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Computer Aided Design (CAD) ( Englisch computergestützte Konstruktion) ist eine Art "elektronisches Zeichenbrett". Mit CAD-Programmen erstellt man nicht nur technische Zeichnungen. Mit den aufwendigeren Programmen werden zunächst einmal dreidimensionale Volumenmodelle erstellt. Daraus können zweidimensionale Zeichnungen oder dreidimensionale und sogar bewegte Visualisierungen der Objekte abgeleitet werden. CAD-Software kommt in allen Fachbereichen, wo Konstruktionen entwickelt werden zur Anwendung: zum Beispiel im Anlagenbau, Maschinenbau, Schiffbau und auch in Architektur und Bauwesen.

Mit den Volumenmodellen kann man mit Hilfe spezieller Software verschiedenste Simulationen durchführen, zum Beispiel Belastungssimulationen (Finite-Elemente-Methode) bei Bauteilen, Lichtsimulationen oder Simulationen des Innenklimas bei Gebäuden, Strömungssimulationen (Wind oder Wellen), Crashsimulationen im Fahrzeugbau und Simulationen verschiedener Fertigungsverfahren (z. B. Spritzgießen).

Die Volumenmodelle kann man noch für viele andere Dinge wie Festigkeitsberechnungen, generativer Fertigungsverfahren und natürlich auch in der CNC-Fertigung mit Maschinen verwenden. CAD ist auch Bestandteil der computerintegrierten Produktion (CIM), bei der sich dem Entwurf die Fertigung anschließt.

ECAD: - Elektronische Schaltungen

Ein weiteres Anwendungsgebiet ist der Entwurf von elektronischen Schaltungen. Diese Programme heißen ECAD.

Hierzu verwandt ist das Design von programmierbaren Bausteinen wie Gate Arrays, GALs, FPGA und anderen Typen programmierbarer Logik (PLDs) unter Benutzung von z.B. VHDL, Abel, etc. Als weiterhin ähnlich kann man das computerbasierte Design auf dem Chip (Silizium) Level von frei entworfenen Analog und Logikschaltkreisen, in so genannten ASICs, bezeichnen.

Auch in der klassischen Installationstechnik finden sich zahlreiche Anwendungsbereiche für Computersoftware. Ob große Hausinstallationen für Industrie oder öffentliche Gebäude, oder der Entwurf und die Umsetzung von SPS basierten Steuerungsanlagen für die jeweiligen Zwecke - selbst in diesem Sektor wird heute das individuelle Design der jeweiligen Anlage stark vom Computer unterstützt.

OrCAD

Im Bereich der Mikrosystemtechnik ist es mit den von microTEC entwickelten Lösungen möglich, Schaltungsdaten (OrCAD) direkt in die Produkt-Konstruktionsdaten (CAD) zu übernehmen und mit solchen Daten direkt Mikrosysteme herzustellen.

2D - CAD

Einfache 2D CAD-Systeme sind vektororientierte Zeichenprogramme. Zeichnungselemente sind Punkte, Linien, Linienzüge, Kreisbögen, Splines. Werkzeuge ermöglichen das Erzeugen, Positionieren, Ändern und Löschen von Zeichnungselementen. Die Arbeitsweise unterscheidet sich wenig von der klassischen Arbeit am Zeichenbrett. Wesentliche Fortschritte werden durch die Verwendung von Ebenen (Layertechnik) und die Arbeit mit vordefinierten Symbolen (etwa für Norm- und Wiederholteile) erreicht. Weiter entwickelte CAD-Systeme unterstützen die semi- oder vollautomatische Erzeugung von Bemaßungen und Schraffuren. Ein weiteres Leistungsmerkmal moderner 2D CAD Systeme ist die Verwendung von Assoziativität zwischen Zeichnungselementen, zum Beispiel zwischen Linien und Bemaßungen. Leistungsfähige CAD-Systeme stellen Programmierschnittstellen zur Erweiterung der Funktionalität oder zur anwenderspezifischen Anpassung bereit.

2 1/2 D - CAD

dies ist kein 'echtes' 3 D - das bedeutet, dass mit Flächen und Geraden im Raum gearbeitet wird. Diese Methode ist weniger rechenintensiv als 3D und wird oft von Architekten- Programmen genutzt, weil scheinbar ähnliche Ergebnisse möglich sind wie bei Volumenmodellen.

3D - CAD

Ein 3D CAD-System verarbeitet ein Volumenmodell des Konstruktionsobjektes. Dabei sind die folgenden Modellierungsverfahren verbreitet

• Kantenmodell - dabei werden die Körperkanten durch eine mathematische Beschreibung abgebildet. Eine exakte Beschreibung der zwischen den Kanten liegenden Flächen ist in diesem Fall jedoch nur bei planaren Flächen gegeben.
• Flächenmodell - dabei werden die den Körper begrenzenden Flächen durch eine mathematische Beschreibung, zum Beispiel durch NURBS-Flächen beschrieben. Zusätzlich wird in der Regel noch die Topologie der Flächen, das heißt, welche Fläche grenzt an welche andere Fläche, mit abgespeichert.
• Konstruktionshistorie - Das Konstruktionsobjekt wird durch eine Reihe von Konstruktionsschritten (wie zum Beispiel Vereinen, Schneiden) aus Grundgeometrien wie Quader, Zylinder, Kegel, hergeleitet. Die Reihenfolge der Konstruktionsschritte sowie die geometrischen Parameter der Grundkörper werden gespeichert. Ein wesentlicher Vorteil des history-basierten Modellierens ist die hohe Flexibilität. Durch Änderungen an den einzelnen Konstruktionsschritten kann die Geometrie auch im Nachhinein vielfältig geändert werden.

Moderne 3D CAD-Systeme unterstützen alle 3 Modellierungsverfahren.

Ein weiteres Merkmal moderner CAD-Systeme ist die weitgehende Assoziativität zwischen verschiedenen Geometrieelementen und besonders zwischen dem 3D-Objekt und der davon abgeleiteten Zeichnung. Beispielsweise kann durch Änderung des Durchmessermaßes an der Zeichnung einer Bohrung das 3D-Modell des Teiles der Baugruppe, in der das Teil verbaut ist, modifiziert werden - darüber hinaus gleichzeitig aber auch das für die Fertigung erforderliche Werkzeug.

Datenformate

So gut wie jedes Programm setzt auf ein eigenes Dateiformat. Dadurch ist der Datenaustausch zwischen verschiedenen CAD-Programmen alles andere als unproblematisch. Es gibt Ansätze zur Standardisierung. Im 2D-Bereich hat sich das DXF-Format als Standard weitgehend etabliert. Die überwiegende Zahl der CAD-Systeme kann DXF-Dateien lesen und schreiben, jedoch gehen dabei häufig CAD-systemspezifische Besonderheiten verloren. Im 3D-Bereich ist zwischen CAD-Systemneutralen und Systemspezifischen Datenformaten zu unterscheiden. Wesentliche CAD-Systemneutrale Datenformate sind VDAFS, IGES, SAT und STEP sowie für spezielle Anwendungen die STL-Schnittstelle. Die Datenformate im Einzelnen:

• VDAFS - Datenaustauschformat für Flächen, entwickelt vom Verband Deutscher Automobilbauer (VDA), in der Vergangenheit quasi-Standard für diesen Bereich;
• IGES - Datenaustauschformat für 2D-Zeichnungen und 3D-Daten (Flächen), in fast allen CAD-Anwendungen als Austauschformat üblich und möglich. Löst aufgrund der besseren Einsetzbarkeit VDAFS mehr und mehr ab, ist umfangreicher und systemunabhängiger als DXF einsetzbar;
• STEP - ein standardisiertes Dateiaustauschformat, welches international entwickelt wurde mit dem Anspruch, auch parametrische Daten übertragen zu können. Einziges Datenformat, welches Solid bzw. Volumen fast verlustfrei und mit Parametrik (bei Solids) überträgt. Ebenfalls zur Übertragung von Zeichnungsdaten nutzbar (dort aber nicht so mächtig wie im 3D-Bereich).

Mit diesen Formaten gelingt in der Regel nur die Übertragung von Kanten-, Flächen- und Volumenmodellen. Die Konstruktionshistorie geht in der Regel verloren, damit sind die übertragenen Daten in der Regel für eine Weiterverarbeitung nur bedingt geeignet. CAD-Systemspezifische Datenformate ermöglichen die Übertragung der vollständigen CAD-Modelle, sie sind jedoch nur für wenige Systeme verfügbar.

Für die Weitergabe von PCB-Daten zur Erstellung von Belichtungsfilmen und Leiterplatten hat das so genannte Gerber-Format große Bedeutung (siehe Fotografischer Film).

Quelle:
http://de.wikipedia.org/wiki/Computer_Aided_Design

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Einzelne CAD-Software (nicht abschließend, für hier nicht genannte Software die Suchfunktion benutzen)

AutoCAD

AutoCAD ist ein Mittelklasse CAD-System, das Industriestandards gesetzt hat. So ist z.B. das DXF - Dateiformat zum Austausch von Zeichnungen mit anderen CAD, Grafik und Textverarbeitungsprogrammen weitverbreitet. AutoCAD dient als Basis vieler branchenbezogener Zusatzapplikationen, die wichtigsten Branchen sind Architektur/Bauwesen, Mechanik/Maschinenbau, Elektrotechnik/Elektronik, Anlagenbau, Geographische Informationsysteme (GIS)/Datenmanagment und Multimedia. AutoCAD ist ein 2D / 3D CAD-System

Wikipedia-Seite zu AutoCAD
http://de.wikipedia.org/wiki/Autocad

Hersteller-Homepage:
http://www.autodesk.de

AutoVision

AutoVision ist ein Visualisierwerkzeug, das voll in die AutoCAD Oberfläche integriert ist.

Mechanical Desktop

Mit Mechanical Desktop kann man: Skizzen entwerfen, die automatisch in exakte Geometrie umgewandelt werden; Freiformflächen und parametrische Volumenmodelle unter einheitlicher Anwenderoberfläche verschneiden; Bidirekte Assoziativität zwischen 3D-Modell und dessen 2D-Ansichten anwenden.; Explosionszeichnungen von einer mit Abhängigkeiten versehenen Zusammenbaukonstruktion erstellen; Kollisionsbetrachtungen an den Zusammenbaukonstruktionen durchführen.

AutoCAD LT

AutoCAD LT ist eine Light-Version für PC vom großen AutoCAD für Windows.

ArchivCAD

Bei dem Programm handelt es sich nicht um die Umnutzung eines Maschinenbauprogramms, sondern vielmehr um eine spezielle Entwicklung für das Bauwesen. Grundlage ist das so genannte virtuelle Gebäude: in einem einzigen Arbeitsschritt werden 3-D Modelldaten, Massen, Materialeigenschaften und ähnliches gespeichert. Daraus können Werkplanung, gerenderte Modelle, Massenlisten, Wohnflächenberechnungen, Detailpläne, Stücklisten und anderes generiert werden. Weltweit arbeiten mehr als 100.000 Architekten und Ingenieure mit ArchiCAD.

Wikipedia Seite zu ArchivCAD:
http://de.wikipedia.org/wiki/ArchiCAD

Hersteller-Hompage:
http://www.graphisoft.de/

Forum:
http://www.archiforum.net/

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