätze zur Standardisierung gibt. Als Datenaustauschformat hat sich das DXF-Format als Standard für Zeichnungen weitgehend etabliert. Die überwiegende Zahl der CAD-Systeme kann DXF-Dateien lesen und schreiben, jedoch gehen dabei häufig CAD-systemspezifische Besonderheiten verloren. Es ist zwischen CAD-Systemneutralen und Systemspezifischen Datenformaten zu unterscheiden. Wesentliche CAD-Systemneutrale Datenformate sind VDAFS, IGES, SAT und STEP sowie für spezielle Anwendungen die STL-Schnittstelle. Die Datenformate im Einzelnen: VDAFS - Datenaustauschformat 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 fast allen CAD-Anwendungen als Austauschformat üblich und möglich. Löst aufgrund der besseren Einsetzbarkeit VDAFS mehr und mehr ab, ist umfangreicher und systemunabhängiger als DXF einsetzbar; STEP - ein standardisiertes Dateiaustauschformat, welches international entwickelt wurde mit dem Anspruch, auch parametrische Daten übertragen zu können. Einziges Datenformat, welches Solid bzw. Volumen fast verlustfrei und mit Parametrik (bei Solids) überträgt. Ebenfalls zur Übertragung von Zeichnungsdaten nutzbar (dort aber nicht so mächtig wie im 3D-Bereich); 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. Mit diesen 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 die Weitergabe von PCB-Daten zur Erstellung von Belichtungsfilmen und Leiterplatten hat das so genannte Gerber-Format große Bedeutung (siehe Fotografischer Film). Seit Anfang der 2000er Jahre gibt es erste Ansätze, die bis dahin immer noch zwingend notwendige Zeichnung verschwinden zu lassen. In die immer öfter vorhandenen 3D-Modellen werden von der Bemaßung über Farbe und Werkstoff alle notwendigen Angaben für die Fertigung eingebracht. Wird das 3D-Modell um diese zusätzlichen, geometriefremden Eigenschaften erweitert, wird es zum Produktmodell. Die einzelnen einheitlichen Volumenobjekte werden zu Instanzen unterschiedlicher Klassen. Dadurch können Konstruktionsregeln und Verweise zwischen einzelnen Objekten (z. B. Fenster wird in Wand verankert) realisiert werden. Bedeutung, Abgrenzung und Umfang des Begriffs: CAD wird von einzelnen CAD-Technik Hard- und Softwareanbietern der CAD-Systeme und von deren Anwendern unterschiedlich und CAD-Technik uneinheitlich interpretiert. CAD-Systeme können vollständig unterschiedliche Zielsetzungen CAD-Technik verfolgen: Sie können auf Zeichen spezialisiert sein oder nur den Entwurf unterstützen. Andere Systeme CAD-Technik umfassen beide Aspekte und ggf. zusätzlich noch andere Funktionen, wie z.B. Berechnungen. Bei CAD-Technik der Darstellung geometrischer Formen (zwei- oder dreidimensional) können die Zeichnungen oder CAD-Technik räumlichen Darstellungen auf dem Bildschirm von allen Seiten aus betrachtet und ggf. korrigiert CAD-Technik werden. CAD-Station: Dialogstation für computerunterstütztes Zeichnen/Konstruieren (z.B. CAD-Technik Bildschirmterminal). Das Fach sollte den EDV-Interessierten KT- und KW Studenten einen Überblick CAD-Technik über die Software im allgemeinen vermitteln und die Möglichkeiten für die einzelnen CAD-Technik Anwendungsgebiete wie Stahlbetonbau, Brückenbau, Tragwerkslehre, Holzbau oder Stahlbau aufzeigen. Die CAD-Technik Studierenden sollen überdies auf das Programmangebot am institut hingewiesen werden. Inhalt CAD-Technik der Lehrveranstaltung Computer Aided Design (CAD) wird zunächst als Einführung in die Hard- und Software des konstruktiven Ingenieurbaus vermittelt. In dieser LV werden die Grundlagen des Programms AutoCAD als allgemeine CAD Plattform vermittelt.