Was ist CAD? 11 Dinge die du mit einem CAD-Programm tun kannst!

Das Zeichnen mit Bleistift, Lineal und Winkelmesser gehört der Vergangenheit an. Heute stehen Ingenieuren, Technikern und Makern moderne CAD-Programme zur Verfügung.

Doch was genau ist CAD? Und was kannst du mit einem CAD-Programm alles anstellen?

Ich beantworte dir diese Fragen in diesem Artikel und zeige dir, warum du ein CAD-Programm erlernen solltest!

Und eine gute Nachricht bereits vorweg: Mit Open Source Programmen ist das sogar kostenlos.

Was ist CAD?

CAD steht für Computer Aided Design und lässt sich am besten mit computergestütztes Konstruieren übersetzen.

Mit Hilfe eines Computers und entsprechender Software können Entwürfe, Modelle, Konstruktionen und technische Zeichnungen erzeugt werden.

Eine klare Abgrenzung des Begriffes CAD ist oft nicht ganz einfach, da moderne CAD Programme in der Regel noch viele weitere Funktionen wie Berechnungen, Simulationen und Tools zur Fertigungsvorbereitung bereitstellen.

Im klassischen Sinne ist CAD das Erzeugen und Darstellen von Körpern, Flächen und Linien.

Erste CAD Software und heutige 3D-CAD Programme

Die erste CAD-Software programmierte Ivan Sutherland während seiner Doktorarbeit am MIT im Jahre 1962. Im daraus resultierenden Programm „Sketchpad“ konnten einfache Skizzen erstellt und verändert werden.

Heute existieren eine Vielzahl an CAD-Programmen für unterschiedlichste Bereiche mit entsprechenden spezifischen Funktionen. Dabei haben sich sogenannte 3D-CAD Programme durchgesetzt, mit denen der Anwender dreidimensionale Objekte erstellen kann.

Neben den zahlreichen kommerziellen Programmen, welche du unter anderem bei Solidline* findest, existieren auch OpenSource Lösungen, welche kostenlos und frei zugänglich sind. Als Beispiel sei an dieser Stelle das Programm FreeCAD genannt.

11 Dinge die du mit einem CAD-Programm tun kannst

Du überlegst ein CAD-Programm zu erlernen? Bist aber noch nicht sicher was du dann damit anstellen kannst?

Natürlich kannst du dir erstmal Bleistift, Lineal und Winkelmesser sparen! Aber im Ernst: Mit Hilfe eines CAD-Programms erzeugst du dir ein digitales 3D-Modell. Und mit diesem kannst du einiges anfangen: 

Visualisierung

Du kannst das erzeugte Modell in allen 3 Raumrichtungen anzeigen und betrachten. Bei sehr komplexen Bauteilen siehst du so schon bestimmte Schwachstellen und bekommst eine viel bessere Vorstellung über das Aussehen des Bauteils. 

Bei Baugruppen kannst du prüfen ob es zu Kollisionen zwischen Bauteilen kommt. Damit kannst du schon vor der Fertigung mögliche Fehler erkennen und beheben. Und in der Folge hohe Kosten sparen.

Es können Abstände und Maße im Bauteil sehr einfach gemessen werden.

Durch integrierte Renderingfunktionen kannst du das Bauteil sehr realistisch darstellen. Die realistische Darstellung kann so beispielsweise für Werbezwecke genutzt werden.

Zeichnungen

Aus dem erstellten 3D-Modell bzw. der Baugruppe kannst du eine technische Zeichnung ableiten. Gerade bei komplexeren Geometrien oder großen Baugruppen ist die Erstellung der Zeichnung auf konventionelle Art sehr herausfordernd.

Das CAD Programm erstellt automatisch Ansichten, Schnitte, Details und vieles mehr.

Die Zeichnungserstellung unterscheidet sich dabei fundamental von klassischen 2D Zeichenprogrammen oder dem Zeichnen mittels Bleistift, Lineal und Winkelmesser. Die Erstellung erfolgt nämlich durch Computerroutinen und ist somit deutlich einfacher und weniger fehleranfällig.

Stücklisten

Hast du eine Baugruppe erstellt, besteht die Möglichkeit dir automatisch eine Stückliste zu generieren. Damit werden alle verbauten Bauteile und Normteile wie Schrauben, Muttern und Unterlegscheiben erfasst und übersichtlich dargestellt. Masse, Anzahl und Material der einzelnen Bauteile sind als Information in der Stückliste enthalten. Mit der Stückliste siehst du übersichtlich alle benötigten Teile für dein Produkt.

Eigenschaftenberechnung

Dem erstellten digitalen 3D-Modell können weitere Eigenschaften zugeordnet werden. So kannst du dem Bauteil beispielsweise ein Material zuordnen. Durch das 3D-Modell werden so wichtige Größen wie Masse des Bauteils, Trägheitsmoment oder Schwerpunkt ganz einfach bestimmt. Auch hier werden wieder geeignete Routinen genutzt und der Nutzer kann sich quasi per Knopfdruck die genannten Größen anzeigen. Dadurch kann die Prüfung von wichtigen Eigenschaften bereits im Entwurf stattfinden.

3D-Druck

Du kannst aus deinem 3D-Modell ein reales Objekt erzeugen. Mit Hilfe des 3D-Drucks ist das möglich! Heutzutage geht das sehr simpel: Aus dem CAD-Programm exportierst du dein Modell in ein druckfähiges Format (meist .stl-Datei). Mit Hilfe eines Slicer-Programms erzeugst du dann den Maschinencode und schon kann der 3D-Drucker los legen. Beim Erstellen des 3D-Modells solltest du allerdings bestimmte Konstruktionsregeln beachten.

CAM

Mit Hilfe von Computer Aided Manufacturing (CAM) kannst du anhand der 3D-Modelle Maschinencode für Fertigungsmaschinen (Fräsmaschinen, Drehmaschinen, Plasmaschneiden, Laserschneiden, Wasserstrahlschneiden,…) erzeugen. Die CAM-Funktion ist in vielen modernen CAD-Programmen integriert. Somit müssen keine Geometriedaten aus einer Zeichnung mehr abgeschrieben werden. Das reduziert mögliche Fehlerquellen enorm.

Festigkeitsanalysen

Du bist dir unsicher ob deine Konstruktion auch den Belastungen standhält? In modernen CAD-Programmen stehen dir numerische Berechnungsmetoden (FEM- Finite Elemente Methode) zur Verfügung. Damit kannst du die auftretenden Spannungen im Bauteil auswerten oder eine Eigenfrequenzanalyse durchführen. Du kannst so das Bauteil optimal auslegen und möglichen Schäden vorbeugen.

Strömungsberechnungen

Einige CAD-Programme ermöglichen sogar Strömungssimulationen. Damit kannst du das Strömungsbild berechnen und dir beispielsweise die Geschwindigkeit und den Druck an jeder Stelle auswerten lassen. Du kennst vor Fertigungsbeginn den Druckverlust deines Bauteils und kannst entsprechende Anpassungen noch einarbeiten. Zugegeben, die beiden Berechnungsmöglichkeiten der Festigkeit und der Strömung sind etwas für fortgeschrittene Nutzer. Aber sie zeigen die heutigen Möglichkeiten moderner CAD-Programme auf.

Datenmanagement

Wir kommen nochmal zum Thema Zeichnen mit Bleistift, Lineal und Winkelmesser zurück. Nichts ist ärgerlicher als wenn der Radiergummi ran muss, um bestimmte Änderungen wieder rückgängig zu machen.

Mit einem Datenmanagementsystem passiert dir so etwas nicht. Du kannst deine erstellten Modelle in einer neuen Version speichern. Später kannst du die alte Versionen jederzeit wieder herstellen. Auch hilft dir so ein System bei der Verwaltung deiner Daten. Einige CAD-Programme bringen heute schon ein solches System mit oder können durch geeignete Programme damit ergänzt werden.

Arbeiten im Team

Durch ein Datenmanagementsystem kannst du heute auch mit mehreren Leuten an einem Projekt arbeiten. Auch das ist am Reißbrett nur sehr begrenzt möglich. In deinem Verwaltungssystem siehst du so wer an welcher Datei arbeitet und wer wann welche Änderungen vorgenommen hat.

Normbauteile

Am Reißbrett musste jedes Teil wieder neu gezeichnet werden. Moderne CAD-Programme sind an eine Bauteilbibliothek angebunden. Dadurch brauchst du Normteile wie Schrauben, Muttern, Scheiben, etc. nicht mehr neu erstellen, sondern kannst sie einfach in dein Projekt importieren. Auch kannst du eigene erstellte Bauteile in anderen Projekten jederzeit wieder verwenden!

Fazit: CAD kann viel!

Ich hoffe ich konnte dich überzeugen und du bist auch begeistert von den vielen Möglichkeiten moderner CAD-Programme. Fallen dir noch weitere Punkte ein, so hinterlasse gerne ein Kommentar.

Neben dem beruflichen Einsatz können die Programme und Tools natürlich auch im privaten und hobbymäßigen Umfeld ihren Einsatz finden. Die dabei einsetzbaren Softwareprogramme stehen dir sogar kostenlos zur Verfügung. In diesem Artikel zeige ich dir, wie du dein CAD-Programm findest!

Also fange an und beschäftige dich mit CAD. Es lohnt sich 🙂

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(*) Bei der verlinkten Website handelt es sich um Werbung.