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Computer Aided Design (CAD)

CAD, die Abkürzung für ‚Computer Aided Design‘, bezeichnet eine Software-Sparte, mit der Entwürfe und Dokumentationen in einer grafischen Umgebung vorgenommen werden können. Mit der Automatisierung des computergestützten Konstruierens erhofft man sich, die manuelle Zeichnungserstellung ablösen zu können. Damit verfolgt man das Ziel der Kostenersparnis. Außerdem profitiert man von einer Erleichterung von Konstruktionsänderungen.

Virtuelle Prototypen

Computer Aided Design (CAD)Zu wissenschaftlichen und technischen Zwecken werden CAD-Anwendungen eingesetzt, um Modelle in ihrer Darstellung und Interaktion abzubilden. Konkret werden Gegenstände, Personen oder Umgebungen in ihrer Geometrie visualisiert. Über die Software können weitere physikalische Eigenschaften zugeordnet werden. Dazu gehören Masse, Dichte und Festigkeit. Zur Simulation von Wechselwirkungen werden Kräfte hinzugezogen. Abhängig von der Umgebung nimmt die Software weitere physikalische Größen, etwa Beleuchtung oder Temperatur, auf. Am Ende ergibt sich ein virtueller Prototyp, mit dem umfassende Tests durchgeführt werden.

Konzeptionelles Vorgehen

Traditionell wird CAD in drei Phasen umgesetzt. Die erste Phase ist die Anforderungsanalyse und umfasst den gesamten Prozess der Konzipierung. Konkret werden Lösungsvarianten erarbeitet und bestehende Lösungsansätze bewertet. Dieser Schritt ist wichtig, da sich Fehler auf die folgenden Phasen auswirken können.

Nach der Anforderungsanalyse folgt die Gestaltung und umfasst die vorläufige Modellierung. Zunächst wird ein präferierter Lösungsweg konkretisiert. Im Anschluss wird ein erster Entwurf bis hin zu einem festen Modell konzipiert.

Die letzte Phase umfasst die Detaillierung. Einzelne Teile der Darstellung können in ihrem Entwurf mit weiteren Details ergänzt werden. Neben der Darstellung spielt auch die Interaktion, insbesondere bei Arbeitsabläufen, eine wichtige Rolle. Bei der Detaillierung können computeranimierte Gesetzmäßigkeiten auf ihre Authentizität untersucht werden.

Anwendung

CAD kommt in den Bereichen der Architektur, Gebäudetechnik und Tragwerksplanung zum Einsatz. Mit der 2D- und 3D-Modellierung gelingt es, vorläufige Entwürfe kostengünstig zu visualisieren und frei zu verändern. Im Bereich der industriellen Herstellung erlangt die realistische Simulation von modellierten Konstruktionen einen hohen Stellenwert. Indem die Interaktion mit anderen Bauteilen getestet wird, gelingt es, deren Effizienz und Beständigkeit auf die Probe zu nehmen. Zunehmend findet CAD-Software in der Forschung und Physik eine Anwendung. Mit leistungsstarken Servern können komplexe Simulationen zur Berechnung umfassender Daten eingesetzt werden.

3D-/CAD-Software

3D-/CAD-Literatur