Freiformflächen in der rechnerunterstützten Karosseriekonstruktion und im Industriedesign (eBook)

Professor Bonitz, Jahrgang 1940, promovierte an der TU Dresden mit dem Schwerpunkt "Mathematische Modellierung von Karosserieflächen". Danach war er in verschiedenen Betrieben der Automobilindustrie für die Entwicklung und den Aufbau eines rechnerunterstützen Karosseriebau-Systems verantwortlich. Die Erfahrungen aus dieser Zeit kamen ihm bei der anschließenden Tätigkeit in einer Softwarefirma mit der speziellen Ausrichtung auf Freiformflächen zu Gute. Im Jahr 2000 wurde er als Honorarprofessor für das Gebiet "Rechnerunterstützte Karosseriekonstruktion" an der Westsächsischen Hochschule in Zwickau berufen.

Vorwort 5
Inhaltsverzeichnis 9
Teil I Von 2D-Zeichnungen zum CA-Design-Modell 15
1 Designkontext 16
1.1 Einführung 16
1.2 Manueller Weg von der Skizze zum Designmodell 17
1.3 Perspektive in der Historie – Motivation für Designer 23
1.4 Begriffe zur Perspektive in der CAD-Welt 36
1.5 CAD-Hilfsmittel Hüllbox 39
1.6 Einpassen von Hintergrundbildern 42
1.7 Rekonstruktion von Geometrieelementen aus perspektivischen Skizzen 42
1.8 Erweiterung der Hüllbox zum Schablonenkorb 50
1.9 Aufbau eines Designrohlings aus Hintergrundbildern mittels CAD 50
1.10 Zusammenfassung 52
Literaturverzeichnis 54
2 Geometrische Grundlagen 56
2.1 Zentralprojektion 56
2.2 Hilfsmittel aus der Projektiven Geometrie 61
2.3 Entzerrung mit Hilfe eines CAD-Systems 98
2.4 Zusammenfassung 102
3 Beispiel eines Rohlingsaufbaus aus Designskizzen 104
3.1 Definition von charakteristischen Kurven 105
3.2 Erzeugen der mittenübergreifenden Patches 106
3.3 Erzeugen der Gürtellinie 108
3.4 Aufbau der Seiten.äche 109
3.5 Aufbau der Pro.l.äche für die obere Fahrgastzelle 110
3.6 Komplettierung des Rohlings ohne Radwülste 116
3.7 Aufsetzen einer Radwulst 118
3.8 Zusammenfassung 123
Teil II CAD-Flächenmodellierungstechniken 124
4 Grundlagen und Übersichten zu CAD-Flächenmodellierungstechniken 125
4.1 Stellung der Freiform.ächen in der Prozesskette Karosseriebau 125
4.2 Mathematische Grundlagen für Designer und Konstrukteure 127
4.3 Einführung in die Flächenmodellierung 138
4.4 Zusammenfassung 145
Literaturverzeichnis 146
5 CAD-Werkzeuge und -Methoden zur Ober.ächenmodellierung 148
5.1 Klassische Arbeitsweise 148
5.2 Verweis auf Referenzhandbuch des CAD-Systems 155
5.3 Kniffe und Tricks beim Straken 156
5.4 Zusammenfassung 159
Literaturverzeichnis 161
6 Ablauf der Konstruktion eines Karosseriekörpers 162
6.1 Begriffe 162
6.2 Beispiel Seiten.ächen 164
6.3 Dach-, Front- und Heck-Flächenstrukturen 185
6.4 Visualisierung des Gesamtkörpers 186
6.5 Zusammenfassung 190
Literaturverzeichnis 191
7 Glossar 192
A Verfahren der Perspektiven Geometrie 197
A.1 Verwendete manuelle Verfahren 197
A.2 Anwendung der Perspektiven Kollineation in der Architektur 198
A.3 Legende zur Perspektiven Kollineation 198
B Rechnerprotokolle 202
B.1 Anwendung des Doppelverhältnisses zur Augpunktbestimmung 202
C Einführung in die Benutzeroberfläche des CAD- Systems 203
C.1 Rahmen der Benutzerober.äche 203
C.2 Geometriefunktionen 203
C.3 Auswahl/Selektion von Geometrieelementen als Inputdaten oder zwecks Modi . kation 208
C.4 Servicefunktionen 209
C.5 Sonderfunktionen 218
C.6 Verabredung einer Kurzschreibweise/Fachsprache als Bedienungshilfe 219
D Beispiel 2D3D, CAD-Bedienungshinweise 220
D.1 Snapshotprotokolle mit Parametereinstellungen in den Menüs 220
E Bézierkurven 230
E.1 Bézierpolygon – Eigenschaften, Aussage und Steuerungsmöglichkeit 230
E.2 Bernsteinpolynome als Mischungsfunktionen 231
E.3 Ableitungen einer Bézierkurve 233
F B-Spline-Kurven 235
F.1 Zusammenwirken von Kontrollpunkten und B- Spline- Basisfunktionen 235
F.2 Numerische Ermittlung mit Hilfe des Algorithmus von „ de Boor 237
G Vergleich der Kurventypen Bézier und B-Spline 243
H Steuerungs- und Kontrollmöglichkeiten bei Kurven und Flächen im CAD- System 245
H.1 Steuerung durch Kurvenkontrollpunkte 245
H.2 Übergänge zwischen zwei Kurvensegmenten mit Kontrolle durch Krümmungsbilder 246
H.3 Übergänge zwischen zwei Patches mit Kontrolle durch Highlights 248
I Tensorprodukt-Flächen im CAD-System 252
I.1 Tensorprodukt-Bézier-Patches 252
J Konversion von Flächen im CAD-System 259
K Komplexübung Conceptional Design 260
K.1 Kurven aus Rohdaten 260
K.2 Pro.l.äche aus Kurven 262
K.3 Tonnen.äche aus Rohdaten 265
K.4 Projektion einer Begrenzungskurve auf die Seiten . äche/ Tonne 267
K.5 Anschluss der Dach.äche an die Tonnen.äche 268
K.6 Facen der Tonnen.äche an den Begrenzungskurven 269
K.7 Modellieren der Windschutzscheibe 269
K.8 Blend.ächen 277
L Kniffe und Tricks, praktiziert im CAD-System 278
L.1 Kreisbogensegmente in Hilfsebenen 278
L.2 Feinjustieren am Kontroll-Polygon mit Deltawert 282
L.3 Feinjustieren am Kontroll-Polygon bzw. am - Punktnetz mittels Tangentenhebel (Wippe) 284
L.4 Manuelles Extrahieren von Knickkanten aus Punktwolken bzw. Facettenmodellen 286
L.5 Mittensymmetrie aus zwei Scanhälften 287
L.6 Erleichterungen durch „ Uni.ed Modelling 290
Abbildungsverzeichnis 297
Tabellenverzeichnis 311
Sachverzeichnis 312