Begriffe (3D-Einführung)

Der 3D-Teil führt einige neue Begriffe ein, die hier erläutert werden sollen.

3D-Bauteil

Ein 3D-Bauteil entspricht in der Nutzung einem Objekt in der 2D-Zeichnung. Es ist die kleinste Einheit, die per Mausklick gewählt und z.B. kopiert oder gedreht werden kann. Jedes 3D-Bauteil ist einem 3D-Raum zugeordnet (siehe unten). Beispiele für 3D-Bauteile sind:

Würfel

Gruppe von Extrusionen

Hohlkugelsegment

Ergebnis mehrerer Verknüpfungen

Wie diese Beispiele zeigen, können 3D-Bauteile eine sehr unterschiedliche Komplexität haben. Komplexere Bauteile setzen sich dabei aus mehreren einfachen Bauteilen zusammen, die sich üblicherweise aus 2D-Objekten herleiten. Der Würfel z.B. ist ein hochgezogenes ("extrudiertes") Quadrat, das Hohlkugelsegment ein Rotationskörper aus einer Verbindung zweier Kreisbögen:

Würfel als Extrusion

Hohlkugelsegment als Rotation

Verbunden werden diese einfachen Bauteile, indem sie entweder gruppiert oder mittels eines Operators (z.B. "Differenz" oder "Schnitt") verknüpft werden. Alternativ können sie auch als Blöcke in Bibliotheken abgelegt werden.

Die Darstellung eines 3D-Bauteils in der 2D-Zeichnung erfolgt mit Hilfe von 2D-Flächen und -Kurven, die somit problemlos auch ausgedruckt, in PDF-Dateien exportiert und in andere Dateiformate ausgegeben werden können, die keine 3D-Daten unterstützen (z.B. HP-GL/2). Für den 3D-Export steht direkt im 3D-Teil der STL- und 3MF-Export zur Verfügung. Außerdem bieten die CAD6-Exportfilter für DXF und DWG den optionalen Export von reinen 3D-Daten.

Bei Bedarf lassen sich die 3D-Bauteile auch komplett in 2D-Objekte auflösen und mit 2D-Funktionen weiterbearbeiten, und die zugrunde liegenden 2D-Konturen können wieder extrahiert werden.

3D-Raum

Ein 3D-Raum ist eine logische Menge von 3D-Bauteilen, die in die 2D-Zeichnung projiziert wird. Dazu werden der Ursprung des 3D-Raums in der 2D-Zeichnung, die gewünschte Projektionsart (z.B. "Isometrisch"), sowie die Drehung und Größe des 3D-Raums relativ zur 2D-Zeichnung bestimmt. Außerdem bestimmt der 3D-Raum die Genauigkeit der 2D-Darstellung (also die Anzahl der für die Darstellung benutzten Teilflächen) und das Verhalten der 3D-Bauteile bei Manipulation durch 2D-Funktionen. Eine Änderung am 3D-Raum (z.B. dessen Drehung mit Hilfe der Orbit-Funktion) beeinflusst die Projektion aller 3D-Bauteile, die diesem 3D-Raum zugeordnet sind, nicht jedoch die 3D-Bauteile selbst.

In einer Zeichnung können mehrere 3D-Räume definiert werden, die unabhängig voneinander bearbeitet und in die 2D-Zeichnung projiziert werden können. Zu jedem Zeitpunkt ist jeweils ein 3D-Raum aktiv. Nur Bauteile in diesem aktiven 3D-Raum können bearbeitet und miteinander verknüpft werden. Die Ansicht des jeweils aktiven Raums kann mit den Tastern im Plug-In-Fenster direkt manipuliert werden, zum Beispiel:

Rotation des Raums

Standardansicht wählen

Arbeitsebene wählen

3D-Konstruktion

Die 3D-Konstruktion ist das Äquivalent zur Hilfskonstruktion in der 3D-Welt. Es stehen Punkte, Linien und Ebenen zur Verfügung, die mit verschiedenen Befehlen erzeugt werden können. Die Objekte der 3D-Konstruktion werden mit Hilfe von 2D-Hilfskonstruktionsobjekten dargestellt, so dass sie mittels der normalen Funktionen für die Hilfskonstruktion ein- und ausgeblendet werden können.

Der Konstruktionspunkt wird als Markierung dargestellt, die Konstruktionslinie als Hilfskonstruktionsgerade plus Ausgangspunkt und die Konstruktionsebene als Hilfskonstruktionsellipse plus Ausgangspunkt. Konstruktionsebenen werden dabei so dargestellt, dass sie dann als Kreis erscheinen, wenn sie genau von oben oder unten betrachtet werden, ansonsten als entsprechend verzerrte Ellipse. Obwohl Ebenen mittels eines begrenzten Objektes (einer Ellipse) dargestellt werden, sind sie doch logisch unendlich. 3D-Konstruktionsobjekte können in den meisten Fällen anstelle von 3D-Punkten, 3D-Kanten und 3D-Flächen identifiziert werden.

Extrusion

Als "Extrusion" wird ein 3D-Bauteil bezeichnet, welches durch Hochziehen einer 2D-Fläche oder -Kurve entsteht. Die Fläche oder Kurve erhält durch die Extrusion eine "Dicke" und wird so zu einem 3D-Bauteil. Wird eine Fläche mit mehreren Konturen extrudiert, können den einzelnen Konturen nachträglich unterschiedliche Extrusionstiefen zugewiesen werden, wodurch komplexe Teile leicht aus einer einzigen Fläche erzeugt werden können.

Extrusion einer Fläche mit mehreren Konturen

Durch die Extrusion von Markierungen zusammen mit einer Fläche können im 3D-Bauteil Achsen definiert werden, auf denen später weitere 3D-Bauteile platziert werden können.

Rotation

Als "Rotation" wird ein 3D-Bauteil bezeichnet, welches durch das Drehen einer 2D-Fläche oder -Kurve um eine 2D-Rotationsachse entsteht. Das Ergebnis ist, je nachdem, ob die Rotationskontur offen oder geschlossen ist, eine Fläche oder ein Körper als 3D-Bauteil. Die Rotation kann zusätzlich durch Versatze parallel und lotrecht zur Rotationsachse erweitert werden, wodurch Körper wie Sprungfedern und Spiralen möglich werden. Durch explizite Angabe der Rotationsschritte können vieleckige Rotationskörper erzeugt werden.

Beispiele für eine Rotation

Pfad

Als "Pfad" wird ein 3D-Bauteil bezeichnet, welches durch das Verschieben einer 2D-Fläche oder -Kurve entlang eines 2D-Pfades entsteht. Das Ergebnis ist, je nachdem, ob die Pfadkontur offen oder geschlossen ist, eine Fläche oder ein Körper als 3D-Bauteil. Wird die Pfadkontur beim Verschieben entlang des Pfades zusätzlich um sich selbst rotiert, entstehen "verdrillte" Körper wie zum Beispiel Gewinde oder Federn.

Beispiele für einen Pfad

Freiformkörper

Als "Freiformkörper" wird ein 3D-Bauteil bezeichnet, welches lediglich eine lose Sammlung von 3D-Flächen ist. Ein solcher Freiformkörper kann aus mehreren Untermengen bestehen, die unterschiedliche Merkmale (vor allem Farben) haben. Er entsteht hauptsächlich durch den Import von STL-Dateien:

Freiformkörper aus STL-Import

Ein Freiformkörper kann zwar nicht weiter zerlegt werden, kann aber mit anderen Bauteilen verknüpft werden. Mit Hilfe eines Zylinders und des Differenz-Operators wurde zum Beispiel in das oben gezeigte Bauteil nachträglich eine Bohrung eingefügt:

Freiformkörper mit Bohrung

Bauteilgruppe

Als "Bauteilgruppe" wird eine Zusammenfassung mehrerer 3D-Bauteile zu einem neuen 3D-Bauteil genannt. Die Bauteilgruppe wird ab sofort als Einheit behandelt, kann aber zu einem späteren Zeitpunkt wieder in die Einzelbauteile zerlegt werden.

Falls sich die zusammengefassten Bauteile durchdringen, wird dies zwar korrekt angezeigt, aber es werden nicht wie beim Vereinigungs-Operator die überflüssigen inneren Teilflächen ermittelt und entfernt. Eine solche Bauteilgruppe ist kein mathematisch korrektes Bauteil und kann deshalb nur eingeschränkt als Teil einer Operation eingesetzt werden. Falls notwendig, muss die Gruppe aufgelöst und durch eine Vereinigung der sich durchdringenden Bauteile ersetzt werden. Eine Gruppe ist jedoch sinnvoll, um Bauteile so zusammenzufassen, dass sie untereinander korrekt sortiert dargestellt werden, ohne den hohen Rechenaufwand des Operators zu haben.

Operator

Ein "Operator" ist eine Verknüpfung mehrerer 3D-Bauteile zu einem neuen 3D-Bauteil. Es sind folgende Mengenoperationen verfügbar: Vereinigung, Differenz und Schnitt. Das Ergebnis eines solchen Operators wird als Einheit behandelt, kann aber zu einem späteren Zeitpunkt wieder in die Einzelbauteile zerlegt werden. Das folgende Bauteil wurde mittels mehrerer nacheinander angewendeter Operatoren aus einer Kugel, zwei Zylindern und zwei Extrusionen erzeugt:

Schrittweise Erzeugung eines Bauteils mittels Operatoren

Standardteil

Ein "Standardteil" ist ein vorgefertigtes 3D-Bauteil, welches parametrisch bestimmt wird. Damit lassen sich viele Bauteiltypen erzeugen, ohne den teilweise mühsamen Weg von 2D-Ausgangskonturen zum fertigen 3D-Bauteil zu gehen. Hier einige Beispiele für Standardteile:

Beispiele für Standardteile

Die Parameter der Standardteile lassen sich nachträglich jederzeit ändern, ebenso die Art des Standardteils. So kann der Radius einer Kugel verändert werden oder ein Zylinder in einen hohlen Zylinder ("Rohr") verändert werden.

3D-Block

Alle Blöcke in CAD6, die 3D-Bauteile enthalten, können als 3D-Blöcke benutzt werden. Dazu gibt es spezielle Befehle zum Einsetzen einer 3D-Blockinstanz und zum Erzeugen von reinen 3D-Blöcken. Innerhalb einer Bibliothek können 2D- und 3D-Blöcke beliebig gemischt werden. 3D-Blöcke können auch mit den normalen 2D-Befehlen als 2D-Blöcke eingesetzt werden (wodurch sie effektiv von der 3D-Welt abgekoppelt werden).

3D-Punkt

Wird bei der Abarbeitung eines Befehls die Eingabe eines 3D-Punktes verlangt, kann wahlweise ein Eckpunkt eines 3D-Bauteiles oder ein 3D-Konstruktionspunkt durch Anklicken mit der Maus identifiziert werden. Bei der Eingabe eines 3D-Punktes wird immer gefangen!

Alternativ kann die Taste für die Koordinateneingabe betätigt werden (normalerweise F8 oder EINGABE), und es erscheint ein Dialogfenster, in dem die X-, Y- und Z-Koordinaten numerisch eingegeben werden können. Sind mehrere 3D-Punkte einzugeben, ist das Dialogfenster bei der Koordinateneingabe ab dem zweiten Punkt jeweils mit den Koordinaten des vorangegangenen Punktes initialisiert, so dass die Eingabe relativer Werte durch Aufaddieren und Subtrahieren möglich ist.

Sie wussten doch hoffentlich schon, dass Sie in allen Eingabefeldern in CAD6, die eine Zahl als Eingabe erwarten, direkt Terme wie "100 + 50" oder "(200+30)/2" angeben können?!

3D-Kante

Wird bei der Abarbeitung eines Befehls die Eingabe einer 3D-Kante verlangt, kann wahlweise eine Kante eines 3D-Bauteils oder eine 3D-Konstruktionslinie durch Anklicken mit der Maus identifiziert werden. In einigen Fällen ist die Auswahl einer Konstruktionslinie nicht zulässig, da diese endlos ist und somit keine definierte Länge hat.

3D-Fläche

Wird bei der Abarbeitung eines Befehls die Eingabe einer 3D-Fläche verlangt, kann wahlweise mit der Maus auf ein 3D-Bauteil geklickt werden, um die vorderste Fläche an dieser Stelle zu identifizieren, oder in die Nähe einer 3D-Konstruktionsfläche.

Während der Auswahl einer 3D-Fläche wird der aktuelle Fangradius automatisch halbiert, d.h., Sie müssen sehr genau auf die Kontur einer Konstruktionsfläche klicken, um diese zu wählen. Dies ist notwendig, um Konflikte mit der gleichzeitig möglichen Auswahl einer 3D-Bauteilfläche (welche durch einfaches Klicken auf das Bauteil erfolgt) zu minimieren.