Konstruieren mit CAD (eBook)

Vorwort 6
Gebrauchsanleitung 8
Nomenklatur 9
Die Deutsche Fassung 9
Die DVD 10
Danksagung 10
Inhaltsverzeichnis 12
1 Vorschau auf kommende Ereignisse 18
1.1 Bevor es losgeht … 18
1.2 Fangen wir mit einem Zylinder an 20
1.2.1 3D, vom mathematischen Standpunkt 21
1.2.2 Navigation in 3D 22
1.2.3 Wie gesagt: zuerst die Skizze 23
1.2.4 Anatomie eines Zylinders 26
1.2.5 Nie vergessen: Das Speichern 28
1.2.6 Die Ansichtsmodi 28
1.2.7 Parametrieren der Skizze 29
1.2.8 Features benennen 31
1.3 Fernsteuern mit Parametern – Canapé in 3D 32
1.3.1 Variablen (um)benennen 34
1.3.2 Bauen wir eine Schraube 34
1.3.3 Den Ursprung verschieben 37
1.3.4 Ein System der Benennung 38
1.4 Unsere Modellierwerkzeuge 38
1.4.1 Brot und Butter: Der Volumenkörper 38
1.4.2 Künstlerische Freiheit: Die Oberfläche 38
1.4.3 Letzte Rettung: Die Raumkurve 39
Teil I: Aller Anfang ist die Basis 40
2 Extrusion: Alles was recht ist 42
2.1 Skizze und Basis 42
2.1.1 Zeichnung oder Skizze? 43
2.1.2 Grundrezept: Aufbau und Definition einer Skizze 43
2.2 Die Methode der Extrusion 48
2.2.1 Festlegen durch gleiche Längen 49
2.2.2 Die virtuelle Batch-Datei 50
2.2.3 Kommunikation zwischen Skizze und Feature 50
2.2.4 Festlegen durch Symmetrie 53
2.2.5 Festlegen durch Ausrichtung 53
2.2.6 Hilfsgeometrie definieren 54
2.2.7 Nichts, was das Auge sieht 58
2.2.8 Skizzenbeziehungen konfigurieren 63
2.2.9 Layer in 3D 64
2.2.10 Die Reihenfolge der Festlegung 69
3 Rotation: Alles was rund ist 74
3.1 Rotierte Primitive 74
3.1.1 Der Zylinder 74
3.1.2 Achtung, Achsen-und-Ebenen-Salat! 76
3.1.3 Der Kegel 76
3.1.4 Der Torus 78
3.2 Verschiedene Arten, Zylinder zu drehen 80
3.3 Die einzige Art, eine Kugel zu drehen 82
3.4.1 Arbeiten mit Zeichenraster 85
3.4.2 Die Skizze, exakt 86
3.4.3 Bemaßungen: Von klein nach groß 87
3.4.4 Anders überlegt: Skizzen modifizieren 91
3.4.5 Skizzenobjekte haben Vergangenheit 92
4 Austragung: Alles was krumm ist 98
4.1 Das Einmaleins der Austragung 98
4.2 Der Torus als Austragung 104
4.3 Thema mit Variation 105
5 Ausformung: Alles was krumm und schief ist 108
5.1 Gewundene Keile 108
5.2 Der Rest der Primitive 112
5.3 Skizzen einfügen, Hierarchien ändern 113
5.4 Der schiefe Kegel 114
5.5 Bestandsaufnahme 115
6 Die Skizzen-Bibliothek 116
6.1 Eine neue Symbolleiste 116
6.2 Parametrische Polygone 117
6.3 Eine Kugel-Vorlage: Beziehungen im Freistil 119
6.4 Die Würfelaugen-Vorlage: Fragmente in Fragmenten 119
6.5 Eine Schablone zum Fräsen 121
Teil II: Das Teil als Ganzes 124
7 Kombiniere: Mengenlehre in 3D 126
7.1 Differenz: Der Würfel im Würfel 127
7.1.1 Der Extrudierte Schnitt 127
7.1.2 3D-Muster 129
7.1.3 Die Liste der Gelöschten 131
7.1.4 Feinheiten beim Schneiden 133
7.2 Differenzen und Summen: Die Inbusschraube 135
7.2.1 Der Subtrahend als solcher 135
7.2.2 Boole’sche Differenz 139
7.2.3 Und nun: Die drei kleinen Schaltflächen 141
7.2.4 Hierarchien, sichtbar gemacht 143
7.3 Intersektion: Der Rundwürfel 144
7.3.1 Bauteilsätze: Toggle Booleans! 145
7.3.2 Augen-Salat: Räumliche Orientierung 148
7.4 Design Intent: Bauteile fürs Getriebe 156
7.4.1 Die Lagerdeckel 156
7.4.2 Schnitt-Muster 161
7.4.3 Vorbereiten des Schneckenrades 166
8 Starker Tobak! 168
8.1 Spaltkeil, zweiter Teil 168
8.1.1 Probleme, fasenweise 170
8.1.2 Schneiden mit Oberflächen 171
8.2 Externe Referenzen und Varianten 173
8.2.1 Die Deckel: Externe Maße 174
8.2.2 Die Dichtung: Externe Modelle 175
8.2.3 Variantenkonstruktion mit externen Tabellen 178
8.2.4 Skizzen in Fragmente kopieren 179
8.2.5 Excel-Gehexe 181
8.3 Passfedernuten für die Wellen 182
9 Der längste Pfad 186
9.1 Computergestützte Diagnose 187
9.2 Externe Variable als Referenz 187
9.3 Bauteile als Externe Referenz 188
9.4 Zeichnen in der 3D-Ansicht 189
9.4.1 Ansichten definieren 189
9.4.2 Vorarbeit für die korrekte Orientierung 190
9.5 Der lange Pfad der Ausarbeitung 193
9.6 Probelauf 199
9.7 Premiere 200
9.8 Was die Freien nicht können 202
9.9 Steuern durch externe Geometrie 202
10 Experimente mit f(x) 204
10.1 Die Körper des Philosophen 204
10.2 Der Kubus 205
10.3 Das Tetraeder 206
10.4 Das Oktaeder 209
10.5 Das Dodekaeder 211
10.6 Das Ikosaeder 216
11 Modellieren mit Oberflächen 222
11.1 Kaum abzubilden: Das Oloid 223
11.2 Konstruieren mit Raumkurven: Die Schneckenwelle 228
11.2.1 Modellieren über Bande 228
11.2.2 Rot-O-Matic: Die beliebige, parametrische Helix 229
11.2.3 Ein Wort an die Designer 234
Teil III: Volumenkörper, synchronisiert 236
12 Teile und beherrsche! 238
12.1 Top-Down: Der Konstruktions-Fahrplan 239
12.1.1 Das Konzept 239
12.1.2 Die Skelett-Skizzen 240
12.1.3 Bezeichner in 3D 241
12.1.4 Die erste Erhebung 244
12.2 Das Modell an sich 247
13 Negatives denken, Positives bauen 252
13.1 Am Sch(n)eideweg: Freie Sicht aufs Unsichtbare 253
13.2 Die Basis des Nichts 254
13.3 Die Innenseite der Schneckenlagerung 255
13.4 Die Dichtfläche 256
13.5 Die Ösen 257
13.6 Die Bohrung der Schneckenwelle 258
13.7 Der Aufsatz für den Druckausgleich 259
13.8 Ein guter Schnitt 260
13.9 Die Lagerbuchsen für das Schneckenrad 261
14 Bohren, feilen, Gewinde schneiden 264
14.1 Verrundungen 265
14.2 Bohrungen und Gewinde 269
14.2.1 Das Gewinde des Ölstopfens 269
14.2.2 Die Durchgangsbohrungen 270
14.2.3 Die Gewinde im Unterteil 271
14.2.4 Die Gewindebohrung für Schauglas und Ablassschraube 272
14.2.5 Die Gewinde für die Lagerdeckel 273
14.2.6 Top-Down, Late Change 274
14.2.7 Die Durchgangsbohrungen im Fuß 275
15 Alles zusammen? 278
15.1 Die Einkaufsliste 279
15.2 Die Beseitigung von Freiheitsgraden 279
15.3 Eine späte Änderung 283
15.4 Das Rezept: Baueinheiten 286
15.4.1 Bauteilbearbeitung im Baugruppenkontext 286
15.4.2 Skizzenbearbeitung im Baugruppenkontext 286
15.4.3 Die Unterbaugruppe des Schneckenrades 288
15.4.4 Definieren der Getriebe-Übersetzung 291
15.4.5 Bauteile im Baugruppenkontext erstellen 291
15.4.6 Materialeigenschaften definieren 295
15.4.7 Letzte Fasen 299
15.4.8 Die Verschraubungen 300
15.4.9 Baugruppen im Baugruppenkontext erstellen 303
15.5 Ein harter Kampf 305
Programmatischer Epilog 306
Installation und Aktivierung 306
Kompas-3D von Hand einrichten 309
Anwenderprofile 313
3DConnexion und die Hauptansichten 314
Stichwortverzeichnis 318
Unbenannt 1

2 Extrusion: Alles was recht ist (S. 41-42)

Der Unterschied zwischen CAD und MCAD

Glauben Sie’s oder glauben Sie’s nicht: Abgesehen vom Freiflächenmodellieren beruht jedes noch so komplizierte 3D-Modell auf einem simplen Grundkörper, der Basis. Mit ihr eng verbunden ist die Skizze. Zeichnen ist demnach nicht nur die Grundlage des CAD, sondern auch des MCAD – unter verschärften Bedingungen zwar, aber auch mit ganz anderen Mitteln.

Nach der Vorschau auf künftige Ereignisse möchte ich Ihr Augenmerk nun auf die Details lenken. Die Skizze ist die Grundlage des 3D-Modellierens, das haben Sie gesehen. Doch Skizze und Körper gehören zusammen. Deshalb studieren wir in diesem und den folgenden drei Kapiteln die Grundlagen des Skizzierens zusammen mit den Grundlagen des Modellierens.

2.1 Skizze und Basis

Die einfachsten Körper, die wir kennen, sind Quader, Zylinder, Pyramide, Kegel, Kugel und Torus. Sie werden als Primitive bezeichnet, denn mit ihnen können Sie den Großteil aller Volumenkörper-Modelle aufbauen. Demgegenüber stehen die vier Grundmethoden der Modellierung: Extrusion, Rotation, Pfadaustragung und Ausformung. Als grobe Richtschnur können Sie die passende Methode für Ihr Bauteil wie folgt ermitteln:

- Die Extrusion wenden Sie auf alle orthogonalen Spat- und prismatischen Körper an, also Quader, Zylinder, Profile wie etwa T-Träger und alle Bauteile, die einen konstanten Querschnitt über eine geradlinige Strecke aufweisen, die senkrecht auf diesem Querschnitt steht. Wie die Zahnpasta, die aus der Tube kommt.

- Mit der Rotation modellieren Sie rotationssymmetrische Bauteile, also Wellen, Zylinder, Ellipsoide wie die Kugel sowie den Torus. Dabei können die Bauteile entlang der Rotationsachse beliebig wechselnde Querschnitte aufweisen.

- Die Pfadaustragung oder Pfadextrusion nutzen Sie, um einen konstanten Querschnitt über eine beliebig geneigte und gekrümmte Bahn zu extrudieren. Dies trifft auf nicht orthogonale Spate zu, aber auch auf Kabel, Rohre und Schläuche, auf Gewinde, bestimmte Verzahnungen und Querschnitte, die ein Objekt umlaufen, z. B. die Gummidichtung einer Autotür. Auch den Torus kann man so verstehen.

- Die Ausformung kommt zur Not ganz ohne Pfad aus. Sie kann allein durch die Form mindestens zweier beliebig geneigter Querschnitte definiert werden, denn letztere bestimmen zugleich den Verlauf der Erhebung. Sie kann auf die Primitive Kegel und Pyramide angewandt werden. Diese allgemeinste aller Modelliermethoden ist zugleich die am schwierigsten zu handhabende. Doch fangen wir wie versprochen mit dem Skizzieren an.