Im Folgenden CAD Lexikon findet du 971 Begriffsdefinitionen aus dem Bereichen Maschinenbau, Anlagenbau, Rohrleitungsbau, Konstruktion und CAD.
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"gap" ist eine Aussparung, Lücke in einer Linie, einem Kreis oder ähnlichem, das durch ein darüber platziertes zur besseren Darstellung erzeugt wird.
Dabei sollte es sich aber lediglich um eine Darstellungsform handeln. Das CAD-Modell selbst sollte nicht verändert werden.
Generative Shape Design - Flächenerzeugung
Flächen lassen sich über verschiedene Methoden definieren.
Die Leistungsfähigkeit eines CAD-Systems zeigt sich unter anderem an den Möglichkeiten, die hierfür geboten werden:
- Standardflächen (Mehreck, Ellipse, Kreis, …)
- Fläche zwischen mehreren Profilen
- Flächen mit ein- oder zwei Leitkurven und beliebig vielen Zwischenprofilen
- Fläche durch (variable) Auszugschräge an einem Leitprofil
- Fläche durch (variable) Auszugschräge an bestehenden Flächengeometrien
- Rotations- und Profilflächen
- Füllflächen, Verbindungsflächen
Generatives Fertigungsverfahren
Bei einem generativen Fertigungsverfahren wird ausgehend von 3D-CAD-Daten (Übergabe meist über die STL-Schnittstelle) ein physisches Modell, Muster, Prototyp, Werkzeug bzw. Endprodukt erzeugt.
Im Vordergrund stehen Verfahren zur schnellen und kostengünstigen Fertigung ohne dass ein spezielles Werkzeuge erforderlich wäre.
Man unterscheidet zwischen laserunterstützten (Stereolithographie, Selektives Lasersintern, Laminated-Object-Manufacturing) und laserunabhängigen Verfahren.
Geographisches Informationssystem - GIS
Ein "Geographisches Informationssystem" ist ein System zur Erfassung, Verwaltung, Analyse und Darstellung von Daten geografischer Objekte im Raum. Wichtige Funktionen einer GIS-Anwendung, als Spezialgebiet von CAD, sind zum einen die enge Verknüpfung der grafischen Daten mit einer Datenbank und zum anderen die Rasterdatenverarbeitung.
Geometric Dimensioning and Tolerancing - Form und Lagetoleranzen - GDT
Formtoleranzen begrenzen die zulässige Abweichung durch den Fertigungsprozess eines Körpers von seiner geometrisch idealen Form. Die zulässigen Richtungs-, Orts- und Laufabweichungen von der idealen Lage von zwei oder mehreren Geometrieelementen zueinander werden durch die Angabe von Lagetoleranzen vom Konstrukteur festgelegt.
Form und Lagetoleranzen werden bei 2D-CAD-Systemen in der Zeichnungen angegeben wie beim herkömmlichen Technischen Zeichnen oder im 3D-Bereich als sogenannte Product and Manufacturing Information an das 3D-CAD-Modell angefügt.
Ein Geometrieelement oder kurz Geometrie ist eine Art der Entität, die physische Formen einschließlich Punkte, Kurven, Flächen, Volumenelemente und Relationen (Gruppen ähnlich strukturierter Entitäten) definiert.
Geometrie erzeugende Makros sind eine Art von Programmen, mit Hilfe derer komplexe Geometrieelemente erstellt werden können. Durch Abänderung von Parameterwerten oder Constraints in diesem Programm können Variantenmodelle erzeugt werden.
Makros können durch Programmierung oder durch Aufzeichnung eines Master-Ablaufs definiert werden.
Geometrie-Makros werden häufig mit "Features" gleichgesetzt. Den Makros fehlt allerdings die Semantik des Formelements.
Die Geometrieanalyse umfasst unter anderem:
- Direktes Analysieren beliebiger Elemente auf Größe, Lage, Elementtyp und andere Eigenschaften
- Ausgabe von Oberflächen- und Volumeninformationen
- Konturkettenanalyse mit Identifizierung sich überlappender Elemente
- Messen des Abstandes zwischen Punkten und des Winkels zwischen Linien in 2D / 3D
- verschiedene Flächentestfunktionen
- Ermitteln des minimalen und des maximalen Krümmungsradius und Flächenberechnung einzelner oder mehrerer Flächen
- Analysieren des Normalenwinkels (zur Vertikalen) an einer beliebigen Stelle auf einer Fläch
2D-Geometrieerstellung:
CAD-Programme müssen über leistungsfähige Funktionen zur Geometriedefinition verfügen, die auf die Bedürfnisse beim Konstruieren abgestimmt sind. Die Geometriedefinition muss auf verschiedene Art und Weise möglich sein. So sollte eine Gerade zum Beispiel nicht nur durch ihre Endpunkte definiert werden können, sondern alternativ auch als Winkelhalbierende, Tangente, Parallele, … Je mehr Varianten dem Konstrukteur dabei zur Verfügung stehen desto komfortabler lässt sich das Programm bedienen.
Im Vordergrund steht die exakte Beschreibung eines Bauteils oder einer Baugruppe. Deshalb verfügen die CAD-Programme über Möglichkeiten zur Eingabe von exakten Koordinaten sowie über Hilfsmittel zur exakten Lokalisierung von bereits definierten Konstruktionspunkten (Fangfunktionen für End-, Mittel-, Schnittpunkte, ...)
Als Ergänzung zu den Standardfunktionen für die reine Geometrieerstellung sollten dem CAD-Anwender technologische, fachbezogene Funktionen (Fase, Abrundungen, Evolvente, Schraffur, ...) zur Verfügung stehen.
Einige Aspekte, die für Funktionen in der 3D-CAD-Konstruktion wichtig sind:
- verschiedene Definitionsmöglichkeiten der Grundelemente
- Berechnung von Schnittpunkten zwischen allen Grundelementen
- Berechnung von Schnittkurven
- boolsche Operationen mit beliebigen Grundelementen
- Verknüpfung von linienorientierten Grundelementen
- automatisch erzeugte Schnitte eines 3D-Modells
- beliebige Lage des Schnitts(gerade, winkelig, abgesetzt)
- Assoziativät zw. Schnitt und Modell
- automat. Verrundung zwischen zwei linienorientierten Elementen
- automat. Verrundung zwischen zwei flächenorientierten Elementen
- automat. Verrundung zwischen zwei volumenorientierten Elementen
- automat. Verrundung zwischen Fläche und Volumen
- automat. Verrundung zwischen analytisch beschreibbaren und beliebigen Elementen
- variabler Verrundungsradius
- globale und lokale Änderung von beliebigen Kurven
- automatische Kantenverrundung an Volumina
- Glätten von analytisch nicht beschreibbaren Flächen
- automatische Äquidistantenermittlung
- topologietreue Änderungen
- automatische Prüfung der Vollständigkeit von Volumenmodellen
Geometrieerstellungsfunktionen
Zu den Geometrieerstellungsfunktionen eines CAD-Systems zählen primär die Funktionen, mit denen Geometrieelemente neu definiert und dem CAD-Modell hinzugefügt werden. Ergänzt werden diese Funktionen durch eine Palette von Manipulationsfunktionen zur Verfügung steht, mit der neue Geometrie auf Basis bereits vorhandener erstellt werden kann. Mit diesen Funktionen werden Elemente durch Spiegeln, Skalieren, Rotieren, Transformieren, ... kopiert und anschließend angepasst.
Die Leistungsfähigkeit und der Bedienkomfort eines CAD-Programms zeigt sich durch die Kombinierbarkeit der bereitstehenden Erstellungsfunktionen, Manipulationsfunktionen und Hilfsmittel- wie zum Beispiel "Objektfangmodi", Koordinatensystemfunktionen, Sperren- und Rastereinstellungen.
Geometrierelation - Constraint - Bedingung - Einschränkung
Unter "Constraints" werden logische Bedingungen , denen eine CAD-Modell-Geometrie unterliegt, oder konstruktive Beziehungen zwischen den CAD-Elementen verstanden.
Die Constrains werden vom Anwender interaktiv definiert oder vom Programm automatisch erzeugt.
Man unterscheidet geometrische, algebraische und maßliche Bedingungen.
Eine andere Unterscheidung:
- explizite Constraints = Maße, wie sie in einer technischen Zeichnung zu finden sind.
- implizite Constraints = Bedingungen, die (bei konventionellen technischen Zeichnungen) vom betrachtenden Menschen interpretiert werden. Dies sind unter anderem Eigenschaften, wie z. B. Symmetrie, Parallelität, Konzentrizität, ...
Viele CAD-Programme können mit dem Geometriemodell bzw. mit dessen Grundelementen geometrische Berechnungen durchführen. Die Möglichkeiten hängen natürlich von dem dem CAD-System zugrunde liegenden mathematischen Modell ab.
Die Ergebnisse über
- Länge
- Fläche
- Volumen
- Schwerpunkt
- Widerstandsmoment
- . . .
werden dem Anwender als Information ausgegeben.
Neben der Ermittlung solcher Anwenderdaten führt ein CAD-Programm intern eine Vielzahl von geometrischen Berechnungen zur Unterstützung bei der Konstruktion und zur gewünschten Darstellung des CAD-Modells durch:
z. B.:
Ermittlung von Schnittpunkten, Tangentenpunkten, Mittelpunkten,...
Ermittlung von Schnittkanten bei Verschneidungen mehrerer Körper
Ermittlung von Schnittansichten (im 3D-Modell)
Berechnung von unsichtbaren Kanten (im 3D-Modell)
Der "Geometrische Vergleich" dient als Basis für die Ähnlichkeitssuche von Bauteilen. Der Konstrukteur kann anhand bestimmter geometrischer Merkmale eine Datenbasis nach Ähnlichteilen durchsuchen. Die gefundenen Vergleichsteile kann er über das Ausgangsteil legen. Zwischen den Bauteilen wird dadurch ein visueller Vergleich möglich, der Übereinstimmungen bzw. Unterschiede deutlich macht. Die unbeabsichtigte Neukonstruktion eines schon existenten Teiles kann so vermieden werden.
Unter einer "Gerade" wird im Sinne von CAD allgemein eine gerade Linie mit Anfangspunkt und Endpunkt verstanden, also eine Strecke mit einer definierten Länge.
Mathematisch ist eine Gerade definiert durch einen Punkt auf der Geraden und durch deren Winkel (bzw. deren Steigung).
Für eine Gerade in der Ebene gibt es verschiedene Beschreibungsformen:
unter anderem:
Cartesische Normalform: y = mx + b (x und y aus der Menge der reellen Zahlen)
mit m = tan(alpha) als Richtungsfaktor, Richtungskoeffizient, Steigung
b = Abstand des Schnittpunkts der Geraden mit der y-Achse vom Koordinatenursprung
Hessesche Normalform: x cos(beta) + y sin(beta) -p = 0
mit p = Abstand der Geraden vom Ursprung
beta = Winkel, den p mit der positiven Richtung der x-Achse bildet
Für eine Gerade im Raum gilt:
Geradengleichnung in zwei projizierenden Ebenen:
y = m x + b (Ebene senkrecht zur x; y-Ebene)
z = n x + c (Ebene senkrecht zur x; z-Ebene)
"Gerichtete Assoziativität" ist eine Assoziative Konstruktionsmethode, bei der die Elementbeziehungen in der Reihenfolge ihrer Generierung erfasst werden. Größe und Positionierung der einzelnen Elemente werden auf prozedurale Weise nacheinander definiert. Das erste Element muss dabei "vollständig" beschrieben sein, bevor das nächste definiert werden kann.
Bsp.:
Gerade A ist parametrisch definiert als Parallele zu B
Dadurch folgt A jeder Änderung von B bei einer Verschiebung, Drehung o. ä. Allerdings kann A selbst nicht verschoben werden.
Im Variational Design kann sowohl A als auch B veschoben werden.
"Gestalt" ist die Zusammenfassung der geometrisch beschreibbaren Merkmale eines materiellen Objektes. Ein Produkt kann als System von Geometrieelementen aufgefasst werden. Die Gestalt eines Elementes wird durch die Makro- (Form und Größe) und die Mikrogeometrie (Oberfläche, Rauheit) definiert. Die Gestalt eines Systems ist definiert durch die Gestalt aller Elemente und deren Lage zueinander.
Die Gestalt eines Produktes kann sich ändern - durch Bewegung von Teilen des Produktes oder durch Materialveränderungen (Verformung, Aggregatsänderungen, …)
Giess-Simulation ist die computergestützte Berechnung der Phänomene während der Vorgänge der Formfüllung, Erstarrung, Abkühlung und Gefügebildung zur Abschätzung von Eigenspannungen und Verzug. Die Simulation der verschiedenen Prozesse erfolgt auf Basis von numerischen Verfahren, insbesondere der Finiten Elemente Methode. Sie ermöglicht die Ermittlung der räumlichen Verteilung von Temperaturen und als Folge davon der räumlichen Eigenspannung.
Zielsetzung der Giess-Simulation ist die Optimierung der Geometrie des Gussteils und des Giessprozesses.
Zur Giess-Sumulation gehören auch die Simulation der Kernherstellung, der Wärmebehandlung sowie der Formfüllung.
Ein "Gitter" ist eine Matrix von Punkten (in benutzerdefinierten Abständen), die als visuelle Hilfe am Bildschirm angezeigt und als Eingabehilfe für Konstruktionskoordinaten verwendet werden: Ist das Gitter aktiv können nur noch Koordinaten der Gitterpunkte digitalisiert werden, denn der Zeiger wird von den Gitterpunkten "magnetisch" angezogen (=gefangen). Der vom Anwender definierte Gitterabstand stellt somit die kleinstmögliche Konstruktionsmaßeinheit dar. Wichtig ist hier auch, dass der Ursprung des Gitters auf eine bestimmte Koordinate bzw. auf ein bestimmtes Element definiert werden kann.
Man unterscheidet:
- orthognale Gitter (oftmals mit unterschiedlichen Abständen der Gitterpunkte in x- und y-Richtung)
- isometrische Gitter
- ebene, kubische Gitter
- unendliche / geometrisch begrenzte Gitter
Die Kanten zwischen Polygonflächen sind geglättet.
Ein nach Henry Gouraud benanntes Beleuchtungsmodell zur Generierung von schattierten Flächen mit kontinuierlichen Farb- und Helligkeitsverläufen.
"Gouraud-Shading" ist eine Methode zum Schattieren einer Darstellung.
Die Beleuchtungswerte werden an den Ecken einer Fläche(neinheit) ermittelt. Die Beleuchtungswerte der dazwischen liegenden Punkte der Fläche werden durch Interpolation errechnet.
Der Bergriff "Graphik" / "Grafik" umfasst in der Medientechnik und den technischen Anwendungen wie CAD solche Abbildungen (teilweise auch Skizzen), die auf geometrische Grundformen reduziert werden können. Im Gegensatz dazu bezeichnet der Begriff "Bilder" (insbesondere fotorealistische) Abbildungen, die nicht aus geometrischen Grundformen zusammengesetzt sind.
Graphical User Interface - Graphische Benutzeroberfläche - GUI
Über die Software-Komponente "Grafische Benutzeroberfläche" erfolgt die Interaktion des Anwenders mit dem System (Programm / Maschine) über grafische, metapherhafte Elemente (Schreibtisch, Symbole, Menüs). Der Zusatz "grafisch" drückt dabei aus, dass die Programmsteuerung überwiegend mit Hilfe eines Zeigegeräts (Maus, Stift, …) erfolgt- statt mit der Tastatur (wie bei einer textbasierten Benutzeroberfläche). Symbole, Menüs und Steuerelemente sind Elemente der "Grafischen Oberfläche". Durch deren Manipulation (Anwählen, Ändern, …) mit der Maus werden Funktionen ausgelöst, Eigenschaften festgelegt oder Einstellungen vorgenommen, Eingabedaten an das Programm übergeben usw.
Der Begriff "Grafikelement" bezeichnet die kleinste Konstruktionseinheit in einem CAD-Modell.
Ein "Grafikelement" ist eine Komponente eines CAD-Modells in einer CAD-Datei.
Durch die Generierung und Zusammensetzen von (vielen) Grafikelementen entsteht das Konstruktionsmodell. Die Konstruktionsfunktionen eines CAD-Systems beziehen sich immer auf Grafikelemente.
Das Grafikelement wird oft vereinfacht als "Element" bezeichnet.
Graphiktablett - Digitalisiertablett
Bei dem "Graphiktablett" handelt es sich um ein Eingabegerät mit einer in der Regel rechteckigen, ebenen, mit Sensoren bestückten Oberfläche. Auf dieser Oberfläche kann mit einem Stift (engl. Stylus oder pen) freihändig gezeichnet werden. Die Sensoren übertragen die Impulse an das CAD-Programm- setzen also die Lage der Stiftspitze in eine Position auf der Zeichenfläche am Bildschirm um. Durch Nachzeichnen einer (Papier)Vorlage, die auf die Tablettoberfläche gespannt ist, mit dem Stift werden die entsprechenden Koordinaten erfasst und dadurch ein digitales Abbild erzeugt (digitalisieren).
Die Sensoren reagieren auf Druck, funktionieren elektromagnetisch oder über Ultraschall. Es kommen Stifte mit Kabelverbindung zum Tablett, kabellose Stifte oder drucksensitive Stifte zum Einsatz. Als Alternativen werden verwendet: die Ditialisier-, Fadenkreuzlupe oder die Maus
Graphische Datenverarbeitung - GDV
Die" Graphische Datenverarbeitung" ist ein Bereich der Informatik. Sie umfasst u. a. Visualisierung, geometrische Modellierung, Bildverarbeitung und Teilgebiete von Mustererkennung und Szeneanalyse.
"Die grafische Datenverarbeitung ist die Technologie, mit der Bilder im allgemeinsten Sinn des Wortes (Grafiken, Grau- und Farbbilder) mit Hilfe von Prozessoren (Rechnern) erfasst, beziehungsweise erzeugt, verwaltet, dargestellt, manipuliert, in für die jeweilige Anwendung geeignete Form verarbeitet und mit sonstigen, auch nicht grafischen Anwendungsdaten in Wechselbeziehungen gebracht werden. Auch die rechnergestützte Integration und Handhabung dieser Bilder mit anderen Datentypen wie Audio, Sprache und Video (Multimediale Systeme) sowie die zugehörigen, fortgeschrittenen Dialogtechniken gehören dazu."
"Wichtige neue Themen und Trends, die in immer stärkerem Maße in der Forschung der grafischen Datenverarbeitung zu erkennen sind, sind unter anderem die Verwendung von Computer-Grafiktechnologie für die Visualisierung, Simulation und Animation von Lebewesen (Living Structures), die Visualisierung und Dialogführung in mobilen Systemen (Mobile Information Display) und die Frage der Sicherung von Bildübertragung in allen Formen von Anwendungen der Telekommunikation." Die grafische Datenverarbeitung steht auch im Trend in der Anwendung neuer Informationsinfrastrukturen, wie sie etwa das Internet mit dem World Wide Web und die Online-Dienste darstellen. Wichtige Themen hierbei sind z. B.: VRML und Java
zu den wesentlichen grafische Grundoperationen eines CAD-Systems zählen im wesentlichen:
- Identifizieren
- Positionieren
- Positionieren unter Bezugnahme auf vorhandene Konstruktion
Graphische Manipulationsfunktionen - Bearbeitungsfunktionen
"Grafische Manipulationsfunktionen" dienen zur Veränderung der vorhandenen Geometrie (-Elemente).
Zu diesen Funktionen zählen unter anderem:
die Transformationsfunktionen
- Verschieben
- Spiegeln
- Rotieren (um einen Punkt oder eine Achse)
- Skalieren
- lineares und polares Mehrfachkopieren
- ...
Gestaltsänderungs- und Trimmfunktionen
- Abrundung (mit und ohne Trimmen)
- Abfasung (mit und ohne Trimmen)
- Trimmen
- Anpassung
- Eckentrimmen
- Teilen
- Trennen
Boolsche Operationen
- Vereinigung
- Differenz
- Schnittmenge
- . . .
Hilfsgitter von CAD- und Grafikprogrammen, das ein automatisches Ausrichten von Objekten ermöglicht. Das Gitter ist aber kein Bestandteil der eigentlichen Grafik.
Griff - Handle - Anfasser - Markierung - Kontrollpunkt
Als "Griffe" werden die kleinen (meist quadratischen) Markierungen genannt, die an einem grafischen Element erscheinen, wenn es selektiert wurde und über die das Element manipuliert werden kann.
Eine Nut ist- CAD-technisch gesehen- eine rotationssymmetrische Aussparung (z. B. in einer Welle- oder eine Vertiefung (Einfräsung- z. B.: Längsnut) in einem Körper.
2D-Grundelemente sind die kleinsten (graphischen) Einheiten aus denen sich das 2D-Beschreibungsmodell zusammensetzt.
3D-Grundelemente sind die kleinsten (graphischen) Einheiten aus denen sich das 3D-Beschreibungsmodell zusammensetzt.
Unter einer Gruppe versteht man die Zusammenfassung von zwei oder mehr markierten Objekte zu einem einzelnen Objekt, so dass diese als Gruppe verschoben, gedreht oder anderweitig geändert werden können. Die Gruppierung kann zu einem späteren Zeitpunkt wieder aufgehoben werden (siehe auch Auflösen).
Eine Gruppe ist eine (temporäre) Zusammenfassung von Elementen.
Die Gruppenbildung kann erfolgen zur
1. Vereinfachung der Bearbeitung
Die folgenden Bearbeitungsschritte beziehen sich dann auf alle zur Gruppe gehörenden Elemente. Sollen Elemente bearbeitet werden, müssen sie nicht mehr einzeln angewählt werden.
zur Definition logischer Zusammenhänge
Elemente einer Bauteils können zusammengefasst werden
Beispiele für Gruppenfunktionen:
Vergabe von Namen
Definition von Gruppenstrukturen / -hierarchien
Zugriff auf einzelne Gruppenmitglieder
Das Verhältnis zwischen Ansichtsbreite und -höhe.
Gummibandfunktion - rubber-band-function
Die Gummibandfunktion tritt wie folgt in Erscheinung: Das Programm zeigt bei verschiedenen Funktionen im Grafikfenster eine dynamische Verbindungslinie von einem zuvor definierten Anfangspunkt zur aktuellen Zeigeposition an. z. B. Linienfunktion: Nach der Definition des Linienstartpunktes wird eine Verbindungslinien (Gummiband) zum Mauszeiger dargestellt. Wird der Mauszeiger von diesem Punkt wegbewegt wird die Verbindungslinie länger. Die Verbindungslinie erscheint dem Anwender so wie ein Gummiband, das am Startpunkt der Linie und an dem Mauszeiger befestigt ist. So erhält der Anwender bereits eine Vorstellung davon wie seine Linie aussieht noch bevor er den Linienendpunkt markiert hat.
Die Gummibandlinie ist eine Linie, die sich dynamisch auf dem Bildschirm erstreckt - analog zur Cursorbewegung. Dabei entspricht der eine Endpunkt dieser Linie einem Punkt der Zeichnung, während der andere Endpunkt noch mit dem sich bewegenden Fadenkreuz verbunden ist, d.h. den Cursor darstellt.
Gummibandtechnik - rubber-band-technic
Es handelt sich um eine Sonderform des freien Digitalisierens bei der Eingabe von Größenparametern und Winkeln in CAD, bei der sich das gerade in Erzeugung befindliche Geometrieelement entsprechend der Bewegung des Fadenkreuzes verändert.
Mit GLOBAL SHAPE MODELING™ (im CAD-System hyperCAD von Open Mind) werden komplexe Änderungen an vorhandenen Konstruktionen schnell und einfach durchgeführt. Dafür können Flächen, Volumen, Datenmodelle und importierte Geometrien in ihrer Lage eingefroren und andere Bereiche oder Elemente einzeln oder zusammen beliebig verbogen, gedreht und verschoben werden.
