CAD: Die Bedeutung des computergestützten Designs

CAD steht für Computer-Aided Design und bezeichnet die Technologie zur Anfertigung von Entwürfen, technischen Zeichnungen und Konstruktionen. Das manuelle Konstruieren, Zeichnen und Entwerfen werden durch einen computerunterstützten und automatischen Prozess ersetzt.

CAD Grundlagen und Anwender

Konstrukteure, Architekten, Ingenieure und Bauzeichner sind dabei die Experten auf dem Gebiet der 2D- oder 3D-CAD-Programme wie AutoCAD LT oder AutoCAD. Mit diesen bekannten Lösungen können diese Baupläne entwerfen, Ideen für Konstruktionen erfassen, Konzepte durch fotorealistische Renderings bildhaft darstellen und das Verhalten eines Entwurfs unter den realen Bedingungen simulieren. Autodesk AutoCAD ist eine CAD-Software, welche vor allem Architekten, Ingenieure, Konstrukteure und Bauplaner zur Erstellung von Modellen und apodiktischen Zeichnungen verwenden. Damit bearbeiten und entwerfen diese 3D-Volumen-, Netz- und Flächenmodelle sowie 2D-Zeichnungen. Ebenso ist es möglich, dass die Zeichnungen mit Maßen, Texten, Tabellen und Symbolen ergänzt werden. Zusätzliche Apps erlauben dabei eine individuelle Anpassung. Mit diesen Programmen arbeiten die Konstrukteure weitestgehend plattformübergreifend und mobil mit den Mobil- und Web-Apps von AutoCAD.

Das Computer Aided Design ist generell jeder Entwurf, welcher mithilfe eines Computers erstellt wird. Dies kann in 3D oder 2D erfolgen. Die Entwürfe reichen dabei von Autos bis zu großen Anlagen sowie von Abwassersystemen bis zur Architektur. Hierbei ist so ziemlich alles möglich, was heutzutage gezeichnet und entworfen wird, was stets am Rechner erfolgt. Es gibt viele unterschiedliche Arten von CAD, für die einzelnen Bereiche. Dazu gehören das Ingenieurwesen, Spieldesign oder die Architektur. Dies bedeutet, dass die Konstrukteure sich auf den Gebieten gut auskennen müssen und vor allem dass wahrscheinlich für viele „Generative Design“ bzw. das „GAN Design“ von großer Bedeutung ist. Dabei handelt es sich um unterschiedliche Arten des Computer Aided Design.

In welchen Bereichen wird CAD eingesetzt?

Eine CAD-Software wie Autodesk Inventor verwendet generell komplexe Algorithmen aus der Mathematik, um Bilder in 2D und 3D auf dem Bildschirm anzuzeigen oder die Informationen für den Fertigungsprozess an eine Anlage zu senden. Die CAD-Zeichnung ist jede Zeichnung, welche mit einer CAD-Software erstellt worden ist. Diese CAD-Zeichnungen werden dabei als CAD-Datei abgespeichert. Die CAD-Zeichnung kann ebenfalls ausgedruckt werden, was meistens in 2D mit einem herkömmlichen Drucker bzw. Plotter erfolgt oder in 3D durch den Einsatz von Additive Manufacturing bzw. den 3D-Druck.

Im Bereich der Architektur wird CAD besonders häufig eingesetzt. Die Konstrukteure entwerfen und planen mit den einzelnen CAD-Tools, welche für Architekten entwickelt worden sind. Diese realisieren die Ideen von einem ersten Entwurf bis hin zum genauen Bauplan, was dabei in einer durchgängigen Umgebung der Software erfolgt.

Im Ingenieurhochbau wird CAD ebenfalls eingesetzt. Dazu werden spezielle BIM-Lösungen (Building Information Modeling) verwendet, welche Planern, Bauzeichnern, Bauunternehmen und Statikern dabei helfen, Entwurf, Bau, Verwaltung und die Planung von Gebäuden zu optimieren, die Zusammenarbeit zwischen den einzelnen Abteilungen zu verbessern und Fehler zu reduzieren. Dazu gibt es spezielle Schulungen und Lernhilfen für die CAD-Werkzeuge.

Tiefbauingenieure verwenden die BIM-Methodik ebenfalls. Diese erleichtert die Planung für Infrastruktur und den Tiefbau. Hierbei nutzen die Konstrukteure vernetzte und intelligente Arbeitsabläufe, um die Qualität bei der Planung zu verbessern, die Kosten zu senken und die Produktivität zu steigern. Bauunternehmer erfassen mithilfe von CAD die Baustelle auf digitale Art und Weise und vernetzen damit die Projektdaten. Dies reicht vom Bauplan über die -ausführung bis hin zur Übergabe eines fertigen Gebäudes.

Die Bedeutung von 3D-CAD

3D-CAD bzw. die dreidimensionale computergestützte Konstruktion ist eine Technik für Entwicklung und Konstruktion, bei welcher das manuelle Zeichnen durch den automatischen Prozess ersetzt wird. Hierbei werden die dargestellten Objekte dreidimensional erstellt. Beim 2D-CAD wird aus den einfachen Objekten wie Kreis, Gerade, Ellipse, Polygon, Spline oder Polylinie ein zweidimensionales und vektororientiertes Objekt erstellt. Durch die Maße, die Beschriftung, den Linientyp, der Linienbreite sowie der Auswahl der Farbe können im 2D-CAD sämtliche Möglichkeiten in digitaler Form durchgesetzt werden, die zuvor per Hand auf einem Reißbrett erstellt wurden. Dabei werden die zweidimensionalen Objekte durch Vektoren mathematisch beschrieben. Nach den geltenden Regeln der Trigonometrie werden eine Draufsicht, eine Seitenansicht sowie eine Vorderansicht gezeichnet. Auf diese Weise werden die Formen als 2D-Grafiken dargestellt, indem diese aus jenen Winkeln betrachtet werden.

Bei einer 3D-Modellierung mit 3D-CAD-Software werden die einzelnen Objekte in dreidimensionaler Form gespeichert und aufgebaut. Hierdurch erlauben diese einerseits eine naturgetreue Darstellung und eine verbesserte räumliche Vorstellung eines Körpers durch die Modellierung.