What is CAD Modeling? Your First Look at This Amazing Design Software

Haben Sie sich jemals gefragt, wie ein neues Auto entworfen wird? Oder wie Menschen, die Dinge bauen, die Pläne für einen riesigen Wolkenkratzer zeichnen? Sie benutzen nicht mehr nur Bleistift und Papier. Sie benutzen ein spezielles Computerprogramm namens CAD. Dieser Artikel ist für Sie, wenn Sie schon immer wissen wollten, wie das funktioniert. Ich werde die CAD-Modellierung anhand einfacher, leicht verständlicher Ideen erklären. Sie werden erfahren, was es ist und warum es für jeden Ingenieur oder Designer so wichtig ist. Sie werden auch sehen, wie eine Idee in ein reales Objekt verwandelt wird, das Sie in der Hand halten können. Wir werden einen Blick auf die erstaunliche Welt des 3D-CAD werfen und sehen, wie es unsere Welt erschafft. Dieser Leitfaden wird Ihnen die große Welt des Designs leicht machen.

Was ist CAD-Modellierung wirklich?

Ich möchte Ihnen eine Frage stellen. Haben Sie schon einmal etwas mit Bauklötzen gebaut? Sie nehmen einfache Teile und setzen sie zusammen, um etwas Neues zu schaffen. In vielerlei Hinsicht ist das mit CAD-Modellierung vergleichbar. Aber Sie verwenden einen Computer und eine spezielle Software anstelle von Plastikklötzen. Die Buchstaben CAD stehen für Computer-Aided Design. Das ist nur eine schicke Umschreibung für das Entwerfen von Dingen mit Hilfe eines Computers.

Die ganze Idee des Designs fühlte sich sehr groß an. Aber eigentlich ist CAD nur ein Werkzeug. Es hilft Menschen wie Ingenieuren oder Designern, Dinge auf einem Computerbildschirm zu entwerfen und zu bauen. Man kann einen Entwurf für fast jedes Objekt machen, das man sich vorstellen kann. Das kann ein neues Spielzeug, ein Teil für ein Auto oder sogar ein ganzes Haus sein. Dieses coole Werkzeug wird heute in fast allen Geschäftsbereichen eingesetzt. Der von Ihnen erstellte Entwurf ist eine perfekte digitale Kopie. Mit dieser Software können Sie digitale Versionen von fast allen Objekten erstellen.

Mit dieser Arbeitsweise können Designer und Ingenieure digitale Modelle von Teilen erstellen. So können sie auch sehen, wie die Teile zusammenpassen. Vor CAD mussten die Menschen viele Zeichnungen von Hand anfertigen. Wenn sie einen Fehler machten, mussten sie die Zeichnung von vorne beginnen. Bei der CAD-Modellierung kann man Fehler mit einem Klick korrigieren. Dadurch wird die gesamte Konstruktionsarbeit viel schneller und besser. Sie ist heute ein sehr wichtiger Bestandteil der Herstellung neuer Produkte.

Warum verwenden ein professioneller Ingenieur und ein Designer CAD?

Eine Person, die als Ingenieur oder Designer arbeitet, muss ihre Arbeit perfekt machen. Denken Sie an einen Architekten, der eine Brücke entwirft. Die Maße müssen genau stimmen. Ein kleiner Fehler könnte ein sehr großes Problem verursachen. An dieser Stelle hilft die CAD-Modellierung. Sie ermöglicht es Ihnen, Ihren Entwurf sehr, sehr genau zu machen.

Für einen Designer ist CAD eine Möglichkeit, Ideen zu verwirklichen. Nehmen wir an, eine Person, die Produkte entwirft, hat eine Idee für ein neues Telefon. Mit 3D-CAD-Software kann er ein 3D-Modell davon auf dem Computer erstellen. Er kann es aus jedem Winkel betrachten. Sie können sehen, wie es sich in der Hand anfühlen könnte. Und sie können ganz einfach Änderungen vornehmen. Das hilft ihnen, den Entwurf zu perfektionieren, lange bevor sie Geld dafür ausgeben, ihn in die Tat umzusetzen. Es hilft ihnen, von Anfang an ein besseres Design zu entwerfen.

Ingenieure und Konstrukteure nutzen diese Software, um ihre Ideen zu testen. Sie können sehen, wie die Teile einer Maschine in einer Baugruppe zusammenpassen werden. Bei einer Baugruppe werden alle Teile zusammengebaut. Sie können sogar einen Computertest, eine so genannte Simulation, durchführen, um zu sehen, ob ein Teil stark genug ist. Diese Möglichkeit, einen Entwurf am Computer zu testen und zu überprüfen, spart viel Zeit und Geld.

Was ist der große Vorteil der Verwendung von CAD-Software?

Ich werde oft gefragt: "Warum ist diese Software so besonders?" Das Beste an ihr ist, wie sehr sie den Design-Workflow unterstützt. Ein Arbeitsablauf besteht aus allen Schritten, die man zur Ausführung einer Arbeit unternimmt. Sie gibt einem Designer so viel Freiheit, Änderungen vorzunehmen. Wenn man etwas auf Papier zeichnet und es ändern möchte, muss man es ausradieren und neu zeichnen. Mit CAD kann man eine Form, Farbe oder Größe in wenigen Sekunden ändern. Diese Freiheit, neue Dinge auszuprobieren, führt zu einem besseren Design.

Hier sind einige der wichtigsten Vorteile des Programms:

• Es ist schnell: Das Erstellen und Ändern eines Entwurfs geht viel schneller. Sie können Teile einer Zeichnung kopieren, anstatt sie erneut zu erstellen. Diese Geschwindigkeit hilft einem Unternehmen, ein neues Produkt schneller zu verkaufen. Das verschafft dem Unternehmen einen Vorteil.
• Es ist genau: Wie ich schon sagte, hilft CAD dabei, Dinge perfekt herzustellen. Das ist sehr wichtig für die Fertigung, wo die Teile genau zusammenpassen müssen.
• Es ist gut für die Teamarbeit: Die Mitarbeiter eines Teams können ihre digitalen Modelle problemlos gemeinsam nutzen. Ein Ingenieur in einem Land kann an demselben Entwurf arbeiten wie ein Designer in einem anderen Land.
• Sie können Dinge testen: Dies ist eine wirklich große Sache. Mit CAD-Software können Sie Ihr Produkt testen oder simulieren. Sie können den Entwurf auf Probleme prüfen, ohne einen echten Prototyp zu erstellen.

Diese Möglichkeit der Simulation ist ein großer Vorteil. Früher musste ein Ingenieur einen echten Prototyp bauen, um seinen Entwurf zu testen. Das kostete viel Geld und nahm viel Zeit in Anspruch. Jetzt kann ein Computertest ihnen sagen, ob ihr Entwurf funktionieren wird. Dies hilft ihnen, Probleme bereits in einem frühen Stadium der Produktentwicklung zu erkennen. Es ist erstaunlich, wie viel schneller eine Entwurfsarbeit dadurch wird.

Gibt es mehr als nur eine Art von CAD? (2D vs. 3D CAD)

Ja, es gibt mehr als eine Art von CAD. Als ich anfing, habe ich hauptsächlich in 2D gearbeitet. Stellen Sie sich 2D-CAD wie ein intelligentes Stück digitales Papier vor. Sie können flache Formen wie Rechtecke, Kreise oder Linien zeichnen. Es wird verwendet, um flache Zeichnungen anzufertigen, z. B. einen Grundriss für ein Haus oder eine Blaupause für ein Maschinenteil. Diese werden oft als technische Zeichnungen bezeichnet.

Aber heute dreht sich die meiste Aufregung um 3D-CAD. Mit 3D-CAD zeichnen Sie nicht nur eine flache Form. Sie erstellen ein vollständiges, solides Objekt auf Ihrem Computer. Sie können es umdrehen und aus jedem beliebigen Winkel betrachten. Es ist so, als ob Sie das Objekt in der Hand halten würden. Das ist die Art von CAD, die die meisten Leute meinen, wenn sie von CAD-Modellierung sprechen. Sie vermittelt Ihnen ein viel besseres Gefühl für den endgültigen Entwurf.

Der Wechsel von 2D zu 3D-CAD hat für mich alles verändert. Früher musste ich mir vorstellen, wie eine flache Zeichnung im wirklichen Leben aussehen würde. Jetzt kann ich den 3D-Entwurf direkt auf meinem Bildschirm sehen. Das ist für alle im Team sehr hilfreich, vom Designer bis hin zu den Mitarbeitern, die das Produkt bauen. Ein komplizierter Entwurf ist so viel einfacher zu verstehen.

Was ist Solid Modeling?

Wenn Sie mit 3D-CAD arbeiten, werden Sie oft den Namen Solid Modeling hören. Dies ist eine der beliebtesten Methoden zur Erstellung eines 3D-Designs. Sie können es sich wie die Arbeit mit digitalem Ton vorstellen. Sie beginnen mit einer einfachen Form. Dann fügen Sie etwas hinzu oder schneiden Teile davon weg. Sie können zum Beispiel einen 2D-Kreis zeichnen. Dann können Sie ihn mit einem Werkzeug extrudieren. Das heißt, Sie ziehen ihn nach oben, um einen Zylinder zu formen.

Das Wort "solid" in der Volumenmodellierung ist wichtig. Es bedeutet, dass der Computer versteht, dass Ihr Objekt ein solides Ding ist. Er weiß, dass das Objekt ein Innen und ein Außen hat. Er kann sogar herausfinden, wie viel es wiegt, wenn Sie ihm sagen, woraus es besteht. Das ist sehr hilfreich für einen Ingenieur, der einen mechanischen Entwurf macht. Sie müssen Dinge über ein Teil wissen, damit es richtig funktioniert, wenn alle Maschinenteile zusammengesetzt werden.

Bei dieser Art der 3D-Modellierung wird etwas verwendet, das wir parametrisches Design nennen. Dies ist eine sehr wichtige Idee. Es bedeutet, dass die Form mit Hilfe von Zahlen oder einem Parameter erstellt wird. Wenn Sie ein Loch größer machen wollen, strecken Sie es nicht einfach. Sie ändern die Zahl für seine Größe von 1 Zoll auf 1,2 Zoll. Die Software korrigiert das Design dann ganz von selbst. Auf diese Weise können Sie die Kontrolle übernehmen und alles perfekt machen. Programme wie SolidWorks sind dafür sehr gut geeignet.

Wie unterscheidet sich die Oberflächenmodellierung?

Lassen Sie uns nun über eine andere Art der 3D-Modellierung sprechen. Sie wird Oberflächenmodellierung genannt. Während die Volumenmodellierung dem Bauen mit Lehm entspricht, ist die Flächenmodellierung so, als würde man eine digitale Haut über ein Drahtgestell spannen. Das von Ihnen erstellte Objekt hat kein Inneres. Es ist nur eine sehr dünne Oberfläche. Bei dieser Methode geht es darum, das äußere Aussehen und die Form eines Entwurfs zu gestalten.

Warum sollten Sie dies also verwenden? Die Flächenmodellierung gibt einem Designer viel Freiheit. Es hilft ihnen, knifflige Formen und Formen, die aussehen, als wären sie der Natur entsprungen, zu schaffen. Diese werden manchmal als organische Formen bezeichnet. Denken Sie an die sanften, fließenden Kurven eines Sportwagens. Oder denken Sie an den Griff eines neuen Küchengeräts. Diese Formen sind mit der Volumenmodellierung nur sehr schwer zu realisieren. Bei der Flächenmodellierung kann der Designer durch Drücken und Ziehen an der Oberfläche genau das gewünschte Aussehen erzielen.

Diese Arbeitsweise gibt Ihnen viel Freiheit für Ihr Design. Sie wird häufig in der Automobilindustrie und beim Produktdesign verwendet, wo das Aussehen des Artikels sehr wichtig ist. Das Ziel ist es, eine perfekte äußere Oberfläche zu schaffen. Später kann ein Ingenieur dieses schöne Oberflächendesign übernehmen. Er kann dann die massiven Teile bauen, die in das Innere des Objekts passen. So kann man die Oberfläche eines Objekts mit viel Kontrolle verändern.

Kann man einen Entwurf wirklich mit CAD modellieren?

Ja, das können Sie! Das ist eine der schönsten Seiten des modernen 3D-CAD. Manche Software verfügt jetzt über Werkzeuge, die genau wie die eines echten Künstlers funktionieren. Dies wird oft als Freiform-Modellierung bezeichnet. Sie können ein digitales Objekt schieben, ziehen, glätten und formen. Das ist eine sehr praktische Art zu gestalten.

Mit dieser Methode kann ein Designer digitale Modelle erstellen, die sehr natürlich aussehen und sich auch so anfühlen. Künstler nutzen dies, um Figuren für Filme und Videospiele zu modellieren. Produktdesigner verwenden es, um Griffe zu modellieren, die leicht zu halten sind, oder um spezielle neue Möbel zu entwerfen. Die Methode löst sich von den geraden Linien und Winkeln, die man manchmal bei anderen Arten der CAD-Modellierung sieht. Sie können Ihre Idee wirklich modellieren.

Dies zeigt, wie sehr sich die CAD-Software weiterentwickelt hat. Sie ist nicht mehr nur ein Werkzeug für Ingenieure. Sie ist auch ein leistungsfähiges Modellierungswerkzeug für Künstler und alle kreativen Designer. Die Möglichkeit, ein Design zu modellieren, eröffnet eine ganz neue Welt der Möglichkeiten.

Was sind einige gängige CAD-Programme, die ich kennen sollte?

Es gibt viele verschiedene CAD-Programme auf dem Markt. Einige sind für eine bestimmte Art von Arbeit gemacht, während andere für alles verwendet werden können. Wenn Sie anfangen wollen, kann es schwierig sein, sich für ein Programm zu entscheiden. Ich möchte Ihnen ein paar der großen Namen vorstellen, die ich verwendet habe.

Autodesk ist ein sehr großes Unternehmen in dieser Branche. Ihre AutoCAD-Software ist berühmt für 2D-Zeichnungen. SolidWorks ist ein Favorit für viele Leute, die mechanische Konstruktionen machen. Für Neueinsteiger empfehle ich oft SketchUp. Es ist einfacher zu erlernen und eignet sich hervorragend für den Einstieg in die 3D-Modellierung. Jedes Programm eignet sich für eine andere Art von Designaufgabe.

Wie helfen CAD-Dateien bei der Herstellung?

Ein schönes Design am Computer zu entwerfen ist großartig. Aber wie wird er zu einem realen Objekt? Hier helfen CAD-Dateien. Wenn Sie Ihren Entwurf fertiggestellt haben, speichern Sie ihn in einer speziellen Datei. Zwei gängige Dateitypen sind STL und OBJ. Diese Dateien enthalten alle Informationen über die Form und Größe Ihres Objekts.

Sie senden diese CAD-Dateien dann an einen Hersteller. Deren Maschinen können die Datei lesen. Sie verwenden sie als Anleitung, um das Objekt zu bauen. Bei einem 3D-Druckverfahren zum Beispiel liest der Drucker die Datei. Dann baut er das Objekt Schicht für Schicht auf. Diese Vorgehensweise wird als Rapid Prototyping bezeichnet. Damit kann ein Designer in nur wenigen Stunden einen echten Prototyp seines Entwurfs erstellen.

Diese enge Verbindung zwischen dem digitalen Entwurf und der realen Fertigung ist sehr leistungsfähig. Sie verkürzt den Weg von einer Idee zu einem Produkt erheblich. Ein Ingenieur kann ein Teil entwerfen, einen Prototyp mit einem 3D-Drucker herstellen, ihn testen und dann noch am selben Tag Änderungen am Entwurf vornehmen. Das hilft den Menschen in jeder Branche, schneller auf neue Ideen zu kommen. Diese digitale Arbeitsweise ist für die Herstellung von Produkten heutzutage sehr wichtig.

Wie kann ich anfangen, 3D-CAD-Design zu lernen?

Wenn das alles aufregend klingt, fragen Sie sich vielleicht, wie Sie anfangen können. Die gute Nachricht ist, dass es jetzt einfacher ist als je zuvor. Sie müssen kein erfahrener Ingenieur sein, um zu lernen. Viele großartige CAD-Programme haben kostenlose Versionen für Studenten und Leute, die es nur zum Spaß tun.

Mein Rat ist, mit etwas Einfachem zu beginnen. Wählen Sie eine einfach zu bedienende Software wie SketchUp. Im Internet finden Sie Tausende von kostenlosen Lektionen. Lernen Sie zunächst, einfache Formen zu erstellen. Entwerfen Sie einen Tisch. Entwerfen Sie eine Tasse. Wenn Sie sich sicherer fühlen, können Sie sich an schwierigere Projekte wagen. Das Wichtigste ist, zu üben und Spaß an der Gestaltung zu haben.

Haben Sie keine Angst, neue Dinge auszuprobieren. Das Wunderbare an der CAD-Modellierung ist, dass Sie einen Fehler immer "rückgängig" machen können. Sie können eine Idee ausprobieren, und wenn sie nicht funktioniert, gehen Sie einfach einen Schritt zurück. Auf diese Weise können Sie die Grundideen des Designs und der 3D-Modellierung lernen, ohne ein Risiko einzugehen. Mit ein wenig Zeit werden Sie erstaunt sein, was Sie alles schaffen können.

Das Wichtigste zur Erinnerung

Abschließend möchte ich die wichtigsten Punkte nennen, die Sie sich hoffentlich merken:

• CAD bedeutet computergestütztes Design. Dabei wird Computersoftware verwendet, um 2D- und 3D-Zeichnungen und -Modelle zu erstellen.
• Es hat große Vorteile. CAD hilft Ihnen, sehr genau zu sein, gibt Ihnen die Freiheit, Änderungen vorzunehmen, und macht Konstruktionsarbeiten viel schneller.
• Ingenieure und Konstrukteure nutzen es, um Dinge zu bauen und zu testen. Sie können ein kleines Maschinenteil oder ein ganzes Gebäude testen, bevor es in Wirklichkeit gebaut wird.
• Es gibt verschiedene Möglichkeiten der Modellierung. Bei der Volumenmodellierung wird ein Objekt erstellt, das durch und durch solide ist. Bei der Oberflächenmodellierung wird die Außenhaut eines Objekts modelliert, insbesondere eines mit ausgefallenen Kurven.
• CAD-Dateien sind die Brücke vom Entwurf zur Herstellung von Dingen. Sie enthalten Anweisungen für Maschinen wie 3D-Drucker, damit diese ein echtes Objekt herstellen können.
• Jeder kann das lernen! Es gibt kostenlose Software und viele Online-Kurse. Sie können sofort damit beginnen, die Grundlagen der CAD-Modellierung zu erlernen.