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Grundlagen CAD, 3D Modellieren
CAD Skript 1
Grundlagen CAD 3D Modellieren
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
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Grundlagen CAD, 3D Modellieren
CAD Skript 1 Grundlagen CAD 3D Modellieren............................... 1 Vorwort............................................................................................ 7 1 Vom 2D-Zeichnen zur Produktentwicklung ............................... 8
1.1 Produktentwicklung......................................................... 12 1.2 Das digitale Produkt......................................................... 13 1.3 CAD im Produktentwicklungsprozess............................... 15 1.4 Concurrent Engineering / Produktentwicklung im Team .. 17 1.5 CAD-Schnittstellen........................................................... 18
1.5.1 Arten von Schnittstellen............................................ 19 1.5.2 Verfügbare Schnittstellen.......................................... 20 1.5.3 Datenverlust bei Schnittstellen .................................. 21
1.6 Klassifizierungsmerkmale eines CAD-Systems .................. 22 1.7 CAD Grundfunktionen..................................................... 25 1.8 Skizzieren von Querschnitten ........................................... 29 1.9 Assoziativität.................................................................... 30
2 Einführung in Unigraphics NX ................................................. 32 2.1 Benutzeroberfläche.......................................................... 34
2.1.1 Bildschirmlayout ....................................................... 34 2.1.2 Die Werkzeugleisten ................................................. 36 2.1.3 Mausbedienung........................................................ 41 2.1.4 Dialogablauf einer Funktion...................................... 42 2.1.5 Selektieren von Konstruktionselementen .................. 43 2.1.6 Positionierungsmenü (Point Constructor Menu) ........ 46 2.1.7 Rückgängig machen der letzten Operation(en) ......... 49 2.1.8 Das Quick-View Menü .............................................. 50 2.1.9 Das Hilfe Menü......................................................... 51
2.2 Eine Unigraphics Session .................................................. 52 2.2.1 Starten einer Unigraphics Session ............................. 52 2.2.2 Beenden einer Unigraphics Session........................... 52
2.3 Dateiverwaltung in Unigraphics ....................................... 53 2.3.1 Erzeugen einer neuen Datei...................................... 54 2.3.2 Öffnen einer bestehenden Datei ............................... 55 2.3.3 Speichern einer Datei................................................ 56 2.3.4 Löschen einer Datei .................................................. 56
3 Strukturen............................................................................... 57 3.1 Generelle Arbeitsweise zur Erzeugung eines 3D-Modells . 57 3.2 Geometriebeschreibende Elemente eines Modells............ 59 3.3 Parameter eines 3D-Modells ............................................ 61 3.4 Assoziativer Hybridmodeler .............................................. 62 3.5 Master-Modell Konzept ................................................... 65
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Grundlagen CAD, 3D Modellieren
4 Darstellungsoptionen .............................................................. 66 4.1 Layer................................................................................ 66 4.2 Layer Settings .................................................................. 68
4.2.1 Setzen des Work Layers ............................................ 69 4.3 Bildschirmlayout............................................................... 70 4.4 Ansichts-Funktionen (Menu View).................................... 71
4.4.1 Fit ............................................................................. 71 4.4.2 Section View............................................................. 72 4.4.3 Rotate View.............................................................. 73 4.4.4 View Orient .............................................................. 74
4.5 Visualisierungstechniken .................................................. 75 4.5.1 Basic Lights ............................................................... 76 4.5.2 Advanced Lights ....................................................... 77 4.5.3 Verwalten von Ansichten.......................................... 78 4.5.4 Nebeleffekte............................................................. 79
5 Koordinatensysteme................................................................ 81 5.1 Allgemeines ..................................................................... 81 5.2 Das absolute Koordinatensystem ..................................... 82 5.3 Das Arbeitskoordinatensystem (WCS) .............................. 83 5.4 Sketch-Koordinatensystem............................................... 86 5.5 Formelement Koordinatensystem..................................... 87
6 Allgemeine Voreinstellungen................................................... 88 6.1 Objekt-Voreinstellungen .................................................. 88 6.2 Visualisierungs-Voreinstellungen ...................................... 89
6.2.1 Modelldarstellungsart (Visual) ................................... 89 6.2.2 Farbpalette (Color Palette) ........................................ 90 6.2.3 Farbeinstellungen (Color Settings)............................. 91 6.2.4 Schattierungsoptionen (Shade) ................................. 92 6.2.5 Darstellungsbereich und Perspektive......................... 92
6.3 Work Plane Voreinstellungen ........................................... 94 7 Konstruktionselemente ........................................................... 95
7.1 Boolesche Operationen.................................................... 95 7.2 Erzeugen von Grundkörpern............................................ 98 7.3 Erzeugen von Formelementen........................................ 104
7.3.1 Positionierung eines Formelements ......................... 109 7.4 Bezugs-Ebenen/ -Achsen (Datums)................................. 112
7.4.1 Erzeugen von Datum Planes und Datum Axis.......... 113 7.5 Erzeugen von allgemeinen Volumenkörpern .................. 116 7.6 Extruded Body ............................................................... 120 7.7 Revolved Body................................................................ 125 7.8 Sweep along Guide........................................................ 130
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Grundlagen CAD, 3D Modellieren
8 Ändern von Konstruktionselementen .................................... 134 8.1 Der Model Navigator (MN) ............................................. 135
8.1.1 Arbeitstechniken im Model Navigator ..................... 136 8.1.2 Das Model Navigator-Fenster als Beziehungsbaum . 137 8.1.3 Model Navigator PopUp Menü ............................... 138
8.2 Ändern von Featureparametern ..................................... 139 8.3 Ändern der Positionierung eines Features ...................... 141 8.4 Topologieänderung........................................................ 142 8.5 Reattach (Neu zuordnen) ............................................... 146 8.6 Fehlermeldungsfenster beim Aktualisieren ..................... 149 8.7 Löschen von Konstruktionselementen............................ 154 8.8 Unterdrücken von Features ............................................ 155 8.9 Einfügen von Features.................................................... 157 8.10 Darstellung des 3D-Modells ändern............................ 159
9 Formelement-Operationen .................................................... 162 9.1 Edge Blend (Kantenverrundung) .................................... 162
9.1.1 Runden mit konstantem Radius .............................. 163 9.1.2 Runden mit variablem Radius.................................. 164
9.2 Chamfer (Fase)............................................................... 169 9.3 Hollow (Aushöhlen) ....................................................... 172 9.4 Trim Body (Körper trimmen)........................................... 176 9.5 Instance Feature (Kopieren von Formelementen)............ 179
9.5.1 Circular / Rectangular Array .................................... 180 9.5.2 Mirror (Spiegeln)..................................................... 186
10 Sketches (Skizzen) ............................................................. 189 10.1 Sketch Voreinstellungen............................................. 190 10.2 Erzeugen eines Sketch................................................ 191 10.3 Sketcher Task Umgebung........................................... 192
10.3.1 Smart Sketch Interface............................................ 193 10.3.2 Dynamische Voranzeige.......................................... 194 10.3.3 Hilfslinien................................................................ 194 10.3.4 Sperren einer vorangezeigten Bedingung ............... 194 10.3.5 Short List ................................................................ 195 10.3.6 Allgemeine Sketch Operationen.............................. 196
10.4 Der aktive Sketch ....................................................... 197 10.5 Verwaltung geometrischer Bedingungen.................... 198
10.5.1 Bemassungsbedingungen ....................................... 198 10.5.2 Geometrische Bedingungen.................................... 199 10.5.3 Verhalten von Bedingungen ................................... 200 10.5.4 Tipps zu Bedingungen ............................................ 201 10.5.5 Sketcher Farbcodes................................................. 202
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Grundlagen CAD, 3D Modellieren
10.5.6 Sketches und Layers................................................ 202 10.6 Die Sketch Werkzeugleiste ......................................... 203
10.6.1 Reattach ................................................................. 203 10.6.2 Positionierungs-Bemassungen................................. 204
10.7 Die Sketch Curves Werkzeugleiste.............................. 205 10.7.1 Profile ..................................................................... 206 10.7.2 Line ........................................................................ 206 10.7.3 Arc (Kreisbogen) ..................................................... 207 10.7.4 Circle (Kreis)............................................................ 208 10.7.5 Derived Lines (Abgeleitete Linien) ........................... 209 10.7.6 Quick Trim (Kurven trimmen).................................. 210 10.7.7 Quick Extend (Kurven verlängern) ........................... 211 10.7.8 Fillet (Verrundung) .................................................. 212 10.7.9 Rectangle (Rechteck)............................................... 213 10.7.10 Ellipse.................................................................. 213 10.7.11 Conic (Kegelschnitte) .......................................... 215 10.7.12 Point (Punkt) ....................................................... 217 10.7.13 Associative Points (Assoziative Punkte) ................ 217
10.8 Die Sketch Constraints Werkzeugleiste....................... 218 10.8.1 Dimensions (Bemassungen) .................................... 219 10.8.2 Create Constraints (Geometrische Bedingungen).... 222 10.8.3 Typen von geometrischen Bedingungen ................. 223 10.8.4 Auto Constrain (Automatisch bedingen) ................. 225 10.8.5 Kombinationen geometrischer Bedingungen .......... 226 10.8.6 Animate Dimension ................................................ 227 10.8.7 Convert To/From Reference .................................... 228 10.8.8 Show/Remove Constraints ...................................... 229 10.8.9 Alternate Solution (Alternative Lösung)................... 230 10.8.10 Infer Constraint Settings ..................................... 231
10.9 Sketch Operations Toolbar ......................................... 232 10.9.1 Mirror (Spiegeln)..................................................... 232 10.9.2 Offset Extracted Curves .......................................... 233 10.9.3 Edit Curve............................................................... 233 10.9.4 Edit Defining String................................................. 235
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Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Vorwort
Für die CAD-Ausbildung der Maschinenbau-Ingenieure an der ETH
stehen folgende vier Skripts zur Verfügung:
CAD-Skript 1: Grundlagen CAD / 3D-Modellieren •
•
•
•
CAD-Skript 2: 2D Zeichnungen
CAD-Skript 3: Baugruppen
CAD-Skript 4: Freiform-Modellieren
Die Skripts werden laufend überarbeitet und an den neusten
Stand der CAD-Software Unigraphics von EDS PLM Solutions ange-
passt. Die vorliegenden Skripts basieren auf der Version Unigraphics
NX. Anregungen und Wünsche nehme ich gerne entgegen.
Es ist mir ein Bedürfnis, an dieser Stelle allen meinen Vorgängern
grossen Dank auszusprechen. Sie haben eine hervorragende Grund-
lage geschaffen für die CAD-Ausbildung an der ETH Zürich. Diese
Tatsache hat sich bereits in weiten Kreisen der CAD-Welt herumge-
sprochen.
Alle Skripts sind auf unserem Internet-Portal im Format pdf hinter-
legt und dürfen gerne heruntergeladen werden. Sie finden diese auf
http://www.zpeportal.ethz.ch unter Lehre, CAD-Ausbildung.
Zürich im September 2002
Marcel Schmid
Zentrum für Produkt-Entwicklung
ETH Zürich
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Grundlagen CAD, 3D Modellieren
1 Vom 2D-Zeichnen zur Produktent-wicklung
Frühgeschichte: Schon in der frühen Geschichte versuchten die
Menschen zur Realisierung eines Werkes ihre Ideen zeichnerisch ab-
zubilden. Sehr oft waren dies 3-dimensionale Skizzen.
19. Jahrhundert: Es werden Normen und Regeln zur Darstellung
von technischen Zeichnungen festgelegt. Dies in der Absicht, dass
involvierte Mitarbeiter die Zeichnung auch so verstehen, wie dies der
Erzeuger beabsichtigt hat.
1940er Jahre: Die Entwicklung erster einfacher elektronischer Com-
puter wird in Angriff genommen.
1950er Jahre: Mit der Entwicklung von höheren Programmierspra-
chen wie FORTRAN oder COBOL Ende der 1950er Jahre wird der
Weg frei für die Entwicklung von 2D-CAD-Systemen.
1961: Das erste interaktive Zeichnungsprogramm mit dem Namen
Sketchpad wird von Herrn Sutherland am MIT in Amerika entwickelt.
Im gleichen Zeitraum wird auch an der Programmierung von 3D-
Darstellungen gearbeitet. Erste Ansätze sind 3D-Drahtmodelle. Diese
stellen ein Objekt näherungsweise mit Hilfe von Kurven dar, welche
Kanten und Flächen umreissen.
1960er Jahre: Neben der Weiterführung von 2D-CAD-Programmen
wird auch die Entwicklung erster 3D-Algorithmen im komplexeren
Oberflächenbereich in Angriff genommen, mit der Absicht, die
Schwächen von 3D-Drahtmodellen zu überwinden. Erste Anwender
von Freiformflächen sind die Automobil- und Flugzeugindustrie.
Zu erwähnen ist hier die Oberflächenbeschreibung des Renault Inge-
nieurs Pierre Bezier und des Citroen Ingenieurs Paul de Casteljau,
welche in Konkurrenz zueinander Mitte der 1960er Jahre die Defini-
tion parametrischer Raumkurven entwickelten. Paul de Casteljaus
Arbeit wurde nie veröffentlicht, so dass die Oberflächenbeschreibung
heute Paul Beziers Namen trägt, obwohl die fundamentalen Algo-
rithmen, welche die Bezier Kurven beschreiben, heute Paul de Castel-
jau zugesprochen werden.
1970er Jahre: Die Weiterentwicklung der vollständigen dreidimensi-
onalen Beschreibung eines Objektes wird an den Universitäten durch
die Volumendefinition (Solids) vorangetrieben.
8
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
1980er Jahre: CAD ist immer noch einem auserlesenen Kreis von
Anwendern vorbehalten. Diese müssen nicht nur jede Menge inves-
tieren – Summen in siebenstelliger Höhe sind durchaus keine Selten-
heit – sondern auch viel Geduld mitbringen.
Erste Solid-Modeler kommen auf den Markt. Diese sind aber noch
nicht sehr komfortabel in ihren Möglichkeiten und der Bediener-
freundlichkeit
Das Softwareangebot wird im Laufe der 80er Jahre immer vielfälti-
ger. 1986 macht das PC-basierte 2D CAD System AutoCAD verstärkt
auf sich aufmerksam, obwohl es noch von vielen belächelt wird.
Die Hardwarepreise fallen, obwohl es ständig neue Leistungssteige-
rungen zu vermelden gibt. Ein Trend, der sich bis heute fortgesetzt
hat.
1987: Die ersten von den Anwendern akzeptierten 3D-Solid-Modeler
kommen auf den Markt.
1990: Die ständig steigende Leistungsfähigkeit bei Hard- als auch
Software ermöglichen neue Einsatzfelder wie Simulationen von Be-
wegungen, Belastungen, Strömungen und Thermo-Simulationen.
1991: Erste CAD Systeme unterstützen Concurrent Engineering, d.h.
parallele Entwicklungszusammenarbeit mit dem Ziel, den Produkt-
entwicklungsprozess zu verkürzen.
1992: Von vielen noch nicht so ganz ernst genommen, gibt es aber
immer mehr CAD-Systeme, die auf der Windows-Oberfläche basie-
ren. Vor allem kleinere Anbieter sehen hier ihre Marktchance. Die
Grossen werden später nachziehen müssen.
Die Offenheit der Systeme schreitet voran. Immer mehr Anbieter
geben ihren Softwarepaketen speziell entwickelte Schnittstellen auf
den Weg, damit der Datenaustausch zwischen unterschiedlichen
Systemen „ohne Datenverlust“ funktioniert.
1993: Windows NT setzt neue Zeichen. Es beginnt der Verdrän-
gungswettbewerb gegen UNIX, den, wie wir inzwischen wissen,
Windows NT gewinnen wird.
CAD und Virtual Reality: Ein neues Softwarepaket, entwickelt vom
Fraunhofer Institut, ermöglich „Spaziergänge durch 3D Objekte in
Echtzeit. Der industrielle Einsatz lässt aber noch ein paar Jahre auf
sich warten.
Parasolid, bis heute fast ungeschlagen der voll parametrische Model-
lierkern. Dieser Kern bietet parametrische Konstruktion, Einsatz von
Feature-Technik, vereinigt Draht-, Flächen- und Volumengeometrie in
einem Datenmodell und bietet volle Assoziativität in allen Entwick-
9
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
lungsstufen. Parasolid wird nebst ACIS die Basis vieler moderner Mo-
dellierer.
1994: Die 3D-Welt wird immer schöner. Spezielle Rendering-
Software bieten fotorealistische Bilder von hoher Qualität.
1995: Rapid Prototyping: 3D-Modelle direkt aus dem CAD-System
mit Verfahren wie Stereolithografie, Selectiv Laser Sintern, Laminated
Object Manufacturing und Fused Deposition Modeling werden indus-
triell genutzt. Der grosse Durchbruch wird jedoch noch ein paar Jahre
dauern.
Client/Server Architektur rückt immer mehr in den Mittelpunkt der
Interessen. Es ermöglicht allen Mitarbeitern eines Unternehmens,
jederzeit und über geografische und systembedingte Grenzen hin-
weg auf wichtige Informationen zuzugreifen.
1996: Die ersten Konstruktionshilfen bieten das Internet in Form von
Katalogen an. Einzelteile, Baugruppen oder ganze Kataloge können
heruntergeladen werden.
Eine Marktstudie offenbart es: Nahezu hinter jedem Produkt, das
heute auf den Markt kommt, - von der Kaffeemaschine über die
Brille bis zum Passagierflugzeug – steckt der Einsatz von CAD als
Herzstück der Produktentwicklung. Erstaunlich dabei: Immer noch
liegt der Schwerpunkt aus 2D-Systemen.
1997: Ohne Digital Mock-up ist nach Meinung von Fachleuten aus
der Luft- und Raumfahrt sowie der Automobilindustrie die Entwick-
lung komplexer Produkte nicht praktikabel. Um Zeit und Kosten in
den Griff zu bekommen, zählt Digital Mock-up zu den Knüllern im
Engineering-Bereich.
Integrierte EDM-Systeme (Engineering Data Management) ermögli-
chen den schnellen Zugriff auf alle vorhandenen Daten, auch von
entfernten Standorten. Die Kontrolle der Prozesse garantiert eine
optimierte Ablauforganisation und eröffnet damit grosse Kostenre-
duzierungsmöglichkeiten.
1998: VR (Virtuelle Realität): Konstruktionsplanung im virtuellen
Raum. Lange bevor eine Maschine gebaut und der erste Testlauf
gestartet wird, können Ingenieure gemeinsam Einbauprobleme, Er-
gonomie, kinematische und dynamische Beziehungen erkunden.
1999: Java-Programme sind die Schlüsseltechnologie für die Integra-
tion zwischen Engineering und Unternehmens-IT. Viele Informatio-
nen, die für den Konstruktionsprozess nützlich sind, werden durch
den Einsatz von Java schneller und problemloser greifbar.
Die rasante Globalisierung erfordert EDV-Werkzeuge, die weltweites
Concurrent Engineering ermöglichen.
10
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
2000: Geeignete EDM/PDM-Lösungen ermöglichen ein effektives
Knowledge-Management im technischen Bereich.
Eine wichtige Rolle beim Aufbau von vernetzten Strukturen spielen
das Internet, XML (Extended Markup Language) und ASP (Application
Service Provider).
Neue Softwareprodukte sind webfähig und ermöglichen es dem
Entwicklungsingenieur, die Möglichkeit, über das Netz mit Auftrag-
gebern, Zulieferern und Partnern zusammenzuarbeiten. Dabei han-
delt es sich nicht um bessere Kommunikationswege, sondern vor
allem um neuartige Dienste, die erst durch das Internet möglich wer-
den.
2001: PLM (Product Lifecycle Management) stellt die Verbindung her
zu anderen Anwendungen und Prozessen im Unternehmen. Mitar-
beiter eines Unternehmens, Zulieferer, Partner und Kunden werden
eng in den Produkt-Entwicklungsprozess eingebunden. Ganz neben-
bei kann PLM auch dazu beitragen, mit dem dreidimensional darge-
stellten Produkt die Kosten beispielsweise für Service- und Wartungs-
arbeiten drastisch zu verringern.
2002: Bis anhin war die Forderung, die Einzelschritte der Produkt-
entwicklung aus einem 3D-Modell heraus mit den notwendigen Da-
ten zu unterstützen. Heute ist das Ziel, das Produkt als digitales über
den gesamten Lebenszyklus zu verwalten, über Firmen, Länder- und
Systemgrenzen hinweg.
11
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
1.1 Produktentwicklung
Unter dem Begriff Produktentwicklung kann allgemein der Prozess
verstanden werden, welcher von einer Idee bis zu deren fertigen
Realisierung durchlaufen wird. Dabei ist es irrelevant, ob es sich bei
dem Produkt um das Tomatenhäuschen eines Hobbygärtners oder
um den hochentwickelten Motor eines Rennwagens handelt. In allen
Fällen muss sich der Entwickler vorgängig grundlegende Gedanken
über den Sinn, Zweck und den Realisierungsweg seines Produktes
machen, bevor er diese in die Realität umsetzt.
Es versteht sich für einen Hobbygärtner von selbst, dass er kaum
einen Computer einsetzen wird bei der Konstruktion eines Tomaten-
häuschen, da zu dessen Überblickbarkeit und Realisierung ein allge-
meines Vorstellungsvermögen und ein handwerkliches Geschick aus-
reichen.
Ein Rennmotorentwickler wird jedoch in der heutigen kurzlebigen
Zeit ohne die Möglichkeiten eines Computers nicht in der Lage sein,
einen konkurrenzfähigen Motor in einer vorgegebenen, kurzen Zeit
zu entwickeln. Es gibt heute kaum mehr einen Entwicklungsbereich,
welcher nicht durch Computersoftware unterstützt und optimiert
wird.
In den 1970er und 1980er Jahren war die IT-Landschaft heutiger
Unternehmen charakterisiert durch eine grosse Anzahl unterschiedli-
cher Applikationen, optimiert auf die spezifischen Bedürfnisse einzel-
ner Funktionsbereiche. Untereinander waren diese Applikationen
kaum oder nur unzureichend verknüpft und unterstützen daher nur
einen sehr begrenzten Datenaustausch. Im Zuge der Bestrebungen
um eine durchgängige und ganzheitliche Rechnerunterstützung wur-
de deshalb unter dem Schlagwort CIM (Computer Integrated
Manufacturing) in den 1990er Jahren vielerorts die Vision einer in-
tegrierten Gesamtlösung verfolgt (Fabrik der Zukunft). Die weltweite
Förderung des CIM-Gedanken hat auch die Weiterentwicklung und
den praktischen Einsatz von CAx-Systemen nachhaltig beeinflusst. Es
ist heute möglich, komplexe Produkte, wie z.B. einen Rennwagenmo-
tor, dreidimensional am Computerbildschirm zu entwickeln und dies
sogar an verteilten Entwicklungsstandorten. Dieses virtuelle Produkt
ist der scheinbar fertige, fotorealistisch dargestellte Rennmotor, ohne
dass von diesem auch nur ein Teil bereits gefertigt worden ist.
12
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Heute spricht man nicht mehr von CIM, aber der Grundgedanke
des Informations- und Kommunikationsverbundes besteht mehr
denn je. Heute sprechen wir in diesem Zusammenhang vom Digitalen
Produkt. Es sei an dieser Stelle auf die Vertiefungsvorlesung im 6.
Semester verwiesen „Informationstechnologien im Digitalen Pro-
dukt“.
1.2 Das digitale Produkt
Hinweis: Dieses Unterkapitel ist ein Auszug aus der Vertiefungsvorle-
sung „Informationstechnologien im Digitalen Produkt“.
Das Konzept des Digitalen Produktes zielt auf eine definierte, konsi-
stente Daten- und Informationsstruktur. Alle Daten, die das Produkt
realitätsnah beschreiben und von Unternehmensprozessen genutzt
werden, sind in dedizierten Datenbanken mit festgelegter Datenho-
heit abgelegt und miteinander verknüpft.
Die Produktdaten werden innerhalb der Primärentwicklung er-
zeugt und während des gesamten Produktlebenszyklus ergänzt, mo-
difiziert und gepflegt. Die Erzeugung erfolgt mit dem Ziel der
optimalen Nutzung in den nachgelagerten Unternehmensprozessen:
Herstellung, Vertrieb und Marketing, Betrieb und Service, Entsorgung
und Recycling. Damit profitieren von diesen Daten die Unterneh-
mensprozesse Verkauf, Kunde, Service, Produktion und Logistik,
denn sie können jederzeit auf die Informationen des Digitalen Pro-
duktes zugreifen und effizient Nutzen daraus ziehen.
Neue Bedürfnisse, Schwachstellen, Erfahrungen fliessen perma-
nent zurück und werden durch die Sekundärentwicklung in das Digi-
tale Produkte integriert oder verbessern dieses.
13
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
B001cadZ: Grundkonzepte des Digitalen Produkts
Am Zentrum für Produktentwicklung ist das Digitale Produkt wie
folgt definiert:
Das Digitale Produkt ist die Gesamtheit der Produktdaten,
welche in der Primärentwicklung erzeugt, konsistent verwaltet
und über den Lebenszyklus laufend ergänzt werden und das
reale Produkt hinreichend genau repräsentieren, um von Un-
ternehmensprozessen mittels Diensten genutzt zu werden.
•
•
•
Unternehmensprozesse sind wertschöpfende Handlungen
des Unternehmens unter Einbezug aller Partner, welche das
Digitale Produkt unter Verwendung von Diensten nutzen,
modifizieren und ergänzen.
Dienste sind spezifische Anwendungen, welche es Unter-
nehmensprozessen ermöglichen, individuell oder in Teams,
im Digitalen Produkt zu navigieren, zu interagieren, dieses zu
visualisieren und zu modifizieren. Für die Realisierung der
Dienste kommen moderne kommerziell erhältliche oder ei-
gens implementierte IT-Tools zur Anwendung.
14
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
1.3 CAD im Produktentwicklungsprozess
Produktentwicklung ohne die Mithilfe von Computern ist heute
kaum mehr denkbar. Dabei nimmt CAD eine wichtige Stellung ein.
Zeigt man die Abfolge eines Produktentwicklungsprozesses, so wird
die heutige CAD-Software zumeist in der Hauptprojekt- und der
Detaillierungsphase eingesetzt.
Bild (B002cadZ) CAD-Software im Entwicklungsprozess
In der Konzeptphase werden Layouts und Designstudien oft mittels
dafür spezialisierter Software durchgeführt. Erst wenn die grundle-
genden Punkte geklärt sind, kommt zu Beginn der Entwurfsphase die
CAD-Software zum Einsatz. Dabei ist vor allem störend, dass Design-
studien auch heute noch zumeist nur mit Verlusten in die CAD-
Software übernommen werden können. Im CAD-System wird das
Produkt dreidimensional modelliert. Diese 3D-Datensätze dienen
idealerweise als Grundlage für die nachgelagerten Entwicklungs-
schritte wie z.B. 2D-Zeichnungsableitung, Festigkeitsberechnung, NC-
Programmierung, Montageanleitungen, usw.
15
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Bild (B003cadZ) Weiterverwendung von CAD-Daten
Dies würde bedeuten, dass die Gestaltgebung eines Produkts in kei-
ner weiterführenden Software erneut definiert werden müsste. Die
Praxis zeigt aber, dass Schwierigkeiten insbesondere bei der Über-
nahme von originalen 3D-Daten in Fremdsoftwares auftreten. Die
Schnittstellenproblematik wird im Kapitel 1.5 weiterführend behan-
delt. Hier soll primär darauf hingewiesen werden, dass vor allem für
die Fertigung eine exakte Geometriebeschreibung in der entspre-
chenden CAM-Software vorliegen muss.
Es versteht sich von selbst, dass bei der oft hohen Komplexität ei-
ner Entwicklung, wie z. B. derjenigen eines Rennwagenmotors, wenn
wir bei diesem Beispiel bleiben wollen, diese nicht von einer Person
allein gemeistert werden kann. Ein solches Produkt wird in mehreren,
auf bestimmte Funktionen spezialisierten Teams erarbeitet. In wel-
chem Zeitabschnitt ein Entwicklungsteam dabei sein Spezialwissen in
die Arbeit einbringt, hängt nicht zuletzt von der Unternehmensstruk-
tur und dem Einsatz integrativer Applikationssoftwares ab.
16
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
1.4 Concurrent Engineering / Produktentwick-lung im Team
Wo früher ein Produkt durch eine Abfolge sequentieller Tätigkeiten
mittels Weitergabe von erarbeiteten Dokumenten an die nachfol-
genden Funktionsbereiche entwickelt wurde, wird heute als Zielset-
zung einer modernen Unternehmensfunktionalität die weitgehende
Parallelisierung der Entwicklungstätigkeiten angestrebt. Dieses soge-
nannte Concurrent Engineering (CE) hat das Ziel, die Entwicklungs-
durchlaufzeit eines Produktes drastisch zu verkürzen.
Bild (B004cadZ) Herkömmliche, sequentielle Entwicklung
Dabei bildet ein straffes Projektmanagement die Basis von CE. Bei der
Entwicklung eines Produkts sollen von Anfang an alle Beteiligten
zusammenarbeiten: Entwickler, Konstrukteure, Fertigungsexperten,
Berechnungsingenieure, Formenbauer, Zulieferer, usw.
Bild (B005cadZ) Concurrent Engineering
17
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Bei CE werden diese Personen in einem Projektteam zusammenge-
fasst. So fliesst aus allen Gebieten spezifisches Fachwissen ein. Fehler
werden frühzeitig erkannt und kostspielige, da verspätet ansetzende,
Änderungen weitgehend vermieden. Zusätzlich führt ein derartiger
Ansatz der Produktentwicklung zu einer Qualitätsverbesserung.
Damit diese Projektorganisation optimale Arbeitsvoraussetzungen
erhält, muss eine bereichsübergreifende, rechnerinterne Dateninteg-
ration verfügbar sein, auf die alle Projektmitglieder entsprechend
ihren Rechten zugreifen und den aktuellen Stand abrufen können.
Sämtliche funktionsspezialisierten Entwicklungsteams arbeiten so
gemeinsam und weitgehendst parallel an der Konkretisierung des
Produktmodells. Am Ende existiert ein vollständiger digitaler Daten-
satz des zu erzeugenden Produktes.
Wenn wir diese Funktionsabläufe betrachten, egal ob es sich um
einen sequentiellen oder um einen Concurrent Engineering Ablauf
handelt, ist davon auszugehen, dass in einem Entwicklungsprozess
verschiedene Arten von Computern und Software-Lösungen zum
Einsatz gelangen. Es muss daher gewährleistet werden, dass die ein-
mal erzeugten 3D-Daten auch in einer anderen Umgebung weiter
verwendet werden können. Im nächsten Kapitel wollen wir uns da-
her kurz den Schnittstellen zuwenden.
1.5 CAD-Schnittstellen
Die Problematik der Datenintegration verschiedener Engineering-
Software wurde bereits anfangs der 1980er Jahre angegangen. Im
Verlaufe der Zeit haben sich eine Vielzahl von genormten und nicht
genormten CAD-Schnittstellen entwickelt. Während ältere Schnitt-
stellen, wie IGES, SET oder VDA-FS vornehmlich Geometriedaten zu
transferieren gedachten, so handelt es sich bei der Mitte der 1990er
Jahre ins Leben gerufenen Schnittstelle STEP nicht mehr nur um eine
reine Geometrieschnittstelle, vielmehr geht die Richtung in die Bereit-
stellung eines international standardisierten Referenzmodells, wel-
ches alle im Lebenszyklus eines Produktes anfallenden Informationen
beinhaltet.
18
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
1.5.1 Arten von Schnittstellen
Bei der Definition der Art von Schnittstellen unterscheidet man prin-
zipiell zwischen speziellen und normierten Schnittstellen. Der grund-
legende Unterschied zwischen diesen beiden Arten wird aus der
nachfolgenden Abbildung sofort ersichtlich.
Bild (B006cadZ) Datenschnittstellen
Genormte Schnittstellen haben den Vorteil, dass sie einen ge-
ringeren Wartungs- und Pflegeaufwand aufweisen und der
Entwicklungsaufwand sich um einiges reduziert. Ebenfalls
kann mit genormten Schnittstellen eine Übertragung in viele
andere CAD-Systeme erfolgen. Es muss aber an dieser Stelle
auch festgehalten werden, dass das Resultat der Übertragung
nicht immer sehr befriedigend ist.
•
• Spezielle Schnittstellen besitzen dagegen den Vorteil, dass die
Schnittstelle meist viel exaktere Datenübertragungen erlaubt,
da die Schnittstellensoftware auf die speziellen Eigenheiten
zwischen den beiden betroffenen CAD-Systemen besser ein-
geht.
19
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
1.5.2 Verfügbare Schnittstellen
Die nachfolgende Tabelle soll einen kleinen Überblick über die heute
im Wesentlichen verfügbaren CAD-Schnittstellen geben.
CAD-Schnittstellen und Datenaustauschformate
Schnittstelle Herkunft Modelle Bemerkung
IGES
Initial Graphics Exchange Specifica-tion USA
Drahtmodell
Flächenmodell
Volumenmodell
Berechnungsmodelle
2D Zeichnung
Weit verbreitet, im allg. ansprechende Ergebnisse
SET
Standard d’Echange et de Transfer F
(Aerospatiale)
Drahtmodell
Flächenmodell
Volumenmodell
Berechnungsmodell
2D Zeichnung
Vor allem in Frank-reich verbreitet
VDA-FS
Verein Deutscher Automobilhersteller
D (Automobil-Industrie)
Drahtmodell Gute Flächenüberga-be
DXF
Drawing Interchan-ge Format
AutoCAD
Drahtmodell
2D Zeichnung
Keine Norm, Industriestandard
von Autodesk festge-legte Standard-Schnittstelle zu AutoCAD. Wird vor allem im 2D-Bereich eingesetzt.
STEP
Standard for the Exchange of Prod-uct Model Data Weltweit
Partialmodell des gesamten Produktle-benszyklus
Jüngste genormte Schnittstelle mit Stärken im Volu-menmodell. Hat das Ziel sämtlicher in einem Produktle-benszyklus anfallen-der Daten zu integ-rieren.
Tabelle (T001cadZ) CAD-Schnittstellen
20
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
1.5.3 Datenverlust bei Schnittstellen
Trotz der Normierung von Schnittstellen können die Resultate eines
Datenaustauschs sehr unterschiedlich ausfallen. So kann es sein, dass
ein im System A ausgelesenes Teil im System B mit offenen, unge-
trimmten Flächen erscheint oder überhaupt nicht eingelesen werden
kann! Dabei sind die Schnittstellen vielfach nicht gerade kostengüns-
tig.
Das Ergebnis eines Austauschs kann mit Parametern wie Auslese-
genauigkeit etwas beeinflusst werden. In jedem Fall aber tritt ein
Datenverlust auf, da die CAD-Schnittstellen auf eine reine Geomet-
rieübergabe ausgerichtet sind und nicht die gesamte Konstruktions-
intelligenz der einzelnen Systeme (Parametrisierung, Feature-Technik,
Teilehistorie, usw.) aufnehmen können.
In den letzten Jahren hat sich STEP stark verbessert. STEP bringt
für den Austausch von Volumenmodellen vielfach die besten Resulta-
te. Die Schnittstelle gewinnt auch weiterhin an Bedeutung, teilweise
sehen sich z.B. Zulieferer aber auch „gezwungen“, mehrere CAD-
Systeme parallel zu betreiben, um leichter Daten mit ihren Kunden
austauschen zu können.
Dem Problem des Datenverlustes bei genormten Schnittstellen
begegnen verschiedene CAD-Anbieter mit dem programmieren spe-
zieller Schnittstellen zwischen zwei spezifischen CAD-Systemen. Da
der Aufwand, die Kosten und die Wartung dieser Schnittstellen ex-
trem hoch sind, lohnt sich ein solcher Aufwand meist nur für sehr
grosse Firmen, bei welcher der Nutzen eines solch minimalen Daten-
verlusts entsprechend hoch ist.
21
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
1.6 Klassifizierungsmerkmale eines CAD-Systems
Für die klassifizierenden Merkmale eines CAD-Systems wird heute
meist vereinfacht nur die Dimensionalität des Darstellungsraums
verwendet, welche für die Abbildung eines Objektes verwendet wird.
Daher unterscheiden wir generell zwischen
2D-Systemen •
•
•
•
•
3D-Systemen
Dabei handelt es sich bei den 2D CAD-Systemen um reine Zeich-
nungssysteme, welche das Zeichenbrett aus den früheren Jahren
ersetzen. Bei 3D CAD-Systemen wird hinsichtlich der Geometrie be-
schreibenden Elemente unterschieden:
Draht-Modelle (Wireframe): Die Darstellung einer Objektge-
stalt beruht auf der Zerlegung der Körperkanten in Linien, Bö-
gen und Kurven. Drahtmodelle sind verschiedenen Einschrän-
kungen unterworfen und können mitunter mehrdeutig sein.
Flächen-Modelle (Surface): Die Darstellung einer Objektge-
stalt erfolgt über die Beschreibung der Begrenzungsflächen.
Zur Flächenbeschreibung werden verschiedene mathematische
Algorithmen benutzt, z.B. COONS, BEZIER, NURBS
Volumen-Modelle (Solids): Die Darstellung einer Objektge-
stalt erfolgt über die Beschreibung des volumetrischen Raums,
den das Modell einnimmt. Volumen-Modelle sind die einzigen
rechnerinternen Geometriedatenstrukturen, welche ein Objekt
in seiner Form und seinen massenspezifischen Eigenschaften
vollständig beschreiben.
Bild (B007cadZ) CAD-Geometrie-Modelle
22
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Mit zunehmender Vollständigkeit einer Objektbeschreibung in ei-
nem Rechnermodell nehmen auch die Komplexität der Software und
der Speicherbedarf zu. Dies erfordert vom Anwender ein erhöhtes
Wissen, sowie gute Kenntnisse über die Konstruktionstechnik. Dabei
geht es um die Art und Weise, wie mit einer spezifischen Software
am besten ein Objekt als Computermodell aufgebaut werden kann.
Dieser Aufbau gestaltet sich meist in mehreren Schritten.
Neben dem Unterscheidungskriterium des Darstellungsraums
werden 3D-CAD-Systeme auch nach der Art ihrer internen Geomet-
riedatenmodelle und der Art ihrer Editierbarkeit differenziert:
CSG Systeme (Constructive Solid Geometry) basieren auf der
Abfolge von Kombinationen geometrischer Grundkörper. Die
CSG-Darstellung entspricht einem Ablaufbaum mengenver-
knüpfter Operationen (Boolesche Operationen) an Grundkör-
pern zur Erzeugung des Volumenmodells. Bei reiner CSG-
Darstellung werden nur die Operationen, die Namen der
Grundkörper und ihre Parameter gespeichert.
•
•
•
Vorteile dieser Datenstruktur sind die Gewährleistung der Kon-
sistenz des Modells durch das Ablaufprogramm und der gerin-
ge Speicherplatzbedarf.
Nachteil ist, dass bei einer Änderung eines einzelnen Parame-
ters das gesamte Model neu abgearbeitet werden muss.
Bild (B008cadZ) CSG-Geometriedatenmodell
B-REP Systeme (Boundary Representation) basieren auf der
Darstellung der äusseren Hülle, welche das Volumen um-
schliesst. Bei der Beschreibung der Hülle wird zwischen Geo-
•
23
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
metrie und Topologie unterschieden. Die Geometrie bestimmt
die Grösse und Form des Modells. Die Topologie definiert die
Verbindungsstruktur der einzelnen Geometrieelemente unter-
einander und ist invariant gegenüber geometrischen Daten.
Vorteilhaft ist dabei der direkte Zugriff auf alle Geometrieele-
mente des Modells,
•
• während sich der grosse Speicherplatzbedarf als Nachteil aus-
wirkt.
Bild (B009cadZ) B-REP-Geometriedatenmodell
Hybrid-Systeme verwenden mehrere Datenstrukturen. Der
Grund für die Vermischung verschiedener Datentypen liegt
darin, dass bestimmte Datentypen in Teilbereichen besser
nutzbar sind und die Beschreibung einer Geometrie besser
und exakter wiedergeben als andere. Hybrid-Modelle vereini-
gen daher meist die Vorteile verschiedener Modellarten.
•
24
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
1.7 CAD Grundfunktionen
Für die Modellierung eines Objekts mit einem 3D CAD-Systems ste-
hen dem Anwender im wesentlichen vier Grundfunktionen zur Ver-
fügung. Selbstverständlich werden viele weitere Funktionen die Soft-
ware ergänzen und komplettieren, diese dienen aber meist nur der
Information oder steigern die Benutzerfreundlichkeit und Handhab-
barkeit der Software.
Einfügen und Erzeugen neuer Elemente •
•
•
•
•
Ändern eines bestehenden Elementes
Kopieren, Musterbildung eines bestehenden Elementes
Löschen eines bestehenden Elementes
Einfügen und Erzeugen
Die schrittweise Konstruktion eines 3D-Volumenmodells erfolgt
durch sequentielles Erzeugen und Verbinden (Boolesche Operation)
einzelner Formelemente. Dabei unterscheidet man zwischen drei
grundsätzlichen Elementtypen, die jedoch nicht bei allen Systemen
vorhanden sein müssen.
Primitives: Dies sind einfache Grundkörper wie Quader, Zy-
linder, Kegel, Kugel. Mit diesen Grundkörpern können nur ein-
fachste Geometrieformen modelliert werden, sind jedoch ein-
fach in der Ausführung.
Bild (B010cadZ) Primitives
25
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
• Konstruktionselemente: Dies sind in einer Ebene skizzierte
Querschnitte, welche in die Tiefe gezogen, um eine Achse ro-
tiert, entlang einer Raumkurve gezogen oder über mehrere
Querschnitte miteinander verbunden werden. Mit Konstrukti-
ons-Elementen können praktische alle erdenkbaren geometri-
schen Formen modelliert werden. Der Eingabeaufwand ist je-
doch entsprechend hoch.
Bild (B011cadZ) Konstruktionselemente
Formelemente: Dies sind Elemente, welche bereits vordefi-
nierte Formen besitzen. Dabei handelt es sich typischerweise
um Formen wie Bohrungen, Gewindelöcher, Langlöcher, Ta-
schen, Nuten und Freistiche. Die Masse der Formelemente
können dabei variieren. Formelemente werden dabei oft mit
″halbintelligenten″ nichtgeometrischen Attributen (Technolo-
gieangaben), wie Loch- und Gewindeart oder Oberflächenbe-
schaffenheit versehen.
•
Bild (B012cadZ) Formelemente
26
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Ändern
Um 3D-Volumenmodelle einfach ändern zu können, muss die
CAD-Software die Fähigkeit besitzen, die bestehenden Geometrieda-
ten zu editieren. Hier kennen wir zwei verschiedene Arten der Ände-
rungsmethodik.
Parametric Editing beruht auf einer ablaufbasierenden Daten-
struktur (siehe CSG), bei der die Abfolge der einzelnen Kon-
struktionselemente und -schritte zur Erstellung des Modells
gespeichert ist. Es muss dabei jedes Konstruktionselement ex-
plizit und vollständig definiert und in Beziehung zu den bereits
bestehenden Geometriedaten gebracht werden. Bei Änderun-
gen werden die Parameter eines Konstruktionselements geän-
dert und der Prozess zur Aktualisierung des Modells wird er-
neut durchgerechnet. Die definierten parametrischen Bedin-
gungen sind dabei kompromisslos. Das heisst, es kann vor-
kommen, dass Beziehungen beim Aktualisieren nicht mehr er-
füllt werden können. Dann ist das Korrigieren des Bezie-
hungsmodells mitunter zum Teil sehr schwierig und aufwen-
dig.
•
• Variational Editing beruht auf Gleichungen, welche die geo-
metrischen Beziehungen einzelner Konstruktionselemente
miteinander verbinden. Bei Änderungen der Modellparameter
werden diese Gleichungen geändert und dann simultan ge-
löst, also nicht als sequentieller Prozess. Der Vorteil liegt darin,
dass die Geometrie nicht explizit und vollständig beschrieben
sein muss. Dadurch kann ein nicht optimal angegangener
Konstruktionsprozess leichter korrigiert werden.
27
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Kopieren, Musterbildung
Das Kopieren eines bestehenden Elementes dient zur Vereinfachung,
z.B. damit der Anwender ein Element nicht noch einmal neu erstellen
muss. Dabei sollte das System in der Lage sein, einzelne Elemente in
wahlweise Unabhängigkeit oder Abhängigkeit zum Original kopieren
zu können (Assoziativität). Auch die Möglichkeit der Erzeugung von
Musterbildern eines bestehenden Elementes sollte in einem moder-
nen CAD-System anzutreffen sein. Ein Beispiel hierfür sind die immer
wieder anzutreffenden Lochbilder. Ein weiterer Vorteil von Muster-
bildern besteht in der möglichen automatisierten Referenzierung von
Komponenten in Baugruppen. Wird z.B. im Originalbohrloch eines
Musterbildes eine Schraube eingesetzt, so können bei Bedarf in die
restlichen Bohrungen des Musterbildes gleiche Schrauben platziert
werden (Referenzmusterbildung).
Bild (B013cadZ) Erzeugen von Kopien eines Elementes
Löschen
Das Löschen von bestehenden Elementen gehört ebenso zu den
Basisfunktionen, wie das Erzeugen derselben. Bei dieser Funktion
muss jedoch darauf geachtet werden, dass Elemente, welche zur
Definition ihrer Geometrie oder Lage auf das zu löschende Element
referenziert sind, unvollständige Parameterbeschreibungen besitzen
würden. Es ist daher zwingend notwendig, dass diese Elemente um-
referenziert werden. Dies wiederum erfordert vom Anwender ein
hohes Mass an Übersicht im Hinblick auf die Modellierungskonse-
quenzen.
28
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
1.8 Skizzieren von Querschnitten
Viele Solid-Modeler arbeiten mit 2D-Arbeitsebenen, um die Quer-
schnitte eines Konstruktions-Elementes skizzieren zu können. Die
Skizzierebene kann vom Anwender beliebig im Raume definiert wer-
den, sei es eine bereits bestehende Körperfläche oder eine frei defi-
nierbare Bezugsebene (Datum Plane).
Bild (B014cadZ) Bezugsebene (Datum Plane)
Beim Skizzieren eines Querschnittes wird der Anwender unterstützt
durch intelligente Algorithmen, welche Informationen wie Horizontal,
Vertikal, Tangential, Parallel, usw. am Bildschirm anzeigen. Diese
Algorithmen sind unter dem Begriff dynamischer Navigator bekannt.
Sie ermöglichen dem Anwender, Skizzenelemente wie Linie, Kreisbo-
gen usw. interaktiv mit geometrischen Bedingungen (in engl.:
Constraints) zu versehen. Dabei können diese Bedingungen auch
wieder gelöscht werden.
29
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Einige Constraints und ihre Symbolik:
Bild (B015cadZ) Constraints und ihre Symbolik
1.9 Assoziativität
Moderne 3D CAD-Systeme bestehen heute aus mehreren Modulen,
welche die diversen Schritte im Entwicklungsprozess optimal zu un-
terstützen versuchen. Es sollte dabei zu keiner Datenübergabe kom-
men, sondern vielmehr müssen die diversen Module wie Mechanism,
CAM oder FEM auf das selbe 3D-Volumenmodell zugreifen. Man
spricht dabei auch vom Kerndatensatz. Änderungen am 3D-Modell
wirken sich somit auf die von diesen Kerndaten abgeleiteten Daten
aus. Man spricht dabei von Assoziativität zwischen den Daten. Effi-
ziente Systeme bieten dabei die Möglichkeit, dass der Anwender die
Tiefe der Änderungsdurchsetzung selber bestimmen kann. So kann
er wählen, ob alle oder nur einzelne Zeichnungen geändert werden
sollen. Wie man die Assoziativität unter abgeleiteten Moduldaten
kennt, so verstehen wir heute auch die Beziehungen innerhalb eines
3D-Volumenmodells als geometrische und topologische Assoziativi-
30
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
tät. Dabei werden Einzelheiten eines neu zu definierenden Konstruk-
tionselementes in Abhängigkeit zu anderen Einzelheiten von bereits
bestehenden Elementen gebracht.
Bild (B016cadZ) Assoziativität bei der Definition von Elementen
Bild (B017cadZ) Einfluss von Assoziativität bei Änderungen
31
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
2 Einführung in Unigraphics NX
Für die Ausbildung an der ETH Zürich wird das CAD-System
Unigraphics von EDS PLM Solutions eingesetzt. Die in diesem Lehr-
skript bis hierher vermittelten Grundlagen sind CAD-neutral gehal-
ten.
Ab hier beziehen sich die Ausführungen hauptsächlich auf das CAD-
System Unigraphics. Die meisten der folgende Inhalte und Konzepte
lassen sich aber sehr wohl auch auf andere CAD-Systeme übertra-
gen.
Unigraphics ist ein CAD/CAM/CAE-System für die durchgängige
virtuelle Produktentwicklung und wird seit über 30 Jahren weltweit
von einer grossen Anwenderzahl (> 100’000) eingesetzt. Es deckt die
Bereiche Konstruktion, Analyse, Simulation und Fertigung als auch
Produktdatenverwaltung, Qualitätskontrolle und fotorealistische
Darstellung durch eine Vielzahl von Applikationen ab.
PLM Solutions ist mit einem Umsatz von über 1 Milliarde US$ ei-
ner der größten internationalen Anbieter von Software und Services
für die Optimierung der Geschäftsprozesse in der Fertigungsindustrie.
Die offen konzipierten Lösungen für die Produktentwicklung, die
Fertigungsplanung und Auftragsabwicklung, das Lifecycle-
Management und c-Commerce ermöglichen Interoperabilität und
globale Zusammenarbeit unter Nutzung modernster Software-
Technologie und Industrie-Standards.
Bild(B018cadZ) Unigraphics NX
32
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Unigraphics liegt mit seinem Master-Modell Konzept und der WAVE-
Technologie im heutigen Trend der assoziativen Datenstruktur, wel-
che die Grundlage für Concurrent Engineering darstellt.
Das CAD-Basismodul ermöglicht eine flexible Arbeitsweise durch
einen Hybridmodeler, welcher gleichzeitig verschiedene Geometrie-
datenmodelle wie 3D-Drahtmodell, Freiformkurven und -flächen,
Volumenmodell und Featuretechnologie unterstützt. Dabei werden
sowohl parametrische als auch traditionellere, nicht-parametrische
Design-Techniken verwendet. So wird der Anwender funktional nicht
eingeschränkt und es ist ihm überlassen, in welcher Weise sie ihre
Ideen im Computer umsetzen.
Parasolid der Modellierkern von Unigraphics ist ein ursprünglich
Anfang der 1970er Jahre von Shape Data Inc. entwickelter, mächti-
ger und stabiler Boundary Representation Modeler. Die permanente
Weiterentwicklung dieses Modelers machte ihn zu einem der stärks-
ten Kernel im Bereich des Zusammenspiels zwischen Volumenkör-
pern und Freiformflächen.
Mit Parasolid verfügt PLM Solutions heute über den weltweit füh-
renden 3D-CAD-Kern für mechanische CAD/CAM/CAE-
Applikationen, den zahlreiche Software-Entwickler lizenziert haben.
33
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
2.1 Benutzeroberfläche
Als erstes werden die Benutzeroberfläche und die gängigsten
Funktionen von Unigraphics vorgestellt. Die nachfolgenden Kapitel
beinhalten die wesentlichen Funktionen zur Erstellung eines Einzel-
teils.
2.1.1 Bildschirmlayout
Unigraphics präsentiert sich in einem modernen Windows-Layout mit
Grafikbereich, Menüleiste, Werkzeugleiste, Statuszeile, Dialogfenster,
Hilfe, usw.
Bild (B019cadZ) Benutzeroberfläche von Unigraphics NX
34
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
1. Die Titelleiste (Title Bar) enthält Informationen über den Sta-
tus der aktiven Datei.
2. Die
3.
4.
5. Die
6.
7.
8. Der
9.
10
Menüleiste (Menubar) enthält verschiedene Optionen
zum Auswählen. Jede dieser Optionen entspricht einer
Unigraphics Funktionskategorie. Mit diesen Optionen sind
Pulldown-Menüs verbunden, über die verschiedene Funktio-
nen aufgerufen werden können.
Die Werkzeugleisten (Toolbars) bestehen aus einer Reihe von
Symbolen, über die Funktionen gestartet werden können. Die
meisten Funktionen, die in der Menüleiste enthalten sind, las-
sen sich auch über die Werkzeugleisten aufrufen. Das Ausse-
hen der Werkzeugleiste lässt sich benutzerspezifisch anpassen
(siehe Kapitel 2.1.2).
Im Grafikfenster (Graphics Window) werden Geometrien er-
zeugt, dargestellt und geändert. Wenn es maximiert ist, nimmt
es den grösstmöglichen Platz ein.
Hilfsleiste (Resource Bar) enthält verschiedene Register-
karten und benötigt sehr wenig Platz. Diese beinhalten alle
Navigator-Fenster, ein integrierter Web-Browser, die Trainings-
seite und die History Palette. Standardmässig ist die Hilfsleiste
ganz rechts angebracht. Die Hilfsleiste kann aber auch links
platziert werden im Menu Preferences -> User Interface.
Die Tippzeile (Cue Line) befindet sich standardmässig unten
links. Im Tipp-Bereich werden Eingabeaufforderungen für die
aktuelle Option angezeigt. Diese Mitteilungen geben die
nächste auszuführende Aktion an.
Die Statuszeile (Status Line) ist rechts der Tippzeile angeord-
net und zeigt Informationsmeldungen über die aktuelle Option
oder die zuletzt ausgeführte Funktion an. Diese Mitteilungen
erfordern keine Aktion des Anwenders. Die Erfahrung zeigt,
dass beim Erlernen des CAD-Programms dieser Zeile zu wenig
Beachtung geschenkt wird.
System-Indikator (Progress Meter) zeigt mit einem
durchlaufenden Balken, wenn das Programm gerade beschäf-
tigt ist und keine Befehle entgegennehmen kann.
Beim Aufrufen der meisten Funktionen wird ein Dialogfens-
ter eingeblendet. Hier wird der Anwender durch die Funkti-
onsdialoge mit dem Programm geführt.
. Das Quick-View Menü wird durch Drücken der rechten
Maustaste im Grafikbereich aufgerufen (siehe Kapitel 2.1.8)
35
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
2.1.2 Die Werkzeugleisten
Unter der Menüleiste befindet sich die Werkzeugleisten. Diese dienen
zum schnellen Zugriff auf häufig verwendete Funktionen, welche
auch über die Menüleiste ausgeführt werden können. Die Icons soll-
ten selbstsprechend sein. Durch Bewegen des Mauszeigers auf ein
Icon erscheint ein Hilfetext, welcher die zugeordnete Funktion an-
zeigt.
Beim Starten von Unigraphics wird der Werkzeugleistenbereich nach
einem vordefinierten Standard dargestellt. Dieser wie folgt geglie-
dert:
Bild (B021cadZ) Werkzeugleisten in Unigraphics
Nachfolgend werden nur die globalen Icons beschrieben. Eine wei-
tergehende Beschreibung der anderen Icons würde den Umfang
dieses Skriptes sprengen.
Bild (B022cadZ) Globale Icons
36
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
New Erzeugt ein neues Unigraphics-Modell
Open Öffnet ein bestehendes Unigraphics-Modell
Save Speichert ein Unigraphics-Modell
Print Druckt ein Unigraphics-Modell
Delete Löschen von Objekten (nicht von Features)
Undo Nimmt die letzte durch-geführte Aktion zurück
Assembly Navigator
Öffnet das Baugruppen-strukturfenster
Model Navi-gator
Öffnet das Modellbaum-Strukturfenster
Fit Justiert die Geometrie optimal im grafischen Arbeitsfenster
Zoom Vergrössert die Modell-darstellung mit Hilfe eines rechteckigen Ausschnittes
Zoom In/Out Vergrössern/Verkleinern der Modelldarstellung über das Ziehen einer Linie
Rotate Aktiviert den Rotations-Cursor im grafischen Arbeitsfenster
37
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Wireframe Stellt das Modell in Drahtgittermodell-Darstellung dar
Shaded Stellt das Modell schat-tiert dar
Studio Dis-play
Das Modell wird in ge-renderter Qualität darge-stellt, d.h. die Oberflä-chen werden realitätsnah angezeigt
Visible Hid-den Edges
Stellt das Modell in kon-ventioneller Drahtgitter-modell-Darstellung dar
Gray Thin Hidden Edges
Stellt das Modell in Drahtgittermodell-Darstellung mit grauen verdeckten Kanten dar
Invisible Hidden Edges
Stellt das Modell in Drahtgittermodell-Darstellung ohne ver-deckte Kanten dar
38
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Trimetric
Front
Top
Stellt das Modell in der entsprechend selektierten Ansicht dar
Tabelle (T002cadZ) Die wichtigsten Icons
Anpassen der Werkzeugleisten
Wie bereits erwähnt, lassen sich die Werkzeugleisten nach eigenem
Geschmack anpassen. Diese Anpassungen werden in der Windows
Registry gespeichert, so dass beim nächsten Aufstarten von
Unigraphics die Anpassungen wieder geladen werden. Wenn man
die Werkzeugleiste genauer betrachtet, wird erkennbar, dass die
Funktionen in Blöcke gruppiert sind. Diese kann man auf vier grund-
sätzliche Arten verändern.
Lösen/Einfügen eines Iconblocks aus dem Leistenbereich: Jeder
Block hat an seinem linken Rand zwei vertikale Balken. Selek-
tiert man diese Balken mit der linken Maustaste und zieht bei
gedrückter Maustaste den Cursor, z.B. ins grafische Arbeits-
fenster, so löst sich der Block aus dem Leistenbereich und wird
an der Position platziert, an welcher der Cursor freigegeben
wird. Unter Windows können die Blöcke an den linken oder
rechten oder den unteren Rand angedockt werden.
•
Bild (B049cadZ) Icon-Block
Verschieben eines Iconblocks innerhalb des Leistenbereichs:
Selektiert man die vertikalen Balken eines Iconblocks und ver-
schiebt den Cursor bei gedrückter Maustaste an einen ande-
ren Ort des Leistenbereichs, so wird der Block an die Position
verschoben, an welcher der Cursor freigegeben wurde.
•
• Ein-/Ausblenden eines ganzen Funktionsblockes: Durch Drü-
cken der rechten Maustaste an einer beliebigen Stelle im
Werkzeugleistenbereich wird ein Auswahlfenster mit einer Lis-
39
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
te aller Blöcken dargestellt. Diese lassen sich durch den ent-
sprechenden vorgelagerten Schalter ein-, bzw. ausblenden.
Bild (B050cadZ) Funktionsblock-Auswahlfenster
Bild (B051cadZ) Dialogfenster Tools -> Customize
40
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
2.1.3 Mausbedienung
Die Workstations sind mit einer Dreitasten-Maus ausgerüstet, die drei
Tasten werden von links nach rechts als MB1, MB2 und MB3 be-
zeichnet (MB = Mouse Button).
Bild (B052cadZ) Dreitasten-Maus
MB1: Selektieren von Menüs, Icons, Eingabefeldern und Geo-
metrieelementen (siehe auch Kapitel 2.1.5)
•
•
•
•
•
•
•
•
MB2: = OK bzw. Bestätigen einer Eingabe
MB3: Beim Drücken von MB3 im Grafikbereich erscheint das
Quick-View PopUp-Menü (siehe Kapitel 2.1.8). Beim Drücken
von MB3 in einem Texteingabefeld wird das Cut/Copy/Paste
PopUp-Menü eingeblendet.
Shift + MB1: Deselektieren von gewählten Elementen
Rotate, Pan, Zoom
Seit der Version Unigraphics NX ist Drehen, Verschieben und Zoomen
der Ansicht auch mit der Maus möglich wie folgt implementiert:
Rotate: MB2
Pan: Shift+MB2 oder MB2+MB3
Zoom: Ctrl+MB2 oder MB1+MB2
Für diese drei Funktionen gilt: Im Grafikbereich gedrückt halten der
entsprechenden Maustaste(n) und ziehen (Drag).
41
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
2.1.4 Dialogablauf einer Funktion
Bei der mittlerweile überwiegend implementierten, neueren Me-
thode wird der Dialogablauf meistens aus einem Dialogfenster her-
aus gesteuert. Dabei steht zuoberst eine Auswahl von differenzierten
Erzeugungstypen. Darunter findet man dann eine Reihe von Icons,
über welche die einzelnen Erzeugungsschritte definiert werden kön-
nen. Diese lassen sich in einer beliebigen Reihenfolge selektieren und
auch zwischendurch nochmals abändern.
Bild (B053cadZ) Beispiel Dialogfenster: Taper (Schrägung)
42
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
2.1.5 Selektieren von Konstruktionselementen
Der Standardcursor erscheint im Grafikfenster als Kreis mit einem
kleinen Kreuz. Je nach Situation oder gewählter Funktion verändert
sich der Cursor. Die Form des Cursors kann im Menü Preferences
Selection beeinflusst werden. Es kann wahlweise auch ein Faden-
kreuz verwendet werden.
Bild (B054cadZ) Cursor Preselection
Sobald ein Geometrieelement vom Fangkreis erfasst wird, wird dieses
Magenta (Violett) hervorgehoben (Stichwort Preselection). Verweilt
man eine kurze Zeit auf dem vorselektierten Element und es befinden
sich noch andere Elemente im Fangbereich, so verschwindet der
Fangkreis und an seiner Stelle werden drei kleine Rechtecke neben
dem Fadenkreuz angezeigt. Diese Verweilzeit kann ebenfalls über die
Menü Preferences Selection und hier über den Schieber Confirma-
tion eingestellt werden.
Drückt man nun MB1, so wird im grafischen Arbeitsfenster neben
dem Cursor folgendes QuickPick-Fenster eingeblendet:
43
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Bild (B055cadZ) QuickPick-Fenster
Die aufgelistete Zahlenfolge zeigt die Anzahl Geometrieelemente an,
welche Unigraphics im Fangkreis gefunden hat. Die Ermittlung der
Elemente, welche Unigraphics zur Wahl stellt, erfolgt, indem ein
Strahl in der Dicke des Fangkreises senkrecht zur Bildschirmebene
durch das Modell geschossen wird. Elemente, welche dieser Strahl
berührt, werden zur Selektionswahl aufgelistet.
Indem man nun den Cursor über die Zahlen bewegt, werden die
entsprechenden Elemente in der Preselection-Farbe hervorgehoben.
Durch das Selektieren einer Zahl wird das entsprechende Element
ausgewählt. Durch das Auswählen des x im QuickPick-Fensters oben
rechts wird die Selektionswahl abgebrochen.
Tipp: Ein eleganteres Durchblättern im QuickPick-Fenster erreicht
man durch das mehrmalige Drücken der linken Maustaste ausserhalb
des QuickPick-Fensters. Das Programm durchläuft dann der Reihe
nach alle Elemente. Das Akzeptieren eines Elementes kann analog
über die mittlere Maustaste ausgelöst werden.
Bei verschiedenen Operationen wie z.B.
Layer Move •
•
•
•
•
Edit Delete
Edit Blank
Edit Transform
Info Object
erscheint zur Filterung der Elementselektion folgendes Class Selection
Dialogfenster.
44
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Bild (B056cadZ) Class Selection Menü
Der Anwender hat hier die Wahl, entweder die Elementtypen, wel-
che er selektieren möchte, zu filtern oder aber zu beginnen, einfach
mit MB1 Elemente zu selektieren. Durch Drücken der Buttons Type,
Color, Layer, Other erscheint die entsprechende Liste von möglichen
Einschränkungsattributen. Select by Type beinhaltet unter anderem
Curves, Solid Body, Points, Datums, Dimension, usw. Nachdem die
Filterung definiert ist, können nur noch die gewünschten Elementty-
pen selektiert werden.
Unter Rectangle/Polygon Method kann man noch wählen, ob
beim Fangrechteck (MB1 gedrückt ziehen) alle Elemente innerhalb
oder ausserhalb selektiert werden sollen. Durch Drücken des Buttons
Select All werden alle Elemente im eingestellten Filterbereich selek-
tiert. Tipp: Das System zeigt in der Statuszeile am rechten unteren
Bildschirmrand an, wie viele Elemente bereits selektiert wurden.
45
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Allgemeiner Hinweis: In manchen Dialogfenstern gibt es ein Ein-
gabefeld mit der Bezeichnung Name. Es kommt immer wieder vor,
dass Studierende hier etwas eingeben wollen, da sie das Gefühl ha-
ben, dass Unigraphics hier die Eingabe eines Namens erwartet.
Bild (B057cadZ) Eingabefeld für Elementnamen
In Unigraphics kann man jedem Geometrieelement einen Namen
zuordnen (ob dies Sinn macht, sei hier dahingestellt). Wurden solche
Namen vergeben, so kann die Selektion nicht nur über den Cursor,
sondern auch über die Eingabe des entsprechenden Namens erfol-
gen.
2.1.6 Positionierungsmenü (Point Constructor Menu)
Beim Erzeugen von Geometrieelementen oder dem Neupositionieren
von Hilfskomponenten werden wir aufgefordert, Elemente im drei-
dimensionalen Raum zu positionieren. Ein wichtiges Element bzw.
Hilfselement sind dabei Punkte. Unigraphics unterscheidet primär
zwischen dem Erzeugen von echten Geometriepunkten (werden mit
einem + dargestellt) und der Positionsangabe eines 3D-Objektes
(werden mit einem * dargestellt). Dabei kommen je nach Funktion
zwei Dialogarten zur Positionsbestimmung zur Anwendung. Die Point
Method ist dabei ein Ausschnitt aus dem Point Constructor Dialog-
fenster.
Manche Positionsangaben sind dabei assoziativ zu ihren Eltern-
elementen, andere wiederum nicht. Es gibt leider keine Auflistung,
bei welchen Funktionen die Positionsangabe assoziativ und bei wel-
chen diese nicht assoziativ ist. Da bleibt einzig das Ausprobieren, die
Erfahrung oder nur das Aus-dem-Bauch-heraus entscheiden.
Am Beispiel der variablen Verrundung einer Körperkante soll die
Idee der Positionsangabe verdeutlicht werden. Dabei müssen diejeni-
gen Positionen an der Körperkante definiert werden, bei welchen ein
spezifischer Radius eingegeben werden soll.
46
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Bild (B058cadZ) Variable Verrundung an einem Volumenkörper
Auch wenn die beiden Arten der Positionsangabe sich nur im Um-
fang ihrer Möglichkeiten unterscheiden, soll hier eine kurze Gegen-
überstellung etwas Hilfe bieten. Es gibt auch in diesem Fall keine
Auflistung, wann welche Art von Positionsangabe auftaucht. Gene-
rell kann gesagt werden, dass wenn eine Geometriemanipulations-
funktion aktiviert ist, in der Regel die Point Method Dialoge zur
Anwendung gelangen.
47
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Bild (B059cadZ) Methoden-Menüs zum Definieren einzelner Punkte
Die einzelnen Möglichkeiten bei der Definition von Punkten sind in
der folgenden Abbildung aufgeführt.
Bild (B060cadZ) Punkt-Definitions-/Selektionsarten
48
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
2.1.7 Rückgängig machen der letzten Operation(en)
In Unigraphics gibt es verschiedene Methoden, um die letzte Opera-
tion rückgängig zu machen.
Ist ein Dialogfenster noch offen, so kann durch einfaches Se-
lektieren eines vorangehenden Menüpunktes oder eines Ein-
gabefeldes die letzte Eingabe (Menüselektion) korrigiert wer-
den. (siehe auch 2.1.6)
•
•
•
•
Wird nach Bestätigen eines Dialogfensters (OK) ein nachfol-
gendes Dialogfenster geöffnet, so kann durch Selektieren des
Buttons BACK in das vorangehende Dialogfenster zurückge-
kehrt werden.
Möchte man eine begonnene Funktion abbrechen, ohne sie zu
Ende zu führen, so ist der Button CANCEL zu selektieren
Wurde eine Funktion abgeschlossen, so kann im Quick-View
Menü (siehe 2.1.9) die Option Undo ausgewählt oder das Icon
selektiert oder der HotKey <CTRL-Z> auf der Tastatur ge-
drückt werden.
Über die Menü Edit Undo List wird eine Liste von möglichen
Rücksprungspositionen aufgeführt.
•
Bild (B061cadZ) Undo-Liste im Menü Edit
Tipp: In Unigraphics gibt es keine Redo Funktion. Dies bedeutet,
dass die rückgängig gemachten Schritte nicht mehr wiederhergestellt
werden können.
49
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
2.1.8 Das Quick-View Menü
Gewisse Darstellungsfunktionen lassen sich effizienter über das
Quick-View Menü aufrufen. Das Aufrufen dieses Menü erfolgt durch
Drücken von MB3 im Grafikbereich.
Das Quick-View Menü enthält folgende Funktionen:
Bild (B062cadZ) Quick-View Menü
Welche Ansicht momentan vom Anwender oder vom System als
Arbeitsansicht gesetzt wurde, wird am unteren, linken Rand im grafi-
schen Arbeitsfenster angezeigt. Für das Ändern der Ansichts-
Darstellung auf eine von Unigraphics zur Verfügung gestellte Stan-
dardansicht wählt man einfach eine Ansicht aus der Option Replace
View aus. Die Arbeitsansicht definiert teilweise, wie neue Elemente
oder Linien platziert werden.
50
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
2.1.9 Das Hilfe Menü
Das Menü Help beinhaltet wertvolle Informationen und Hilfen für das
Anwenden von Unigraphics. Insbesondere zu erwähnen sind:
On Context: Durch Drücken von F1 bei einer aktiven Funktion
gelangt man direkt an die entsprechende Seite in der Hilfe
•
•
•
Documentation: Ruft die Online-Dokumentation auf
Training enthält schrittweise Anweisungen und Online-
Übungen unter Verwendung von Unigraphics Teiledateien,
und erleichtert das Selbststudium
Bild (B063cadZ) Help Documentation
51
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
2.2 Eine Unigraphics Session
Unter einer Unigraphics Session ist eine Arbeitssitzung mit dem Pro-
gramm zu verstehen. Dabei zählt nicht das Öffnen von Dateien als
Beginn sondern rein der Start des Programms. Gewisse Programm-
einstellungen hängen von der jeweils gestarteten Session ab,
unabhängig davon, welche Dateien geöffnet werden.
2.2.1 Starten einer Unigraphics Session
Eine Unigraphics Session wird am einfachsten über das Icon
Unigraphics gestartet. Die andere Möglichkeit ist, Unigraphics über
das Start-Menü zu starten: Start Programs Unigraphics NX
Unigraphics.
Bild (B064cadZ) Unigraphics Icon
Dabei muss man nach einem Doppelklick auf das Icon ein wenig
Geduld zeigen, bis sich Unigraphics meldet. Die Software ist zwar
lokal auf jeder Workstation installiert, aber einzelne Komponenten
sind übers Netzwerk verbunden und die Lizenzabfrage auf dem Ser-
ver benötigt ebenfalls etwas Zeit.
2.2.2 Beenden einer Unigraphics Session
Eine aktive Unigraphics Session kann vom Anwender über zwei We-
ge beendet werden.
Menü File Exit, oder •
• Unigraphics-Fenster schliessen durch Drücken des x oben
rechts
Tipp: Zuvor sollten alle offenen Dateien gespeichert werden, um
einen Datenverlust zu vermeiden (Menu File Save All)
52
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
2.3 Dateiverwaltung in Unigraphics
Die Dateiverwaltung ist ähnlich aufgebaut wie in anderen Win-
dows Applikationen wie z.B. in Microsoft Office Applikationen. Die
wichtigsten Menüs sind in ihrer Bezeichnung selbsterklärend, so dass
nur kurz auf die wesentlichen Dialogfenster eingegangen werden
soll.
Bild (B065cadZ) Menü File
53
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
2.3.1 Erzeugen einer neuen Datei
Menu File New (oder Icon )
Nach dem Starten von Unigraphics muss eine neue Datei erstellt
oder eine bereits bestehende geöffnet werden. Dies erfolgt in einem
Standard Windows-Dialogfenster. Unigraphics-Dateien besitzen im-
mer die Endung *.prt. Diese muss bei der Benennung eines Teils
nicht angegeben werden, da Unigraphics diese automatisch erledigt.
Bild (B066cadZ) Dialogfenster New Part File
Wichtiger Hinweis:
Namen für Dateien und Ordner dürfen keine Umlaute oder Leer-
zeichen enthalten. Unigraphics verträgt diese nicht und bringt eine
Fehlermeldung.
54
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
2.3.2 Öffnen einer bestehenden Datei
Menu File Open (oder Icon )
Bild (B067cadZ) Dialogfenster Open Part File
Tipp: Beim Öffnen von Baugruppen ist es relevant, wie die Load Op-
tions gesetzt sind, da Unigraphics die einzelnen Komponenten einer
Baugruppe aufgrund dieser gesetzten Load Options im System sucht.
Die Load Options sind im Menü File Options Load Options
zu finden sind. Detaillierte Beschreibung siehe Help - Dokumentation.
55
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
2.3.3 Speichern einer Datei
Menu File Save (oder Icon )
Bild (B068cadZ) Menü File Save
Nebst File Save im bestehen im Menü File weitere Möglichkeiten zum
Speicher von Dateien
File Save As speichert eine Datei unter einem neuen noch
nicht existierenden Namen
•
•
•
File Save All speichert alle geöffneten Dateien
File Close ... schliesst geöffnete Dateien
Tipp: Obwohl Unigraphics zu den teureren CAD-Software zählt,
ist man vor Abstürzen nie gefeit. Daher sollte man unbedingt häufig
die offenen Dateien speichern, um zeitraubenden Datenverluste auf
ein Minimum zu reduzieren!
2.3.4 Löschen einer Datei
In Unigraphics gibt es standardmässig keine Möglichkeit, ein Modell
zu löschen. Aus der Sicht von Unigraphics sollen Modelle mittels
herkömmlichen Betriebsystemmethoden wie dem Windows Explorer
gelöscht werden.
56
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
3 Strukturen
In diesem Kapitel bilden die generelle Arbeitstechnik, die internen
Datenstrukturen und die Organisation von Geometrieelementen in
einem Unigraphics 3D-Modell den Grundstoff.
3.1 Generelle Arbeitsweise zur Erzeugung eines 3D-Modells
Ein 3D-Modell erzeugt man mittels einer sequentiellen Folge von
Konstruktionselementen, welche Unigraphics zur Verfügung stellt.
Dieser Vorgang lässt sich mit der Erzeugung eines Tonmodells von
einem Objekt vergleichen. Dabei schneidet man von einem Grund-
körper Formen heraus und modelliert zusätzliche Formen hinzu, bis
das Objekt dem gewünschten Ergebnis entspricht. Nur muss man mit
einem modernen 3D-CAD-System überlegter vorgehen, da Änderun-
gen am Modell teilweise nur schwer zu bewältigen sind. Als Beispiel
sollen die nachfolgenden Abbildungen dienen. Diese enthalten nebst
der Darstellung des 3D- Modells den Model Navigator mit der Teile-
historie.
Bild (B069cadZ) Quader als Grundkörpers
Bild (B070cadZ) Erzeugen eines Aufsatzes
57
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Bild (B071cadZ) Erzeugen einer Aufsatzverrundung
Bild (B072cadZ) Erzeugen der Grundkörperverrundung
Bild (B073cadZ) Erzeugen einer Bohrung
Bild (B074cadZ) Aushöhlen des Gesamtkörpers
58
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
3.2 Geometriebeschreibende Elemente eines Modells
Im letzten Kapitel wurde gezeigt, dass ein 3D-Modell aus einer Folge
von Konstruktionselementen besteht. Im folgenden sollen die grund-
legenden, geometriebeschreibenden Konstruktionselemente tabella-
risch aufgeführt werden. Es ist aber an dieser Stelle noch erwähnt,
dass ein virtuelles Objekt in der Regel als Volumenkörper beschrieben
ist. In einzelnen Fällen kann es sich auch um ein Flächenmodell han-
deln. Die Geometrieelemente lassen sich folgendermassen einteilen:
2D/3D-Kurven (Curves)
Bild (B075cadZ) Beispiel für Kurven und extrudierter Körper
2D/3D-Skizzen (Sketches)
Bild (B076cadZ) Skizze mit extrudiertem Körper
59
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Formelemente (Form Features)
Bild (B077cadZ) Beispiel eines Features
Bezugsebenen/Bezugsachsen (Datums)
Bild (B078cadZ) Bezugsebene mit zwei Bezugsachsen
Formelementoperationen (Feature Operations)
Bild (B079cadZ) Beispiel eines Aushöhlung (Hollow)
60
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Boolesche Operationen
Boolesche Operationen ermöglichen das Kombinieren bereits vor-
handener Volumen- und/oder Flächenkörper. Folgende Boolesche
Operation können angewendet werden:
Vereinigen (Unite) •
•
•
Subtrahieren (Subtract)
Schnittmenge (Intersect)
3.3 Parameter eines 3D-Modells
Schon mehrfach ist der Begriff der parametrisierten Geometrieele-
mente aufgetaucht, ohne dass dieser genauer erläutert wurde. In
Unigraphics wird wie auch in den meisten anderen CAD-Systemen
zur Modellierung eines virtuellen 3D-Objektes eine Reihe von sequen-
tiellen Geometrieelementen miteinander in Verbindung gebracht. Die
meisten dieser Geometrieelemente besitzen zur Beschreibung ihrer
Höhe, Länge, Tiefe, etc. Parameterwerte, welche jederzeit für Ände-
rungen verfügbar sind. Das heisst, dies sind die Parameter, über die
ein virtuelles Objekt in seinen Abmessungen geändert werden kann.
Bei Formelementen und diversen Formelementoperationen werden
diese Parameter von Unigraphics automatisch vergeben.
Bei Skizzen hingegen hat der Anwender die volle Freiheit zu ent-
scheiden, welches die bestimmenden Schlüsselparameter sein sollen
und die in einem späteren Stadium eventuell wieder geändert wer-
den müssen. Unigraphics erlaubt es zwar, die Parametrisierung von
Skizzen nachträglich zu ändern. Trotzdem empfiehlt es sich, voraus-
schauend zu parametrisieren.
Bild (B080cadZ) Beispiel von Parametern bei unterschiedlichen Formelementen
61
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Aufgrund der obigen Beispiele wird auch klar, wie Unigraphics die
Parameter bezeichnet. Jeder Parameter erhält eine fortlaufende
Nummer, welcher ein „p“ vorangestellt ist. z.B.
•
•
•
1. Ausgangsmodell
p4 = 40
Wenn erwünscht, kann man die Parameternamen auch selber än-
dern. Man muss einfach darauf achten, dass die Parameternamen
eindeutig sind. Das heisst, jeder Parametername darf nur einmal in
einem Modell existieren (z.B. Schenkellaenge=35).
Tipp: Verwenden Sie in Unigraphics für Benennungen generell
keine Umlaute und Leerzeichen.
3.4 Assoziativer Hybridmodeler
Die interne Geometriedatenstruktur von Unigraphics basiert auf einer
Hybriddatenstruktur. Das heisst, Unigraphics verwaltet
die Entstehungsgeschichte (Constructive Solid Geometry,
History Based) und
die begrenzenden Oberflächen (B-Rep),
welche das Modellvolumen definieren. Es ist entscheidend zu wissen,
dass Unigraphics zur Berechnung des 3D-Modells sequentiell in der
Reihenfolge der Erzeugung vorgeht. Diese Berechnung erfolgt bei
jeder Änderung.
Reiht man nun zur Erzeugung eines virtuellen Objektes ein Kon-
struktionselement ans andere, so werden automatisch Abhängigkei-
ten geschaffen. Bohrt man z.B. ein Loch in eine Platte, so ist die Plat-
zierungsfläche für die Bohrung zwingend notwendig. Ohne diese
weiss Unigraphics nicht, von wo aus gebohrt werden soll. Diese asso-
ziative Abhängigkeit soll in folgendem Beispiel verdeutlicht werden:
Bild (B081cadZ)
2. Fläche für Bohrung wählen
62
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Bild (B082cadZ)
3. Positionierung der Bohrung
Bild (B084cadZ)
4. Ergebnis
Bild (B084cadZ)
5. Ergebnis nach einer Änderung
Bild (B085cadZ)
63
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Es wird unterschieden zwischen harten und weichen Abhängigkei-
ten. Während zur Platzierungsfläche einer Bohrung eine harte, sprich
existentielle Abhängigkeit besteht, ist die Positionierungsangabe für
die Bohrung eine weiche Abhängigkeit. Die Bohrung kann also auch
existieren, ohne auf der Fläche positioniert zu sein z.B. bezüglich
einer Aussenkante. Sie würde bei einer Änderung der umliegenden
Geometrie einfach in ihrer absoluten Position auf der Deckfläche
verharren.
Ein Vorteil von Unigraphics gegenüber anderen CAD-Systemen
besteht darin, dass der Anwender den Grad der Abhängigkeiten
beeinflussen kann. D.h. die Konstruktionselemente müssen bei ihrer
Entstehung nicht vollständig parametrisiert werden. Das System leitet
die fehlenden Parameter automatisch selber ab. Fügt man zu einem
späteren Zeitpunkt weitere Parameter dem Konstruktionselement
hinzu, so werden die systemseitigen Parameter ersetzt. Dadurch ist
man frei in der Entscheidung, nicht nur wie, sondern wann ein Kon-
struktionselement in Beziehung zu andern gesetzt wird.
Tipp: Beim Ändern von Konstruktionselementen kann man sich
nicht auf Elemente beziehen, die in der Entstehungsgeschichte später
entstanden sind.
64
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
3.5 Master-Modell Konzept
Unigraphics versteht sich nicht nur als Modellierungs-System, son-
dern vielmehr auch als Produktentwicklungs-System. Im Mittelpunkt
steht das sogenannte Master-Modell. Dieses Master-Modell ist nichts
anderes als ein 3D-Modell, welches in einer Unigraphics-Datei ge-
speichert ist (Teilename.prt). Auf dieses Master-Model greifen die
verschiedenen Applikationen wie Drafting, CAM, FEM oder Mecha-
nism zurück. Das 3D-Modell ist also nur einmal vorhanden.
Beispiel: Eine Baugruppe beinhaltet nicht die eigentlichen Master-
Modelle, sondern besteht nur aus Referenzierungen zu den Master-
Dateien. Dabei bleiben die eigentlichen Modelldaten in den Master-
Dateien. Dadurch ist die Dateigrösse einer Baugruppe relativ klein.
Hiermit wird auch klar, dass für das Laden einer Baugruppe auch die
Einzelteildateien vorhanden sein müssen.
Dieses Konzept wird als Master-Modell Konzept bezeichnet. Die-
ses ermöglicht es, dass verschiedene Anwender an einer Baugruppe
und deren Einzelteilen teamorientiert mit voller Assoziativität arbeiten
können. Damit werden Entwicklungsphilosophien wie Concurrent
Engineering unterstützt.
Bild (B086cadZ) CAD-Daten im Concurrent Engineering
65
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
4 Darstellungsoptionen
Auch wenn dieses Kapitel etwas früh aufgeführt ist in diesem Skript,
macht es trotzdem Sinn, schon bevor man überhaupt anfängt, Geo-
metrie zu erzeugen, zu wissen, welche Möglichkeiten es gibt, 3D-
Modelle darzustellen, sowie diese mit Hilfe der Layertechnik zu struk-
turieren.
4.1 Layer
Wie schon gesehen, besteht ein 3D-Modell aus diversen Hilfsgeomet-
rien. Bei einem aufwendigen Teil kann aufgrund der Menge an benö-
tigten Hilfsgeometrien bald einmal die Übersicht verloren gehen. Aus
diesem Grunde besteht in Unigraphics die Möglichkeit, Geometrie-
elemente auf sogenannte Layer zu legen. Diese Layer können wahl-
weise am Bildschirm ein- oder ausgeblendet werden. Hiermit wird
dem Anwender die Möglichkeit gegeben, etwas Ordnung in den 3D-
Modellen zu schaffen. In der Handhabung sind Layer vergleichbar mit
durchsichtigen Folien, die übereinander gelegt werden.
Bild (B087cadZ) Beispiel für Layer
66
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Die Layer-Funktionen sind zu finden im Menü Format:
Bild (B089cadZ) Layer-Funktionen im Menü Format
Es wird empfohlen, Geometrien nach firmeninternen Richtlinien auf
den Layern abzulegen. Für die CAD Ausbildung an der ETH gelten
grundsätzlich die Richtlinien, welche von EDS PLM Solution empfoh-
len werden. Diese sehen wie folgt aus:
Layer # Layer Kategorie Beschreibung
1-15 SOLIDS Volumengeometrie
16-20 LINKED-OBJ teileübergreifende Konstruktionsobjekte
21-40 SKETCHES Skizzen
41-60 CURVES Drahtgeometrie
61-80 DATUMS Planes/Axis/CSYS
81-100 SHEETS Flächengeometrie
101-120 DRAFTING Zeichnungsobjekte
121-130 MECHANISM Mechanism Objekte
131-150 FEM Finite Element Objekte
151-180 CAM CAM Objekte
Layer-Belegung für die CAD Ausbildung am ZPE
67
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
4.2 Layer Settings
Menü Format Layer Settings ... (oder Icon )
Bild (B090cadZ) Dialogfenster Layer Settings
Im Dialogfenster Layer Settings wird im wesentlichen angegeben,
welcher Layer welchen Status haben sollen. Ein Layer kann folgende
Stati haben:
Work (Work-Layer) •
•
•
•
Selectable: Elemente auf diesem Layer sind sichtbar und selek-
tierbar
Invisible: Elemente auf diesem Layer sind weder sichtbar noch
selektierbar
Visible Only: Elemente auf diesem Layer sind nur sichtbar, aber
nicht selektierbar.
68
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Wenn man Geometrieelemente erstellt, werden diese in Unigraphics
immer auf den momentanen Work Layer gelegt. Welcher Layer gera-
de als Work Layer gesetzt ist, wird in der Werkzeugleiste angezeigt,
standardmässig unten links.
Bild (B088cadZ) Work Layer Anzeige
Tipp: Geometrien lassen sich auch nach dem Erzeugen auf den ge-
wünschten Layer verschieben. Dies erfolgt mit Hilfe von Menü Format
Move to Layer.
4.2.1 Setzen des Work Layers
Für das Setzen des Work-Layers muss nicht unbedingt in das Menü
Format Layer Settings gewechselt werden. Es kann direkt im Work
Layer Anzeigefeld im Werkzeugleiste (standardmässig unten links) die
gewünschte Layernummer eingegeben werden (mit Eingabe-Taste
bestätigen). Der vorherige Work-Layer wird dadurch auf Selectable
gesetzt.
Bild (B091cadZ) Work Layer setzen im Anzeigefeld
69
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
4.3 Bildschirmlayout
Mittels Menü Format Layout lässt sich der Bildschirm in ver-
schiedene Teilbereiche unterteilen, welchen dann bestimmte Ansich-
ten zugeordnet werden. Diese Funktionalität hat ihren Ursprung in
der Vergangenheit, als es noch nicht möglich war, ein Modell 3-
dimensional am Bildschirm dynamisch zu drehen. So wurde damals
die grafische Arbeitsfläche in mehrere Fenster unterteilt, damit der
Anwender das Modell aus mehreren Richtungen gleichzeitig betrach-
ten konnte. Mit den heutigen Möglichkeiten des dynamischen Dre-
hen und Zoomens mittels eines SpaceBalls oder einer SpaceMouse
macht diese Funktionalität nur noch in Ausnahmen einen Sinn und
wird daher nicht weiter erläutert.
Bild (B092cadZ) Darstellen mehrerer Ansichten im Grafikfenster
70
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
4.4 Ansichts-Funktionen (Menu View)
Das Menü View enthält Funktionen, welche den grafischen Arbeits-
bereich umfassen. Viele dieser Funktionen lassen sich eleganter aus
dem Quick-View Menü aufrufen (MB3 im Grafikbereich).
Bild (B093cadZ) Das Menü View
4.4.1 Fit
Menu View Operation Fit oder Quick-View Fit oder Icon
oder CTRL-F
Fit stellt alle sichtbaren Elemente bildschirmfüllend dar. Die pro-
zentuale Ausnutzung der grafischen Arbeitsfläche kann im Menü
Preferences Visualization Screen... mittels eines Schiebereglers
eingestellt werden. Nachfolgende Graphik soll die Arbeitsweise von
Fit verdeutlichen.
Bild (B094cadZ) Fit
71
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
4.4.2 Section View
Menü View Operation Section
Diese Option ermöglicht es, das 3D-Modell durch eine oder zwei
Ebenen mittels Schieberegler dynamisch aufzuschneiden. Die visuelle
Querschnittbildung eines Teils ist bei der Konstruktion oder der Ana-
lyse nützlich, wenn beispielsweise das Innere von komplexen Bautei-
len überprüft werden soll. Die Lage der Schnittebene kann beliebig
gewählt werden.
Bild (B095cadZ) Section View und geschnittenes Objekt
Die Funktionalität von View Section sollen hier nicht detailliert be-
schrieben werden. Diese ist in der Help -> Dokumentation zu finden.
Zu erwähnen ist an dieser Stelle die Bedeutung des Schnittobjekts
(siehe obige Abbildung). Das Schnittobjekt ist das beinahe dreieckige,
koordinatenförmige Objekt, das sich in der Schnittebene befindet. Es
gleicht dem WCS. Es wird ähnlich wie ein virtueller Joystick zur Steu-
erung eingesetzt. Durch Ziehen an den verschiedenen gelben Hand-
les kann die Ebene dynamisch verschoben und bzw., gedreht wer-
den.
72
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
4.4.3 Rotate View
Menü View Operation Rotate... oder CTRL-R
Mit Hilfe einer SpaceMouse kann das 3D-Modell am Bildschirm
um einen dynamisch variierenden Raumpunkt gedreht werden. Die
Rotationskorrektur erfolgt direkt über die Auge/Hand-Koordination
des Anwenders.
Möchte man nun aber ein 3D-Modell um eine ganz bestimmte
Achse drehen, so kann man dies wie folgt (ohne SpaceMouse) be-
werkstelligen:
Bild (B096cadZ) View Rotate
73
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
4.4.4 View Orient
Menü View Orient
Beim Arbeiten mit 3D-Modellen muss man zur sicheren Selektion
von Elementen oft das Modell dynamisch drehen. Möchte man das
Modell aber von einer ganz speziellen Blickrichtung betrachten, z.B.
senkrecht auf eine Ebene oder in Richtung eines Vektors, dann kann
dies mit Hilfe der Funktion View Orient erreicht werden.
Wie aus nachstehender Darstellung zu entnehmen ist, existieren
mehrere Möglichkeiten, die Blickrichtung auf das Modell gezielt aus-
zurichten (siehe Help -> Dokumentation).
Bild (B097cadZ) Dialogfenster View Orient
74
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
4.5 Visualisierungstechniken
Menü View Visualization...
Dieses Untermenü beinhaltet folgende Funktionen:
Bild (B098cadZ) Menü View Visualization
Die Möglichkeiten innerhalb von Visualization sind relativ vielfältig.
Daher würde auch in diesem Falle eine detaillierte Beschreibung aller
funktionalen Möglichkeiten den Umfang dieses Skriptes bei weitem
sprengen. Es hat sich gezeigt, dass interessierte Studierende die
Möglichkeiten, fotorealistische Bilder zu erzeugen, relativ schnell
ausgelotet hatten. Es soll an dieser Stelle noch erwähnt werden, dass
gewisse Optionen nur bei der Berechnung von fotorealistischen Bil-
dern mitberücksichtigt werden. Diese Optionen sind in den entspre-
chenden Dialogfenstern mit einer Kamera gekennzeichnet. Andere
Optionen, wie z.B. Material- oder Texturzuordnung sind dynamisch
nutzbar, wenn der Display-Modus auf Studio Display gesetzt ist
(Quick-View Menü Display Mode Studio oder Icon ).
75
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
4.5.1 Basic Lights
Menü View Visualization Basic Lights (oder Icon )
Dieses Menü verwaltet die Beleuchtungssteuerung. Im Dialogfenster
sind acht Standard-Lichtquellen zusammengefasst, die schnell be-
dienbar und veränderbar sind. Sie sind für das normale Arbeiten im
Shaded oder Studio Display Modus gedacht.
Bild (B099cadZ) Dialogfenster Basic Lights
Wie unschwer zu erkennen ist, handelt es sich um sieben fixe, vorori-
entierte Lichtquellen und eine ambiente Lichtquelle (Umgebungs-
licht), die von überall her ein minimales, ungerichtetes Licht garan-
tiert. Standardmässig sind drei Lichtquellen aktiv. Im nächsten Unter-
Kapitel wird noch ein anderes Licht-Werkzeug vorgestellt, das vor
allem beim Erzeugen von fotorealistischen Bildern verwendet wird.
76
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
4.5.2 Advanced Lights
Menü View Visualization Advanced Lights (oder Icon )
Für die Berechnung von fotorealistischen Bildern, insbesondere
bei bestimmten gewünschten Schattenwürfen, kann es sinnvoll sein,
dass man zusätzliche, eigene Lichtquellen definiert. Dabei ist vor
allem das dynamische Erzeugen einer Spotlichtquelle von besonde-
rem Interesse, da dabei das Führen des Lichtkegel über das Modell
dynamisch betrachtet werden kann.
Bild (B100cadZ) Dynamisches Definieren einer Spot-Lichtquelle
Das entsprechende Dialogfenster präsentiert sich relativ umfangreich.
Es ist allerdings einfacher zu handhaben als man anfangs vielleicht
denken mag. Man muss einfach darauf achten, dass eine Lichtquelle,
welche verändert werden soll, sich auch in der ersten, oberen Liste
der aktiven Lichtquellen befindet. Nur dann wird die getätigte Ände-
rung sofort dargestellt.
77
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Bild (B101cadZ) Dialogfenster Advanced Lights
4.5.3 Verwalten von Ansichten
Unigraphics bietet ein Werkzeug, um die vordefinierten Ansichten
(TOP, FRONT, RIGHT, TRI, ISO, usw.) und vom Anwender selbst ge-
speicherte Ansichten zu verwalten. Im Quick-View Menü (MB3 im
Grafikfenster) findet man die beiden Auswahlmenüs Orient View und
Replace View. Dort wiederum befindet sich der Befehl Custom Views,
welcher folgendes Dialogfenster aufruft:
Bild (B102cadZ) Dialogfenster Custom Views
78
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
4.5.4 Nebeleffekte
Um Nebeleffekte zu bewirken, muss im Menü Preferences Visuali-
zation Special Effects die Schalter Fog und Fog Settings aktiviert
werden. Daraufhin erscheint ein Dialogfenster, in welchem die Mög-
lichkeiten der Nebeldarstellungserzeugung vorzufinden sind. Die
Ansicht in einen Nebel zu tauchen, basiert auf der Möglichkeit, je-
dem Pixel einer Objektdarstellung einen Z-Wert oder auch Tiefe an-
geben zu können. Bei Pixeln, welche vom Betrachter aus gesehen
nahe sind, können so Nuancen verschieden dargestellt werden ge-
genüber Pixeln, welche sich weiter entfernt befinden.
Das Erzeugen einer Nebelansicht ist relativ intuitiv. Daher sollen
hier nur grob die Optionen des Dialogfensters Fog beschrieben wer-
den. Am besten erzeugt man Nebeldefinitionen über die beiden Li-
nearschieber Front und Back. Dabei sollten die beiden Schieberwerte
nicht allzu weit von einander entfernt liegen (z.B. Front=39,
Back=47)
Bild (B103cadZ) Dialogfenster Fog
Der Hauptnutzen dieser Ansichtsart ist das Erzeugen schöner Bil-
der für Präsentationen.
79
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Bild (B104cadZ) Beispiel einer vernebelten Ansicht
80
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
5 Koordinatensysteme
Nachdem nun die Geometriestrukturen und nachfolgend die Mög-
lichkeiten der Geometriedarstellung behandelt wurden, befasst sich
dieses Kapitel mit den verschiedenen Koordinatensystemen. Koordi-
natensysteme sind allgemein in CAD-Softwares ein wichtiges Hilfs-
und Orientierungsmittel, um Geometrien exakt im virtuellen Raum zu
definieren.
5.1 Allgemeines
Zur Beschreibung der X-,Y- und Z-Achsen bedient man sich am ein-
fachsten der Rechten-Hand-Regel. Nachfolgende Illustration soll diese
Regel verdeutlichen, wobei die positive X-Achse in Richtung des
Daumens zeigt, die positive Y-Achse in Richtung des Zeigefingers und
die Z-Achse in Richtung des entgegenkommenden Mittelfingers.
Bild (B105cadZ) Rechte Hand Regel
In Unigraphics werden zur Erzeugung von Geometrien grundsätzlich
vier verschiedene Typen von Koordinatensysteme unterschieden.
Absolutes Koordinatensystem •
•
•
•
Arbeits-Koordinatensystem
Skizzen-Koordinatensystem
Formelement-Koordinatensystem
81
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
5.2 Das absolute Koordinatensystem
Eröffnet man eine neue Modelldatei (File New), dann wird auto-
matisch als erstes ein absolutes Koordinatensystem (CSYS) im virtuel-
len Raum erzeugt.
Bild (B106cadZ) Absolutes Koordinatensystem
In Dialogen wie z.B. dem Point Constructor befindet sich ein
Schalter, wo zwischen absolutem oder WCS (Arbeitskoordinatensys-
tem) gewählt werden kann. Es ist in diesem Falle dem Anwender
überlassen, ob er sich bei der Koordinateneingabe auf das absolute
oder auf das WCS beziehen möchte. Nach der Erzeugung der Geo-
metrie besteht für Unigraphics kein Unterschied, über welchen Schal-
ter die Geometrie definiert wurde. Demzufolge ist dieser Schalter
eine Möglichkeit, Koordinatenwerte in dem Koordinatensystem an-
zugeben, in dem sie bereits bekannt sind.
Bild (B107cadZ) Umschalten zwischen Koordinatensystemen
82
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Verändert bzw. verschiebt man im Verlaufe der Modellierung das
WCS, um in diesem zu arbeiten, so kann jederzeit im Menü
WCS Orient WCS Absolute CSYS das absolute Koordinatensystem
zum WCS gemacht werden.
Hinweis: Das absolute Koordinatensystem kann weder in seiner
Position noch in seiner Lage verändert werden. Dies bedeutet, dass
ein zu erzeugendes 3D-Modell sinnvoller weise in Bezug auf das ab-
solute Koordinatensystem erzeugt werden sollte. Vor dem erstmali-
gen Verändern des WCS in einem 3D-Modell speichert man am bes-
ten das aktive Koordinatensystem mittels der Menü WCS Save
WCS. Damit bleibt das absolute Koordinatensystem immer sichtbar.
5.3 Das Arbeitskoordinatensystem (WCS)
WCS bedeutet Work Coordinate System.
Wie im vorangehenden Kapitel erklärt, kann man sich bei der Tas-
tatureingabe von X-, Y- oder Z-Koordinaten für vielerlei Geometrie-
positionierungen wahlweise auf das absolute oder das WCS bezie-
hen. Manche über den Mauszeiger gesteuerten Geometrieerzeugun-
gen beziehen sich auf die XY-Ebene des WCS. Beispiele sind hier die
Erzeugung von freien 3D-Kurven und das rechteckig angeordnete
Kopieren von Konstruktionselementen.
Bild (B108cadZ) Beispiele für Bezug auf das WCS
Möchte man also z.B. eine Geometrie durch einfaches Zeigen mit
dem Mauszeiger erzeugen, so muss man vorgängig die XY-Ebene des
WCS in die gewünschte Lage transformieren.
Die Orientierung des momentanen WCS wird mit einem entspre-
chenden Symbol an seinem Ursprung dargestellt (siehe nachfolgende
83
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Abbildung). Die Achsen werden mit den Bezeichnungen XC, YC und
ZC gekennzeichnet. Das WCS ist ein temporäres Koordinatensystem,
d.h. wenn es in seiner Lage und/oder Orientierung verändert wurde,
so ist die ursprüngliche Lage nicht mehr verfügbar. Es besteht jedoch
die Möglichkeit, über die Menü WCS Save WCS eine Lage zu spei-
chern. Verändert man anschliessend dasselbe, so bleibt das ursprüng-
liche Koordinatensystem sichtbar. Die Achsen werden dann mit X, Y
und Z gekennzeichnet.
Bild (B109cadZ) Verschiedene Koordinatensysteme
Unigraphics verwendet häufig die Bezeichnungen horizontal und
vertikal. Horizontal bedeutet parallel zur XC-Achse, vertikal parallel
zur YC-Achse.
Bild (B110cadZ) Menü WCS
84
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Bei der Rechten-Hand-Regel für das Drehen von Koordinatensyste-
men wird die Richtung der Rotationsachse durch den Daumen der
rechten Hand dargestellt, während die restlichen Finger der Hand die
positive Drehrichtung symbolisieren.
Bild (B111cadZ) Rechte-Hand-Regel für Drehungen
85
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
5.4 Sketch-Koordinatensystem
Wie bereits erwähnt, verwenden moderne CAD-Systeme einen Sket-
cher zum Erstellen von parametrisierten 2D-Skizzen. Beschreibung
siehe Kapitel 10. An dieser Stelle reicht es zu wissen, dass zur Erzeu-
gung einer Skizze eine Skizzierebene und die Ausrichtung des
Sketch-Koordinatensystems angegeben werden müssen.
Unigraphics legt automatisch in gewählte Skizzierebene die XC-
YC Ebene des neuen Skizzenkoordinatensystems. Dieses bleibt fest
mit der Skizze verknüpft. Der Ursprung des Skizzen-
Koordinatensystems wird ebenfalls automatisch in die Mitte der Skiz-
zierfläche mit der Z-Achse senkrecht zur Ebene platziert. Zur restli-
chen XY-Ausrichtung des Koordinatensystems hat man die Möglich-
keit, entweder die X-Richtung (Horizontal Reference) oder die Y-
Richtung (Vertical Reference) anzugeben.
Bild (B112cadZ) Wahl der Referenzrichtung beim Erstellen einer Skizze
Tipp: Das Skizzen-Koordinatensystem ist immer aktiv, sobald eine
Skizze zwecks Veränderung aktiviert wird. Das Skizzenkoordinaten-
system darf weder verschoben, noch gedreht werden.
Bild (B113cadZ) Orientierung des Skizzenkoordinatensystems
86
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
5.5 Formelement Koordinatensystem
Das Formelement-Koordinatensystem ist vergleichbar mit dem
Skizzenkoordinatensystem. Generell ist zu sagen, dass das Formele-
ment-Koordinatensystem eine Art Zwitter-Koordinatensystem dar-
stellt. Dies aus dem Grunde, weil das Koordinatensystem nur solange
vorhanden ist, wie das Formelement nicht gegenüber der bereits
bestehenden Objektgeometrie positioniert wurde. Sobald das Form-
element auch nur teilweise positioniert wurde, ist das Koordinaten-
system nicht mehr sichtbar. Löscht man jedoch die Positionierungspa-
rameter wieder, so wird es erneut dargestellt.
Die XY-Ebene eines Formelement-Koordinatensystems liegt in sei-
ner Platzierungsebene. Der Ursprung des Koordinatensystems liegt
dabei primär an der Stelle, wo der Anwender mit dem Mauszeiger
die Platzierungsfläche angewählt hat. Nach einer möglichen Umposi-
tionierung des Formelementes in der Platzierungsebene verschiebt
sich das Koordinatensystem automatisch mit dem Formelement.
Das Formelement-Koordinatensystem hat den Zweck, dass bei
einzelnen Formelementen in der Benutzerführung zur Definition der
Lage, die Angabe einer Horizontalen oder Vertikalen Referenz erfor-
derlich ist. Diese Horizontale/Vertikale Referenz definiert dann die X-
bzw. die Y-Achse des Koordinatensystems. Im Positionierungsdialog-
fenster (siehe 7.3.1 wird mit dem Horizontal-Icon ein Positionsmass
parallel zur definierten X-Achse erzeugt.
Bild (B114cadZ) Formelement-Koordinatensystem
87
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
6 Allgemeine Voreinstellungen
Sowohl für die verschiedenen Applikationen wie Modeling, As-
semblies, Sheet Metal als auch für die globalen Aspekte wie Objekte,
Darstellung, Selektierung etc. können diverse Voreinstellungen in
einem Modell vorgenommen werden. Nachfolgend werden einige
mögliche Einstellungen beschrieben. Dieses Kapitel kann auch über-
sprungen werden, da die Standardeinstellungen für normale Benut-
zung genügend sein sollten.
6.1 Objekt-Voreinstellungen
Preferences Object oder CTRL+SHIFT+J.
In diesem Dialogfenster kann man die Darstellung von geometri-
schen Elementtypen wie Linie, Kreis, Oberfläche oder Volumenkörper
in Bezug auf die Farbe, Strichart und Stärke definieren. Nach der
Selektion des Menüs erscheint folgendes Fenster:
Bild (B114cadZ) Dialogfenster für Voreinstellungen von Objekten
88
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
6.2 Visualisierungs-Voreinstellungen
Preferences Visualization... (oder Icon )
In diesem Menü können Voreinstellungen definiert werden, wie
z.B. Farbdefinition, Transparenz, Kantendarstellung, Nebel, etc. In
jeder Registerkarte befinden sich verschiedene Dialogfenster, welche
nachfolgend beschrieben sind.
6.2.1 Modelldarstellungsart (Visual)
Bild (B117cadZ) Voreinstellungen für die Modelldarstellungsart
89
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
6.2.2 Farbpalette (Color Palette)
In diesem Fenster lassen sich die verfügbaren 256 Farben vergleichen
und verändern. Es ist auch möglich, andere Paletten zu importieren,
die Hintergrundfarbe zu ändern, usw.
Bild (B118cadZ) Dialogfenster Farbpalette
90
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
6.2.3 Farbeinstellungen (Color Settings)
Systemfarben, wie Vorselektionsfarbe, Hervorhebungsfarbe, etc.
lassen sich ändern, indem zuerst der Systemfarbtyp gewählt wird,
und danach eine der in der Schnell-Palette gezeigten Farben selek-
tiert wird.
Bild (B119cadZ) Voreinstellungen der Systemfarben
91
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
6.2.4 Schattierungsoptionen (Shade)
Für das Schattieren werden Oberflächen intern in kleine Dreiecksflä-
chen approximiert. Die Genauigkeit lässt sich im nachfolgenden
Dialogfenster beeinflussen. Dabei sollte beachtet werden: Je feiner
die Darstellung, desto grösser ist der Rechenaufwand.
Optionen unter Part Settings werden mit dem Modell gespeichert,
Optionen unter Session Settings nur in der momentanen Unigraphics
Session.
Bild (B120cadZ) Voreinstellungsfenster für schattierte Darstellung
6.2.5 Darstellungsbereich und Perspektive
Unigraphics benutzt für die Darstellung der Objekte einen speziell
definierten Bereich. Dieser besteht aus zwei virtuellen Ebenen, soge-
nannte Clipping Planes, welche parallel zur Bildschirmebene liegen.
Es werden nur Objekte dargestellt, welche innerhalb dieser beiden
Clipping Planes liegen. Das Verhalten ist ähnlich demjenigen von
dynamischen Schnittansichten.
Nun kann es in einer Unigraphics Session vorkommen, dass in der
aktiven Ansicht die Clipping Planes plötzlich so nahe beieinander
liegen, dass das Modell nur noch teilweise dargestellt wird (siehe Bild)
92
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Bild (B121cadZ) Durch Clipping Plane abgeschnittene Darstellung
In diesem Falle kann im nachfolgenden Dialogfenster die Lage der
Clipping Planes korrigiert werden. Das gleiche Dialogfenster enthält
auch noch die Einstellungen für die Perspektiven-Darstellung. Diese
lässt sich auch über das Icon ein- und ausschalten.
Bild (B122cadZ) Einstellungen für Darstellungsbereich und Perspektive
93
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
6.3 Work Plane Voreinstellungen
Preferences Work Plane
In der Registerkarte Grid kann ein Raster auf der XY-Ebene des
WCS aktiviert werden.
Ein Raster ist eine Anzahl von Bildschirmpositionen, die zur Aus-
richtung dienen. Ein Raster kann entweder durch eine polare oder
eine rechteckige Anordnung definiert sein, die Rasterdarstellung ein-
oder ausgeschaltet und der Abstand der Rasterlinien festgelegt wer-
den. Snap to Grid (Raster fangen) muss eingeschaltet sein, damit
das Raster aktiviert wird.
Die Registerkarte Display steuert den so genannten Hervorhe-
bungsmodus der Arbeitsebene, wobei alle Objekte, die zum Hervor-
hebungssatz der Arbeitsebene gehören und nicht in der Arbeitsebe-
ne liegen, im Grafikfenster "gedimmt" dargestellt werden, was sich
durch Änderung ihrer Farbe zeigt.
Das Abdimmen von Objekten, die ausserhalb der Arbeitsebene
liegen, ist bei Modellen von hoher Komplexität von Vorteil, um die
volle Konzentration auf die Objekte zu richten, die in der Arbeitsebe-
ne liegen.
Bild (B123cadZ) Einstellungen für Raster und Dimmen
94
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
7 Konstruktionselemente
An diesem Punkt sind nun sicher alle wesentlichen Informationen
zusammengekommen, so dass jetzt allmählich das eigentliche Model-
lieren zum Thema werden kann. Wie bereits im Kapitel 3.2 aufge-
zeigt, gibt es diverse Grundelemente, aus welchen ein 3D-CAD-
Modell bestehen kann. Die verschiedenen Elemente sollen nun etwas
näher behandelt werden. Es ist nicht die Absicht dieses Skripts, alles
bis ins letzte Detail zu beschreiben und zu erläutern. Eine solche de-
taillierte Beschreibung findet man in der Help -> Dokumentation. An
dieser Stelle soll versucht werden, auf die wesentlichen Schritte zur
Erzeugung eines Modell einzugehen.
Wie in Kapitel 3.1 bereits angedeutet, wird ein Modell durch se-
quentielles Erzeugen von sogenannten Teilgeometrien konstruiert.
Existiert bereits eine Teilgeometrie und soll als nächstes eine weitere
Teilgeometrie hinzugefügt werden, so stellt sich die Frage, wie die
neue Teilgeometrie mit der bereits bestehenden, unvollständigen
Modellgeometrie zusammengebracht werden soll. Hierfür gibt es die
Booleschen Operationen (Vereinigungselemente).
7.1 Boolesche Operationen
Menü Insert Feature Operation, die Funktionen Unite, Subtract
oder Intersect (oder die Icons ).
Ein typischer Ablauf für das Benutzen von Booleschen Operationen
beim Modellieren wird nachfolgend aufgezeigt.
1. Erzeugen eines Körpers:
Bild (B124cadZ)
95
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
2. Erzeugen eines weiteren Körpers
Bild (B125cadZ)
3. Dialogfenster für Boolesche Operationen:
Bild (B126cadZ)
4. Option Create
Bild (B127cadZ)
96
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
5. Option Unite
Bild (B128cadZ)
6. Option Subtract
Bild (B129cadZ)
7. Option Intersect
Bild (B130cadZ)
97
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Bei der Erzeugung von gewissen Konstruktionselementen erscheint
das Dialogfenster für Boolesche Operationen automatisch, bei ande-
ren erscheint es ohne die Option Create und bei wieder anderen ist
die Boolesche Operation bereits mit dem Typ des Geometrieelements
vordefiniert. Wichtig zu wissen, dass mit der Option Create ein neuer
unabhängiger Volumenkörper erzeugt wird. Es besteht später die
Möglichkeit diesen Volumenkörper mit dem bereits vorhandenen
Körper zu vereinen.
7.2 Erzeugen von Grundkörpern
Menü Insert Form Feature Block, Cylinder, Cone, Sphere
Grundkörper (auch Primitives genannt) sind die einfachsten Ge-
ometriekörper, welche zur Modellierung eines Objektes zur Verfü-
gung stehen. Die entsprechenden Icons sind zwar standardmässig im
Werkzeugleistenbereich aufgeführt, sollten aber mit grosser Vorsicht
verwendet werden (siehe nachstehende Erläuterung).
Folgende Grundkörper stehen in Unigraphics zur Verfügung:
Block = Quader •
•
•
•
Cylinder = Zylinder
Cone = Kegel
Sphere = Kugel
Bild (B131cadZ) Icons Grundkörper
Ein Grundkörper sollte nur als aller erstes Geometrieelement in
einem Modell verwendet werden. Der Grund ist, dass sich ein Grund-
körper nur absolut im Raum (XYZ) platziert werden kann und nicht
zu einer bestehenden Geometrie positioniert lässt. Damit ist die
Assoziativität nicht gegeben.
98
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Folgendes Beispiel soll diese Problematik erläutern
1. Ersten Grundkörper erzeugen:
Bild (B132cadZ)
2. Zweiten Grundkörper erzeugen:
Bild (B133cadZ)
2. Positionieren des zweiten Grundkörpers:
Bild (B134cadZ)
99
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
3. Auswahl des Position für den Kugelmittelpunkt:
Bild (B135cadZ)
4. Verschmelzen der Körper:
Bild (B136cadZ)
5. Ändern der Quaderparameter:
Bild (B137cadZ)
100
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Dieses einfache Beispiel zeigt, dass Grundkörper als aller erstes Geo-
metrieelement in einem Modell verwendet werden sollen.
Die Grundkörper-Dialogfenster sind einander ähnlich. Je nach Aus-
wahl der Erzeugungsmethode müssen mehr Parameter über die Tas-
tatur eingegeben oder aber Geometrieelemente über den Mauszei-
ger definiert werden. Nachfolgend wird beispielhaft der Dialog für
die Erzeugung eines Quaders mittels Angabe der Kantenlängen
durchgespielt. Zunächst muss dazu natürlich die Applikation Mode-
ling aktiviert werden.
Menü: Insert Form Feature Block... (oder Icon ) 1.
2. Es erscheint das Block-Dialogfenster
Bild (B138cadZ): Dialogfenster Block
3. Auswahl der Erzeugungsmethode, hier ist die Definition über
einen Eckpunkt und die Kantenlängen selektiert
Bild (B139cadZ)
101
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
4. Angabe der Parameter für die Kantenlänge
Bild (B140cadZ)
5. Positionierung des Quaders
Bild (B141cadZ)
6. Durch Drücken von OK wird der Grundkörper erzeugt.
Für die Positionierung der Grundkörper wird ein von Unigraphics
bestimmter Aufhängepunkt des jeweiligen Grundkörpers verwendet.
In der nachfolgenden Abbildung werden diese für die vier Grundkör-
per aufgezeigt.
102
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Bild (B142cadZ) Aufhängepunkte der Grundkörper
Die Positionierung erfolgt bei den Grundkörpern über das bereits
beschriebene Point Constructor Dialogfenster (siehe 2.1.7). Da ein
Primitive eigentlich nur als erstes Geometrieelement verwendet wer-
den sollte, existiert demzufolge noch keine Modellgeometrie gegen-
über welcher man den Primitive platzieren könnte. Der Anwender
muss daher den Primitive entweder über die Eingabe von Koordina-
ten oder bei entsprechender Auswahl der Punkteoption, über die
Bildschirmposition des Mauszeigers auf einen beliebigen Punkt der
XY-Ebene des WCS positionieren.
Tipp: Unter dem Menü Edit Transform kann man den Grund-
körper nachträglich verschieben.
103
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
7.3 Erzeugen von Formelementen
Menü Insert Form Feature ... (oder über Icons)
Formelemente sind, bis auf zwei Ausnahmen, vordefinierte Teil-
geometrieformen, welche nur noch über Parameter in ihrer Größe
definiert werden müssen. Auch die Boolesche Operationsart ist be-
reits vorbestimmt. So ist z.B. bei dem Formelement Hole (Bohrung)
vorbestimmt, dass es von einem bestehenden Modellkörper subtra-
hiert werden muss. Die von Unigraphics zur Verfügung gestellten
Formelemente sind folgende:
Bild (B143cadZ) Formelemente in Unigraphics
Jedes dieser Formelemente besitzt verschiedene Optionen für ent-
sprechende Formen, die im Folgenden beschrieben sind:
Hole (Bohrung):
Bild (B144cadZ) Optionen für Bohrungen (Hole)
104
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Boss (Knauf):
Bild (B145cadZ) Optionen für Knaufe
Pocket (Tasche):
Bild (B146cadZ) Optionen für Taschen
Pad (Polster):
Bild (B147cadZ) Optionen für Polster
105
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Slot (Nut):
Bild (B148cadZ) Optionen für Nut
Groove (Einstich):
Bild (B149cadZ) Optionen für Welleneinstiche
Bis hierhin wurden einige Formelemente, welche Unigraphics dem
Anwender zur Verfügung stellt, präsentiert. Als nächstes folgt ein
beispielhafter Dialog eines Rectangular Slot, der auf einem Quader
platziert wird.
Für weitergehende Informationen bitte die Help -> Dokumentati-
on konsultieren.
106
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Beispiel Rectangular Slot (Rechteck-Nut):
1.
2.
Quader erzeugen…
Slot erzeugen Menü: Insert Form Feature Slot...
(oder Icon )
3. Option „Rectangular“ wählen
Bild (B150cadZ)
4. Platzierungsfläche selektieren
Bild (B151cadZ)
5. Ausrichtung der Nut auf der Platzierungsfläche festlegen
Bild (B152cadZ)
107
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
6. Formparameter eingeben
Bild (B153cadZ)
7. Formelement positionieren
Bild (B154cadZ)
8. Das Formelement wird erstellt
Bild (B155cadZ)
108
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Wie in diesem Dialog gezeigt wurde, muss zur Platzierung des Form-
elementes eine ebene Körperfläche oder eine Bezugsebene (siehe
7.4) selektiert werden. Diese Beziehung ist eine existentielle, d.h.
wenn diese Fläche aus irgend einem Grund gelöscht wird, so ist
Unigraphics nicht mehr in der Lage, das Formelement beim Geomet-
rie-Update erneut zu erstellen und löscht es daher ebenfalls. Hinge-
gen sind die Angaben über die Lage und die Position des Formele-
mentes weiche Abhängigkeiten. Hierbei wird bei einem Entfernen
des Bezugselementes (z.B. einer Positionierungskante) einfach die
entsprechende Bemassung gelöscht. Das Formelement bleibt in die-
ser Richtung unparametrisiert.
7.3.1 Positionierung eines Formelements
Beim vorangehenden Kapitel beim Erzeugungsdialog wurde gezeigt,
dass am Ende desselben das Formelement positioniert werden kann.
Die Betonung liegt im letzten Satz auf dem KANN. Unigraphics lässt
es dem Anwender frei, ob das Formelement relativ positioniert wer-
den soll oder nicht. Es wird primär mit seinem Zentrum an dem Ort in
der Platzierungsfläche dargestellt, an dem die Platzierungsfläche mit
dem Mauszeiger selektiert wurde. Diese Position ist zumeist willkür-
lich. Daher hat man die Möglichkeit, die Position mittels Bemassun-
gen gegenüber bereits bestehender Geometrie zu positionieren. Die
Positionierung ist nicht zwingend jetzt notwendig. Es besteht auch
die Möglichkeit, das Formelement zu einem späteren Zeitpunkt zu
positionieren (siehe 8.3). Es ist jedoch darauf zu achten, dass man
sich bei einer späteren Positionierung nur auf Geometrieelemente
bezieht, die zum Zeitpunkt der Formelement-Erzeugung bereits exis-
tierten. Andernfalls erhält man eine Fehlermeldung.
Ein Beispiel für die „freie Positionierung ist nachfolgend dargestellt.
Bild (B156cadZ) Nicht positionierte Bohrungen
109
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Die Fehlermeldung erscheint deshalb, weil Unigraphics zu den History
Based CAD-Systemen zu zählen ist. Das bedeutet, dass Unigraphics
das Modell berechnet, indem es die Entstehungsreihenfolge der Kon-
struktionselemente und ihre Booleschen Operationen nacheinander
abarbeitet. Dabei kann es sich zur Berechnung eines Konstruktions-
elementes nicht auf etwas beziehen, das zu diesem Zeitpunkt im
Entstehungsbaum noch nicht existiert.
Auf die Benutzerführung einer Positionsbemassung ist unbedingt
zu achten. Die Reihenfolge der Geometrieselektion kann man nicht
frei wählen, sondern man muss sich an die Benutzerführung halten.
Bild (B157cadZ) Beispiel für die Benutzerführung
Das nachfolgende Positions-Dialogfenster ist mit seinen Icons eigent-
lich ziemlich selbsterklärend. Es bestehen jedoch bei den ersten bei-
den Icons, Horizontal und Vertical, zwei Besonderheiten:
Die Bezeichnungen Horizontal und Vertical beziehen sich auf
das Formelement-Koordinatensystem (siehe Kap. 5.5) und
nicht darauf, wie die Geometrie gerade am Bildschirm ange-
zeigt wird.
•
• Mit den Icons Horizontal & Vertical ist es nicht möglich, sich
beim Bemassen auf Bezugsebenen oder Bezugsachsen zu be-
ziehen (siehe Kap. 7.4). Hierfür sollte das Icon Parallel at a Di-
stance verwendet werden.
110
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Bild (B158cadZ) Horizontal- und Vertical Bemassungen
Es sollte in der Zwischenzeit klar sein, dass, wenn man ein Formele-
ment, z.B. gegenüber einer Kante, positioniert, diese Bemassung voll
assoziativ ist. Wenn also die Bezugskante in Folge einer Änderung
verschoben wird, dann wird das Formelement ebenfalls mit verscho-
ben.
111
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
7.4 Bezugs-Ebenen/ -Achsen (Datums)
Bezugsebenen (Datum Planes) und Bezugsachsen (Datum Axis) die-
nen als Hilfen, wenn keine geeigneten Ebenen vorhanden sind. Dabei
können sie z.B. als ebene Platzierungsfläche für Skizzen oder Form-
elemente oder als Bezug für Positionsbemassungen dienen.
Bild (B159cadZ) Anwendungsbeispiel von Bezugsebenen und -Achsen
Im Zusammenhang mit Bezugselementen ist es sehr wichtig, dass
man folgende Unterscheidung trifft: Es gibt feste (fixed) und relative
(relative):
Feste Bezugsebenen/-Achsen stehen absolut im Raum. Sie ha-
ben keinen Bezug zu einer bereits existierenden Geometrie
und bleiben daher bei einer Geometrieänderung immer in Ih-
rer ursprünglichen Lage und Position stehen.
•
• Relative Bezugsebenen/-Achsen werden assoziativ zu bereits
existierender Geometrie erstellt. Sie werden bei Geometrieän-
derungen mitberücksichtigt und dementsprechend in ihrer La-
ge und Position mit verändert.
Dieser wesentliche Unterschied ist bei der Erstellung von Bezugs-
ebenen/-Achsen sehr relevant.
112
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Folgendes Beispiel soll den Unterschied zwischen festen und rela-
tiven Bezugsebenen/-Achsen zeigen:
Bild (B160cadZ) Verhalten von festen vs relativen Bezugsebenen
Die Erfahrung hat gezeigt, dass viele Studierende mit der Erstellung
von Bezugselementen und deren unterschiedlicher Bedeutung von
Relativen und Festen Mühe haben. Wichtig ist zu wissen, dass auch
wenn man die Bezugsebene über das Dialogfenster „Plane Subfunc-
tion“ erzeugt und dabei ev. bestehende Geometrie wie Kantenend-
punkte selektiert, die Bezugsebene trotzdem eine Absolute, also
ohne jeden Bezug zur Geometrie, ist.
7.4.1 Erzeugen von Datum Planes und Datum Axis
Menü Insert Form Feature Datum Plane... (oder Icon )
Menü Insert Form Feature Datum Axis... (oder Icon )
Die Dialogfenster für Datum Planes und Datum Axis sind sehr
ähnlich aufgebaut. Beim Aufrufen von Datum Plane / Datum Axis
erscheint folgendes Iconoptionen:
Bild (B161.1cadZ) Dialogfenster Datum Plane
113
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Es gibt grundsätzlich zwei Methoden, eine Datum zu erzeugen:
Zuerst ein Geometrieelement selektieren, welches benötigt
wird für die Datum, danach weitere Optionen wählen. Dabei
sucht Unigraphics die geeignetste Methode, um die Datum zu
definieren.
•
• Zuerst die Optionen wählen für das Erstellen der Datum, dann
die notwendigen Geometrieelemente selektieren.
Als Hilfe folgen einige Beispiele von Bezugsebenen und Bezugsach-
sen, welche häufig vorkommen in der Praxis.
Der Dialog ist sehr einfach und interaktiv gestaltet.
Bezugsebene parallel zu einer Fläche:
Bild (B162cadZ)
Mittelebene zwischen zwei ebenen Flächen:
Eine Fläche selektieren, dann gegenüberliegende Fläche selektieren
Bild (B163cadZ)
114
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Bezugsebene durch zwei Kanten:
Bild (B164cadZ)
Bezugsebene durch eine Kante und im Winkel zu einer Fläche:
Kante selektieren Fläche selektieren Am Handle ziehen oder Winkel eingeben
Bild (B165cadZ)
115
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
7.5 Erzeugen von allgemeinen Volumenkör-pern
Bis jetzt wurde gezeigt, wie man vordefinierte Grundkörper und
Formelemente erzeugen kann. Im diesem Kapitel wird eingegangen,
wie ein allgemeinen Volumenkörper erzeugt wird.
Es gibt in Unigraphics drei Icons, mit welchen man allgemeine Vo-
lumenkörper erzeugen kann. Allen Dreien ist gemeinsam, dass sie
primär einen 2-dimensionalen Querschnitt benötigen. Dieser Quer-
schnitt kann zwecks Erzeugung eines Volumenkörpers in die Tiefe
gezogen, um eine Achse rotiert oder entlang einer Führungskurve
geführt werden. Das in der folgenden Abbildung aufgeführte vierte
Icon (Tube) ist ein Spezialfall: Entlang einer Kurve kann ein Rohr er-
zeugt werden mit frei wählbarem inneren und äusseren Durchmes-
ser.
Bild (B172cadZ) Icons zum Erzeugen von Volumenkörpern
Die bildliche Darstellung dieser drei Arten der allgemeinen Volumen-
erzeugung folgt, mit einem Beispiel für jeden der drei Grunderzeu-
gungstypen.
116
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Bild (B173cadZ) Erzeugen von Grundkörpern
Für die Angabe des 2-dimensionalen Querschnitts stehen dem An-
wender nachfolgende Möglichkeiten zur Verfügung. Ausserdem
können auch einfach Kurven selektiert werden, wobei das System
meist weitere, zugehörige Kurven gleich mitselektiert.
Bild (B174cadZ) Selektionsmenü für Querschnitte
117
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Bei der Option Curve besteht die Möglichkeit, einzelne nicht para-
metrisierte Kurven (Linien, Kreise, Kreisbogen, Freiformkurven) oder
einzelne Geometrieelemente einer parametrisierten Skizze (siehe
Kap. 10) als Querschnitt zu selektieren. Selektiert man im obigen
Dialogfenster keinen Menüpunkt und selektiert ein Element einer
Skizze, so wird automatisch die gesamte Skizze selektiert. Es ist auch
eine sinnvolle Kombination der obigen Selektionsmöglichkeiten er-
laubt. z.B. Elemente einer Skizze und Volumenkörperkanten. In den
nachfolgenden Illustrationen sollen die verschiedenen, relevanten
Möglichkeiten grafisch untermalt werden. Zusätzlich sind auch noch
Änderungen aufgeführt.
Bild (B175cadZ) Extrudieren aller Kanten einer Körperfläche
Bild (B176cadZ) Extrudieren von Körperkanten
Bild (B177cadZ) Extrudieren von Skizze/Kurven
118
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Topologische Änderungen (siehe 10.5.2) an Querschnitten, von wel-
chen bereits Volumenkörper erzeugt wurden, sind nicht ganz einfach
zu bewerkstelligen. Hier nun noch einige kurze allgemeine Hinweise
zu obigen Änderungen:
Am einfachsten ist diese bei der Querschnittdefinition über ei-
ne Körperfläche. Dies allerdings auch nur, wie im obigen Bei-
spiel, bei additiven Körperkanten. Im umgekehrten Fall, also
bei subtraktiven Körperkanten, löscht Unigraphics das ganze
Volumenkörperfeature.
•
•
•
Im zweiten Beispiel wurde die ursprüngliche zentrale Boh-
rungskörperkante durch die vier nachträglichen Eckbohrungen
aufgebrochen. Unigraphics reagiert darauf mit einer Fehler-
meldung, da die zentrale Bohrungskante zu einer kleinen
Kreisbogenkörperkante verkommen ist, welche nicht mehr ge-
schlossen ist. Es besteht jedoch in diesem Fehlermeldungsfens-
ter die Möglichkeit, den Fehler zu korrigieren.
Im dritten Beispiel müssen sowohl bei einer Querschnittsdefini-
tion über Kurven, als auch über eine Skizzenselektion die vier
zusätzlichen Kreise manuell hinzugefügt werden.
119
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
7.6 Extruded Body
Insert Form Feature Extrude ... (oder Icon )
Mit dieser Funktion kann ein Körper durch lineares Extrudieren eines
Querschnittes um eine bestimmte Strecke erzeugt werden.
Um zunächst einmal einen allgemeinen Überblick über den
Dialogverlauf bei der Erzeugung des Extruded Body-
Volumenelementes zu erhalten, folgt als nächstes ein Beispiel. Dabei
variieren die Dialogfenster je nach Auswahl der verschiedenen
Optionsmöglichkeiten. Es würde einmal mehr den Rahmen dieses
Skriptes sprengen, wenn auf jeden möglichen Dialogverlauf
eingegangen würde. Es sei hier auf die Help Documentation
verwiesen. Mit ein wenig Intuition sollten die geforderten Angaben
jedo h v1. c erständlich sein. Starten des Dialogablaufs
Bild (B178cadZ)
2. Definieren des Querschnittes
Bild (B179cadZ)
120
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
3. Auswahl der Art der Extrusion
Bild (B180cadZ)
4. Definition der Richtung:
Bild (B181cadZ)
121
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
5. Selektieren der Startfläche:
Bild (B182cadZ)
6. Selektieren der Endfläche:
Bild (B183cadZ)
122
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
7. Angabe der Parameter:
Bild (B184cadZ)
8. Auswahl der Booleschen Operation:
Bild (B185cadZ)
9. Das Volumenelement wird erstellt:
Bild (B186cadZ)
Im Weiteren werden nun noch ein paar besondere Eigenheiten bei
bestimmten Dialogfenstern erläutert.
123
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
• Das zu erzeugende Volumenelement wird assoziativ zu einer
eventuell selektierten Start- und Endfläche. Bei Benutzung ei-
ner Start- und/oder End-Bezugsebene (Datum Plane), muss
diese relativ zu einem bereits bestehenden Volumenkörper er-
stellt worden sein.
Die Default-Richtung von Unigraphics ist jeweils normal zur
gewählten Querschnittsebene. Die Richtung wird mit einem
Pfeil grafisch angezeigt. Interessant ist das Dialogfenster zur
Richtungsvektor-Definition (siehe Abbildung B181cadZ). Mit
diesem kann die Richtungsangabe auf vielfältige Art in eine
beliebige sinnvolle Richtung definiert werden. Man muss sich
jedoch bewusst sein, dass bei Benutzung gewisser Optionen
keine assoziativen Richtungen angegeben werden.
•
• Im Parameter-Dialogfenster kann mittels den Offsetwerten an-
stelle eines vollen Volumenkörpers auf eine einfache Art und
Weise ein Volumenkörper mit Wand erstellt werden. Dabei
gibt der gestrichelte Pfeil die Richtung der Offsetwerte an.
Hierzu ein Beispiel:
Bild (B187cadZ) Extrusion mit Offset
Im selben Dialogfenster kann über das Eingabefeld „Taper
Angle“ das Volumenkörperelement mit einem Anzug (Form-
schräge) versehen werden. Auch hierzu ein Beispiel.
•
Bild (B188cadZ) Extrusionskörper mit Anzug und Offset
124
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
7.7 Revolved Body
Insert Form Feature Extrude ... (oder Icon )
Diese Option ermöglicht das Erzeugen eines Formelements durch
Drehen eines Querschnittes um eine vorgegebene Achse und einen
Winkel.
Es muss wiederum zuerst ein Querschnitt, wie in Kapitel 7.5 be-
schrieben, definiert werden, bevor dieser um eine Achse und einem
zu definierenden Drehwinkel rotiert werden kann. Die Möglichkeiten
zur Angabe des Drehwinkels sind ähnlich vielfältig wie diejenigen der
Tiefenangabe bei Extruded Body.
Die Rotation erfolgt wie bereits erwähnt um eine Rotationsachse.
Der positive Drehrichtungssinn wird dabei in Unigraphics durch die
„Rechte Hand Regel“ (siehe 5.3) beschrieben.
Ein beispielhafter Dialog für ein solches Konstruktionselement
sieht wie folgt aus.
1. Starten des Dialogablaufs
Bild (B189cadZ)
2. Definieren des Querschnittes:
Bild (B190cadZ)
125
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
3. Auswahl der Rotations-Methode:
Bild (B191cadZ)
4. Selektieren der Rotations- Endfläche:
Bild (B192cadZ)
5. Selektieren der Rotationsachse:
Bild (B193cadZ)
126
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
6. Angabe der Parameter:
Bild (B194cadZ)
7. Auswahl der Booleschen Operation:
Bild (B195cadZ)
8. Das Volumenelement wird erstellt:
Bild (B196cadZ)
127
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Auch bei diesem Dialogablauf folgen noch ein paar Hinweise zu Ei-
genheiten. Diese sind ähnlich wie beim Extruded Body-
Volumenelement. Der Vollständigkeit halber und als Gedankenstütze
seien sie hier nochmals erwähnt.. Wichtig ist es vor allem, sich klar-
zumachen, wann etwas assoziativ referenziert wird und wann nicht.
Bei der Option Axis_Angle kann nach der Definition der Rota-
tionsachse über die Tastatur ein Start- und ein Endwinkel
eingegeben werden. Selbstverständlich kann hiermit auch eine
Rotation um 360 Grad angegeben werden. (Startwinkel=0,
Endwinkel=360)
•
•
•
•
Das zu erzeugende Volumenkörperelement wird assoziativ zur
eventuell selektierten Start- und Endfläche (Trim to Face / Trim
Between Two Faces). Bei Verwendung einer Start- und/oder
End-Bezugsebene (Datum Plane), muss diese relativ zu einem
bereits bestehenden Volumenkörper erstellt worden sein.
Die Angabe der Rotationsachse erfolgt auch hier über das
Vektor-Definitionsfenster, wobei unbedingt auf die Benutzer-
führung zu achten ist. Auch hier gilt: nicht alle Achsenanga-
ben sind assoziativ!
Im Parameter-Dialogfenster kann mittels der Offsetwerten an
Stelle eines vollen Volumenkörpers auf eine einfache Art und
Weise ein Volumenkörper mit Wandung erstellt werden. Dabei
gibt der gestrichelte Pfeil die Richtung der Offsetwerte an.
Hierzu ein Beispiel.
Bild (B197cadZ) Rotationskörper mit Offset
128
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Interessant ist das Ergebnis, wenn in Unigraphics ein offener Quer-
schnitt mit Offsetwerten = 0 und unterschiedlichen Rotationswinkeln
erstellt wird. Das Ergebnis ist nicht immer ganz nachvollziehbar. Da-
her sollte nach Möglichkeit nur mit dieser Technik gearbeitet, wenn
man der eventuellen Schwierigkeiten bewusst ist. Hierzu ein Beispiel:
Bild (B198cadZ) Verhalten von Unigraphics bei verschiedenen Rotationswinkeln
129
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
7.8 Sweep along Guide
Diese Option gestattet die Erzeugung eines Einzelkörpers durch
Extrudieren einer offenen oder geschlossenen Begrenzung (Skizze,
Kurve, Kante oder Fläche) entlang einer Führung (Weg), die durch
eine oder mehrere Kurven, Kanten oder Flächen gebildet wird.
Mit dem Sweep along Guide Volumenelement lassen sich interessan-
te Formen auf einfache Art erzeugen. Dabei wird wieder zuerst der
Querschnitt definiert werden, bevor die Angabe der Führungsele-
mente erfolgt. Auch hier sind die Einsatz- und Formgebungsmöglich-
keiten vielfältig. Es ist z.B. erlaubt, dass die Führungselemente einen
geschlossenen Verlauf nehmen. Ebenfalls dürfen scharfe Ecken
existieren. Beispiel für Sweep along Guide:.
1. Starten des Dialogablaufes:
Bild (B199cadZ)
2. Definieren des Querschnittes:
Bild (B200cadZ)
130
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
3. Definieren der Führungselemente:
Bild (B201cadZ)
4. Definieren der Führungsrichtung:
Bild (B202cadZ)
5. Angabe der Parameter:
Bild (B203cadZ)
131
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
6. Auswahl der Booleschen Operation:
Bild (B204cadZ)
7. Das Volumenelement wird erstellt:
Bild (B205cadZ)
Analog den Parameterangaben für Extruded und Revolved Body gibt
es auch hier die Variationsmöglichkeit, dass mit den Offsetwerten
anstelle eines vollen Volumenelementes ein ausgehöhltes Element
mit vorgegebener Wandstärke erstellt werden kann. Auf ein Beispiel
wird an dieser Stelle verzichtet, da der Ablauf ähnlich den vorange-
gangenen Beispielen ist.
132
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Es gibt allerdings drei Bedingungen, auf welche man beim Erzeugen
von Sweep along Guides unbedingt achten muss:
Bei einer offenen Führung müssen die Querschnittselemente
am Startpunkt dieser Führung definiert werden. Es folgt ein
Negativ-Beispiel.
•
Bild (B206cadZ)
Bei einer geschlossenen Führung müssen die Querschnittsele-
mente am Beginn eines Führungselementes definiert werden.
Es folgt ein Negativ-Beispiel.
•
Bild (B207cadZ)
Bei einer geschlossenen Führung dürfen die Querschnittsele-
mente nicht in einer scharfen Ecke definiert werden. Es folgt
auch hier ein Negativ-Beispiel.
•
Bild (B208cadZ)
133
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
8 Ändern von Konstruktionselemen-ten
Beim Erzeugen von 3D-Modellen kommt es immer wieder zu unvor-
hergesehenen geometrischen Änderungen. Diese Änderungen kön-
nen einzelne Parameter von Konstruktionselementen betreffen, was
relativ einfach zu bewerkstelligen ist, oder aber es sind topologische
Änderungen, welche bedeutend mehr Erfahrung im Umgang mit der
CAD-Software benötigen. Topologische Änderungen können z.B.
zusätzliche Geometrieelemente bei einer Querschnittdefinition für
einen Extruded Body sein.
Änderungen kann man in Unigraphics je nach ihrer Art an diversen
Stellen ausführen. So findet man im Menü Edit Feature die glei-
chen Änderungsmöglichkeiten wie im Model Navigator (siehe 8.1).
Eine weitere neue und sehr elegante Möglichkeit besteht darin, di-
rekt das gewünschte Konstruktionselement grafisch mit der rechten
Maustaste zu selektieren. Dabei erscheint ein Popup-Menü mit den
entsprechenden Funktionen zum Ändern.
Bild (B209cadZ) Popup-Menü: MB3 auf Konstruktionselement
Wichtiger Hinweis: Eine Modell-Änderung kann nur in der Modeling
Applikation durchgeführt werden.
134
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Aktualisieren des Modells nach einer Änderung
Da Unigraphics standardmässig nach einer Änderung das Modell
sofort neu berechnet, werden grössere Änderungsaktion über meh-
rere Elemente an einem grossen Modell unter Umständen zu einer
zeitraubenden Angelegenheit.
Es besteht deshalb die Möglichkeit über das Menü Edit Delay-
ed Update on Edit das Aktualisieren zu unterdrücken.
Die Aktualisierung lässt sich zum gewünschten Zeitpunkt durch
Deaktivieren von Delayed Update on Edit oder über Edit Update
ins Modell ausführen.
8.1 Der Model Navigator (MN)
Bevor die Änderungsmöglichkeiten selbst erklärt werden, muss zu-
nächst noch etwas zur Baumstruktur der Konstruktionselemente
(Feature Tree oder Part History) angefügt werden. Diese Baumstruk-
tur kann im Model Navigator grafisch am Bildschirm angezeigt wer-
den.
Bild (B209cadZ) Model Navigator
135
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Der Model Navigator ist das wichtigste Werkzeug beim Ändern.
Hier können z.B. Featureparameter oder die Positionierung geändert
werden. Der MN dient auch ganz einfach zum Selektieren von Fea-
tures. Der Model Navigator stellt folgende Informationen dar:
Feature Name: zeigt die Konstruktionsschritte in der Reihen-
folge der Entstehung dar (Part History)
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
parent-child relationships (Eltern-Kind Beziehungen):
Status: suppressed (unterdrückt), modified (geändert bei un-
ter Aktualisierung), update failed (Aktualisierung fehlgeschla-
gen), inactive
Out of Date zeigt an, ob ein Konstruktionselement aktuali-
siert werden sollte (Y) oder nicht (N)
Layer: zeigt an, auf welchem Layer sich das Feature befindet
Comment: zeigt den Feature Comment, welcher mit Hilfe der
Properties –> Feature Attributes hinzugefügt werden kann
Created: Erstellungsdatum
Modified: Zuletzt gemachte Änderung
8.1.1 Arbeitstechniken im Model Navigator
Es existieren im wesentlichen vier Arbeitstechniken im MN:
Durch (De-)Selektieren der CheckBox vor dem Icon wird das
Feature unterdrückt
Ein Doppelklick auf den Namen eines Features öffnet den Edit
Parameter Dialog
Das Drücken der rechten Maustaste auf einem Featurenamen
öffnet das MN-PopUp Menü für generelle Änderungsmöglich-
keiten (siehe 8.1.3).
Das Selektieren eines Features im MN hebt das entsprechende
Element im Grafikfenster farblich hervor.
Bild (B212cadZ) Ein selektiertes Element wird hervorgehoben
136
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
8.1.2 Das Model Navigator-Fenster als Beziehungsbaum
Im Model Navigator kann nebst Part History auch der Beziehungs-
baum (Eltern-Kind) angezeigt werden. Man aktiviert diese Darstel-
lung durch Drücken der rechten Maustaste im Titelspalte des MN und
wählen von Quick Look oder Full Look:
Bild (B213cadZ) Arten der Baumdarstellung im MN
Quick Look stellt jedes Feature nur einmal dar und zwar unter seinem
„ältesten Eltern“ Teil.
Full Look stellt jedes Feature mit sämtlichen Abhängigkeiten dar.
Bild (B214cadZ) Unterschied Quick Look und Full Look
137
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
8.1.3 Model Navigator PopUp Menü
Das Aufrufen des MN-PopUp-Menüs erfolgt durch Bewegen des
Mauszeigers auf das gewünschte Feature, danach Drücken der rech-
ten Maustaste (MB3). Das MN-PopUp-Menü enthält folgende Funkti-
onen (Application Modeling muss aktiv sein !):
Bild (B215cadZ) Das MN-PopUp-Menü
138
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
8.2 Ändern von Featureparametern
Die Funktionen zum Ändern von Features lassen sich auf verschiede-
ne Arten aufrufen:
Menü Edit Feature Parameters. •
•
•
MB3 auf Feature im Model Navigator, dann Edit Parameters
MB3 auf Feature im Grafikfenster, dann Edit Parameters im
PopUp Menu
Es erscheint folgendes Auswahlfenster Edit Parameter zum Aus-
wählen der gewünschten Option:
Bild (B216cadZ) Auswahlfenster Edit Parameters
Zu beachten ist, dass bei gewissen Elementen (z.B. Skizzen, Verrun-
dungen, usw.) direkt das entsprechende Editier-Dialogfenster er-
scheint, ohne den Umweg über das Edit Parameters Fenster.
Je nach dem, was für ein Konstruktionselement ausgewählt wur-
de, erscheinen dessen änderbare Parameter in einem Dialogfenster.
In den entsprechenden Eingabefeldern kann man nun die Werte über
die Tastatur ändern. Anschliessend muss mehrfach der OK-Schalter
betätigt werden, damit die Änderung im virtuellen Modell berechnet
und angezeigt wird. Eine Ausnahme ergibt sich natürlich falls der
bereits erwähnte Delayed Update-Schalter vorgängig aktiviert wurde.
In diesem Fall wird das Modell erst berechnet, wenn man den Up-
date-Schalter selektiert oder den Delayed Update-Schalter wieder
ausschaltet.
139
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Hier noch ein kleines Beispiel einer Parameteränderung an einer
Kurbel. Geändert wird dabei die Länge des Pleuelzapfens.
Bild (B219cadZ) Beispiel einer Parameteränderung
Genereller Hinweis: Es ist durchaus möglich, dass bei der Neuberech-
nung des 3D-Modells wegen der Parameteränderung gewisse Kon-
struktionselemente von Unigraphics nicht mehr erstellt werden kön-
nen. Dann wird das System in einem Dialogfenster mit einer Fehler-
meldung darauf hinweisen, welches die problematischen Elemente
sind.
Es gibt einen Notschalter in diesem Dialogfenster, der Undo-Button
( ), welcher die Änderungen rückgängig macht. Es wird die Lektüre
von Kapitel 8.6 über das Fehlermeldungsfenster empfohlen.
Bild (B220cadZ) Fehlermeldungsfenster bei Änderungen
140
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
8.3 Ändern der Positionierung eines Features
Auch die Änderung von Positionierungen lässt sich auf verschiedene
Arten aufrufen:
Menü Edit Feature Parameters. •
•
•
MB3 auf Feature im Model Navigator, dann Edit Parameters
MB3 auf Feature im Grafikfenster, dann Edit Parameters im
PopUp Menu
Positionsbemassungen werden im wesentlichen bei Formelementen
und je nach dem, wie eine Skizze aufgebaut ist, auch bei diesen zur
Positionierung des Konstruktionselementes gegenüber der bereits
bestehenden Geometrie benötigt (siehe Kap. 10.7).
Falls man nun einem existierenden Konstruktionselement eine
neue Positionsbemassung hinzufügen möchte, muss man darauf
achten, dass zwecks Neupositionierung nur Elemente selektiert wer-
den, welche zum Zeitpunkt der Entstehung des Konstruktionsele-
mentes bereits vorhanden waren. Andernfalls erscheint die folgende
Meldung:
Bild (B221cadZ) Fehlermeldung aufgrund eines Entstehungszeitpunkts-Konfliktes
Diese Meldung erscheint, weil Unigraphics als History Based System
entwickelt wurde und sich die Software daher nicht auf Elemente,
welche in der Zukunft des zu positionierenden Objektes liegen, refe-
renzieren kann.
141
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
8.4 Topologieänderung
Sollen Geometrieelemente eines Querschnittes oder einer Führungs-
kurve ausgetauscht, hinzugefügt oder gelöscht werden, so spricht
man von einer Topologieänderung. Diese ist nicht mehr ganz so ein-
fach zu bewerkstelligen, wie eine reine Parameteränderung, bei der
nur der Wert einer Variablen geändert werden muss. Bei Topologie-
änderungen muss man, falls dies zur Änderung gehört, zuerst die
neu hinzuzufügenden Geometrieelemente (Linie, Kreisbogen, etc.)
konstruieren.
Am nachfolgenden einfachen Beispiel wird gezeigt, wie so eine
Topologieänderung durchzuführen ist.
Bild (B224cadZ) Beispiel für eine Topologieänderung
142
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
1. Als erstes wird die neue Topologiegeometrie erzeugt:
Bild (B225cadZ)
2. Zunächst das zu ändernde Element wählen (hier den extrudier-
ten Körper):
Bild (B226cadZ)
143
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
3. Nun folgt der notwendige Änderungsdialog:
Bild (B227cadZ)
4. Es erscheint das Add/Remove Object Dialogfenster:
Bild (B228cadZ)
Die Benutzerführung zeigt hier an, dass man:
mit der linken Maustaste Geometrieelemente hinzufügt •
• durch gleichzeitiges Drücken der SHIFT-Taste und der linken
Maustaste diese wieder entfernt. Sie sind zwar als Elemente
noch sichtbar, jedoch gehören sie nicht mehr zum definieren-
den Querschnitt bzw. Führungskurve.
144
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
5. Deselektieren der alten Geometrieelemente und Selektieren
der neuen Geometrieelemente:
Bild (B229cadZ)
6. Mehrfach mit OK bestätigen, der Körper wird neu erstellt:
Bild (B230cadZ)
145
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
8.5 Reattach (Neu zuordnen)
Mit dieser Option können durch Neudefinition der Referenzen für
das Formelement Position oder Orientierung der Formelemente ge-
ändert werden.
Ab und zu kommt es vor, dass Referenzen wie Platzierungsflächen,
Horizontale oder Vertikale Richtung und Positionsbemassungen von
Konstruktionselementen wie Skizzen oder Formelementen auf eine
andere Fläche, Bezugsebene, -achse oder Volumenkante als die Ur-
sprüngliche referenziert werden müssen. Auch eine solche Änderung
ist prinzipiell in Unigraphics möglich. Man muss sich aber wieder
bewusst sein, dass Unigraphics keine Referenzen auf „zukünftige“
Objekte zulässt, will heissen, dass die neue Referenz (z.B. Fläche) zum
Zeitpunkt der Konstruktionselementerstellung bereits vorhanden sein
musste. Ein solches Umreferenzieren einer Platzierungsfläche soll nun
an Hand eines einfachen Beispiels gezeigt werden. Ausgangslage
und Zielsetzung soll die nachfolgende Bildersequenz aufzeigen.
Bild (B231cadZ) Einfluss einer Topologieänderung auf die Platzierung einer Boh-rung
146
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
1. Änderungsmenü aufrufen:
Bild (B232cadZ)
2. Im Edit Parameter Fenster wird diesmal „Reattach“ gewählt:
Bild (B233cadZ)
147
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
3. Es erscheint das Reattach Dialogfenster:
Bild (B234cadZ)
4. Neue Bezugsfläche der Bohrung bestimmen:
Bild (B235cadZ)
148
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
8.6 Fehlermeldungsfenster beim Aktualisieren
Bei Änderungen kommt es immer wieder vor, dass Unigraphics beim
Neuberechnen des Modells auf Fehler stösst. Das System unterbricht
die Aktualisierung und öffnet ein Fehlermeldungsfenster. Der An-
wender ist nun aufgefordert, das Problem zu analysieren und ent-
sprechende Massnahmen zu ergreifen. Dies ist meist nicht ganz so
einfach. Es gibt jedoch in diesem Fenster einen Undo-Button, mit
welchem man jede Änderung rückgängig machen kann.
Es hat hier keinen Sinn, alle möglichen Massnahmen aufzeigen zu
wollen. Die Fehlermeldung soll am Beispiel der Topologieänderung
(siehe 8.4) erklärt werden.
Es ist von Vorteil, zu wissen, wie das Modell aufgebaut wurde:
Als erstes wurde eine Grundskizze erstellt, danach. dieser Quer-
schnitt in die Tiefe gezogen (Extrude). Anschliessend wurde eine
durchgehende Bohrung (SIMPLE_HOLE) erstellt. Dabei wurde die
Bohrung auf die Bodenfläche des Körpers platziert und die schräge
Fläche als Bohrungsendfläche selektiert.
Bild (B236cadZ) Topologieänderung mit Folgen
Ersetzt man nun die schräge Linie durch die neuen vertikale und
horizontale Linien, so erscheint nachfolgendes Fehlermeldungsfens-
ter:
149
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Bild (B237cadZ) Fehlermeldungsfenster
Unigraphics kann in diesem Beispiel die Bohrung SIMPLE_HOLE(45)
nicht mehr erzeugen weist auf eine fehlende Zielfläche hin. Mit ein
wenig analytischem Spürsinn fällt schnell auf, dass für die Bohrung
zwei Flächen referenziert worden waren. Die eine war die Bodenflä-
che, die andere die Schräge als Endfläche. Es ist klar, dass bei der
Topologieänderung die schräge Endfläche durch eine vertikale und
eine horizontale Fläche ersetzt wurde. Man muss also der Bohrung
die neue Endfläche zuweisen, damit Unigraphics dieses Konstrukti-
onselement wieder erzeugen kann.
150
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Hier detailliert die nötigen Schritte:
1. Anzeigen des Modells:
Bild (B238cadZ)
2. Starten der Parameter-Änderung:
Bild (B239cadZ)
151
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
3. Dialogfensters Reattach aufrufen:
Bild (B240cadZ)
4. Schalter für Endflächenauswahl drücken:
Bild (B241cadZ)
5. Neue Endfläche selektieren:
Bild (B242cadZ)
152
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
6. Mehrfaches Bestätigen (OK) bis zum korrekten Ergebnis:
Bild (B243cadZ)
Natürlich ist nicht jede Fehlermeldung so einfach zu interpretieren.
Dieses Kapitel sollte vielmehr einen Einblick über die möglichen korri-
gierenden Aktivitäten geben, welche dem Anwender offen stehen. Er
soll und kann nicht vollumfänglich sein. Falls sämtliche Stricke reis-
sen, bleibt ja immer noch der Undo-Button.
153
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
8.7 Löschen von Konstruktionselementen
Wenn man von Änderungen an einem 3D-Modell spricht, so muss
auch in Betracht gezogen werden, dass nicht alles, was modelliert
wird, auch richtig ist. Es kann dann schon mal vorkommen, dass
nicht nur Parameter geändert werden müssen, sondern dass sogar
ein oder mehrere Features gelöscht werden müssen. Die Schwierig-
keit dabei besteht darin, dass sich unter Umständen andere Elemente
auf das zu löschende Feature referenzieren. Sind es nur weiche
Abhängigkeiten, so werden diese Beziehungen einfach gelöscht (z.B.
Positionierung eines Formelementes).
Wenn es sich aber um harte Abhängigkeiten handelt, so wird pri-
mär dieses abhängige Konstruktionselement ebenfalls gelöscht. Mit
dem Undo-Button können allerdings falsche Löschaktionen wieder
rückgängig gemacht werden.
Die Funktion Löschen kann auf verschiedene Arten aufgerufen wer-
den:
Menü Edit Delete •
•
•
MB3 auf Feature im Model Navigator, dann Delete wählen
MB3 auf Feature im Grafikfenster, dann Delete wählen
Zu beachten ist jeweils, dass die abhängigen Elemente wirklich
mitgelöscht werden. Es lohnt sich also, ganz genau zu überlegen, wie
man ein 3D-Modell aufbaut, und fehlerhafte Ansätze möglichst früh
zu erkennen. Dabei hilft aber vor allem die Erfahrung.
Das Löschen kann rückgängig gemacht werden (Undo).
154
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
8.8 Unterdrücken von Features
Eine weitere Änderungsmöglichkeit besteht darin, dass man ein oder
mehrere Features vorübergehend unterdrückt. Unigraphics berechnet
dabei das Modell neu und stellt es entsprechend dar. Beim Unterdrü-
cken gilt dasselbe wie beim Löschen. Konstruktionselemente, welche
eine harte Beziehung zum unterdrückten Element besitzen, werden
automatisch mit unterdrückt, weil diese ohne diese harte Beziehung
keine Existenzmöglichkeit besitzen.
Am einfachsten werden Features unterdrückt (suppressed), indem
man im Model Navigator die entsprechende CheckBox selektiert.
Dadurch wird das Element und alle anderen, welche eine harte Be-
ziehung auf dasselbe besitzen, unterdrückt.
Die Unterdrückung wird angezeigt, indem die Aktiv-Haken ver-
schwinden und in der Statuszeile der Kommentar „suppressed“ er-
scheint. Es folgt eine Beispiel:
Bild (B247cadZ) Unterdrücken von Elementen im MN
Die Unterdrückungs-Funktion kann natürlich auch wieder über die
Menüs, ihr Icon und direkt im grafischen Arbeitsfenster aufgerufen
werden. Die Vorgehensweise ist dabei genau wie bei den anderen
Änderungs-Verfahren.
155
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Nachfolgend noch die zwei Zustände des Modells vor und nach dem
Unterdrücken, passend zu obigem Beispiel.
Bild (B249cadZ) Beispiel Suppress
Es versteht sich von selbst, dass durch erneutes Selektieren der
CheckBox, das entsprechende Konstruktionselement wieder herge-
stellt wird (Unsuppress). Es besteht allerdings beim Zurückholen der
Elemente die Problematik, dass, wenn nur das original unterdrückte
Element selektiert wird (z.B. SIMPLE_HOLE(42)) die Elemente, welche
infolge harter Bedingungen ebenfalls unterdrückt wurden
(BLEND(43), BLEND(44)), nun nicht automatisch wieder aktiv sind.
Dies kann ein wenig umgangen werden, indem nicht das originale
Element selektiert wird, sondern eines, welches infolge harter Bedin-
gung automatisch mit unterdrückt wurde (z.B. BLEND(43)). Hierdurch
werden deren Elternelemente ebenfalls wieder in den aktiven Zu-
stand gebracht, da in Unigraphics ein Konstruktionselement ohne
seine Eltern keine Existenzmöglichkeit besitzt.
Wofür wird denn nun eigentlich das Unterdrücken von Elementen
benötigt? Es gibt im wesentlichen zwei Gegebenheiten, bei denen
man damit arbeiten sollte.
Das virtuelle Modell ist zu gross. Unterdrücken von nicht benö-
tigten Elemente führt zu einer besseren Computerperforman-
ce. Speziell gilt dies für Freiformflächen.
•
• Für Finite Elemente Analysen werden vor allem unkritische,
kleine Löcher und Verrundungen unterdrückt, um eine har-
monischere Netzberechnung zu erhalten.
156
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
8.9 Einfügen von Features
Aufrufen der Funktion: Im Model Navigator mit MB3 auf gewünsch-
tes Feature und „Make Current Feature“ wählen
Die Entstehungsgeschichte ist am aktuellen Feature angehalten
worden. Alle nachfolgenden Features erhalten den Status inaktiv und
sind ausgeblendet. Jetzt kann in diesem Einfügemodus so lange wei-
ter modelliert werden, bis der Anwender den Darstellungszeitpunkt
(Timestamp) wieder auf das zuletzt erzeugte Konstruktionselement
setzt.
Bild (B250cadZ) Zurücksetzen der History eines Modells im MN
Beispiel für Einfügen eines Features: Bei diesem Modell wurde die
Bohrung wie dargestellt gegenüber den äusseren Kanten positioniert.
Bild (B251cadZ) Bohrung gegenüber Körperkanten ausgerichtet
157
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Im Nachhinein stellt sich heraus, dass diese besser gegenüber einer
Mittelebene positioniert worden wäre, damit die Bohrung bei einer
Verbreiterung des L-Profils immer in der Mitte bleibt. Würde man
nun einfach eine zusätzliche Mittelebene erzeugen, so käme diese in
der Entstehungsgeschichte ganz am Ende zu liegen. Unigraphics
kann aber bestehende Elemente nicht auf zukünftige referenzieren.
Daher wird nun, wie in der nächsten Abbildung dargestellt, das
Konstruktionselement Extruded(41) als Current Feature gesetzt.
Bild (B252cadZ) Grundkörper in frühem Zeitpunkt der Entstehung
Es ist nun ein leichtes, in diesem Zustand die Mittelebene einzufügen.
Die Mittelebene befindet sich nun vor dem Simple_Hole (42) und
kann daher zwecks Positionierung verwendet werden.
Bild (B253cadZ) Einfügen der Referenzebene vor der Bohrung
158
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Das System hat hier die History neu initialisiert, daher die neuen
Nummern der einzelnen Elemente. Als nächstes wird der Darstel-
lungszeitpunkt wieder auf das letzte Konstruktionselement gesetzt.
Es wird wieder das vollständige Modell sichtbar, und die Neupositio-
nierung der Bohrung kann durchgeführt werden.
8.10 Darstellung des 3D-Modells ändern
Ein 3D-Modell kann in seiner Darstellung am Bildschirm geändert
werden. Sei das nun die Farbe, die nicht passt, oder dass das Modell
ein wenig durchsichtig (transparent) dargestellt werden soll. Wobei
es unter Umständen sinnvoll ist, nur einzelne Flächen des Modells
transparent zu machen. Vor allem in Baugruppen ist eine transparen-
te Darstellung von einzelnen Komponenten nützlich.
Im Menü Preferences Visualization Registerkarte Visual muss
Translucency auf ON gesetzt sein, um die transparente Darstellung
sehen zu können. Vorgehen:
1.
2.
Menü Edit Object Display... oder CTRL+J.
Nach Erscheinen des Class Selection Fensters Auswahl des
Schalters Type:
Bild (B254cadZ)
Der Änderungsdialog ist recht banal, nach dem Selektieren des rich-
tigen Menüs erscheint das in Kapitel 2.1.5 erwähnte Class Selection
Dialogfenster. Es ist von Vorteil, wenn man die Selektion mit dem
Type-Schalter auf den gewünschten Elementtyp filtert.
159
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
3. Selektieren von Face:
Bild (B255cadZ)
4. Selektieren der Flächen:
Bild (B256cadZ)
160
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
5. Definieren der Darstellungsoptionen:
Bild (B257cadZ)
6. Ergebnis:
Bild (B258cadZ)
161
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
9 Formelement-Operationen
Dieses Kapitel enthält keine vollständige Beschreibung aller Form-
element-Operationen und beschränkt sich nur auf die Wichtigsten.
Für weitergehende Informationen sei einmal mehr auf die Help Do-
cumentation verwiesen.
9.1 Edge Blend (Kantenverrundung)
Menü Insert Feature Operation Edge Blend (oder Icon )
Die Kanten eines 3D-Modells lassen sich praktisch beliebig ver-
runden. Die dabei zur Anwendung gelangenden Algorithmen sind
relativ robust. Die meisten Fehlermeldungen, welche man bei Geo-
metrieänderungen erhält, betreffen bereits bestehende Verrundun-
gen, welche Unigraphics aus topologischen Gründen nicht mehr
erstellen kann. Es scheint daher sinnvoll, solche Verrundungen so
spät wie möglich am virtuellen Modell anzubringen. Also in einem
Stadium, wo man sich einigermassen sicher ist, dass keine gravieren-
den Änderungen mehr gemacht werden. Unigraphics unterscheidet
bei Kantenverrundungen primär zwischen folgenden Verrundungsty-
pen:
Bild (B259cadZ) Verschiedene Verrundungstypen
Eine Cliff Edge Verrundung ist also eine Verrundung, bei der R>A
ist. Unigraphics erstellt eine solche Verrundung automatisch, falls das
Verhältnis R>A zutrifft.
162
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
9.1.1 Runden mit konstantem Radius
Benutzerführung für eine Verrundung mit konstantem Radius:
1. Aufrufen der Funktion Edge Blend:
Bild (B260cadZ)
2. Definieren der Optionen:
Bild (B261cadZ)
3. Selektieren der Kanten:
Bild (B262cadZ)
163
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
4. Die Verrundung wird erstellt:
Bild (B263cadZ)
Es macht Sinn, alle Kanten, welche mit dem gleichen Radius verrun-
det werden sollen, nacheinander anzuwählen und dann erst mit OK
oder Apply die Verrundung zu erzeugen. Dadurch entstehen im MN
weniger Schritte, wodurch auch eine Änderung einfacher ist.
9.1.2 Runden mit variablem Radius
Die Benutzerführung ist ähnlich wie bei konstantem Radius. Es müs-
sen jedoch zusätzlich an den zu verrundenden Kanten, Punkte defi-
niert werden, an denen man einen bestimmten Radiuswert anbrin-
gen möchte. Dabei ist auch ein Radiuswert R=0 erlaubt. Nachfolgend
ein paar Beispiele, wie dies aussehen könnte.
Bild (B264cadZ) Verrundungen mit variablen Radien
164
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Benutzerführung:
1. Aufrufen der Funktion Edge Blend:
Bild (B265cadZ)
2. Definieren der Optionen:
Bild (B266cadZ)
165
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
3. Selektieren der Kante(n):
Bild (B267cadZ)
4. Selektieren eines Punktes für variablen Radius:
Bild (B268cadZ)
5. Eingabe des Wertes für den Radius an gewählter Stelle:
Bild (B269cadZ)
166
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
6. Selektieren eines weiteren Punktes für variablen Radius:
Bild (B270cadZ)
7. Eingabe des Wertes für den Radius an gewählter Stelle:
Bild (B271cadZ)
8. Selektieren eines weiteren Punktes für variablen Radius:
Bild (B272cadZ)
167
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
9. Eingabe des Wertes für den Radius an gewählter Stelle:
Bild (B273cadZ)
10. Die Verrundung wird erstellt:
Bild (B274cadZ)
168
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
9.2 Chamfer (Fase)
Menü: Insert Feature Operation Chamfer (oder Icon ).
Die Funktion "Chamfer" (Fase) funktioniert ähnlich wie das Ver-
runden (Edge Blend). Dabei wird primär zwischen drei Typen von
Fasen unterschieden. Der Hauptunterschied liegt in den Erzeu-
gungsparametern, die verschieden grosse Variationsmöglichkeiten
bieten.
Bild (B275cadZ) Typen von Fasen
169
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Benutzerführung für die Option Offset Angle :
1. Selektieren der Funktion Chamfer
Bild (B276cadZ)
2. Auswahl des Fasentyps
Bild (B277cadZ)
3. Selektieren der Kanten
Bild (B278cadZ)
170
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
4. Eingabe der Parameter
Bild (B279cadZ)
5. Die Fase wird erstellt
Bild (B280cadZ)
Es wurde in diesem Beispiel ein Winkel von 35° eingegeben. Dabei
wurde jedoch nirgends festgelegt, ob der Winkel gegenüber der
ersten oder zweiten Fläche gemessen werden soll. Unigraphics hat
dies elegant wie folgt gelöst: Sobald die Fase erstellt ist, erscheint zu
unterst im Typenauswahlfenster die Option „Flip Last Chamfer“. Mit
diesem lässt sich die Definitionsrichtung des Winkels wechseln.
Bild (B281cadZ) Winkelumkehr bei einer Fase
171
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
9.3 Hollow (Aushöhlen)
Menü Insert Feature Operation Hollow... (oder Icon ).
Diese Option ermöglicht das Aushöhlen eines Einzelkörpers bzw.
das Erzeugen einer Hülle um diesen, und zwar ausgehend von an-
wenderdefinierten Werten für dessen Wandstärke. Der Anwender
kann die individuelle Wandstärke für Flächen zuweisen und Bereiche
für Flächen auswählen, die beim Aushöhlen durchstoßen werden
Hierzu kurz ein Beispiel, um den Vorgang anschaulich zu machen:
Bild (B282cadZ) Beispiel Hollow (Aushöhlen)
An dieser Stelle muss gesagt werden, dass alternative Wandstärken
nur an Flächen möglich sind, welche eine klare, scharfkantige Ab-
grenzung zu Flächen mit anderen Wandstärken besitzen.
Benutzerführung:
1. Funktion Hollow aufrufen
Bild (B283cadZ)
172
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
2. Typ der Aushöhlung wählen
Bild (B284cadZ)
3. Wandstärke eingeben
Bild (B285cadZ)
173
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
4. Flächen selektieren
Bild (B286cadZ)
5. Wechseln zum Erzeugungsschritt alternative Wandstärke
Bild (B287cadZ)
174
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
6. Selektieren der Fläche(n) für alternative Wandstärke
Bild (B288cadZ)
7. Ausführen mit OK
Bild (B289cadZ)
175
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
8. Das Modell wird ausgehöhlt
Bild (B290cadZ)
Tipp: Ein positiver Wert für die Wandung erzeugt diese in Richtung
Körperinnenseite, ein negativer hingegen in Richtung Körperaussen-
seite.
9.4 Trim Body (Körper trimmen)
Menü: Insert Feature Operation Trim... (oder Icon )
Diese Funktion ermöglicht das Trimmen (Abschneiden) eines Kör-
pers mittels einer Fläche, einer Ebene oder anderer Geometrie. Der
Anwender kann festlegen, welcher Teil des Körpers beibehalten wer-
den soll. Der neue Körper passt sich der Form der Trimm-Geometrie
längs der Teilung an. Es gibt keine Möglichkeit, dass beide Volumen-
teile erhalten bleiben.
Beim Selektieren der Trimm-Geometrie wird auf demselben ein
Richtungspfeil angezeigt. Dieser Vektor zeigt an, welche Seite ge-
trimmt (abgeschnitten) wird. Die Richtung kann im Dialogfenster
gewechselt werden.
176
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Beispiel für Trim Body:
Bild (B291cadZ) Zu schneidender Körper und Schnittfläche
1. Funktion Trim Body aufrufen:
Bild (B292cadZ)
2. Selektieren des zu schneidenden Volumenkörpers:
Bild (B293cadZ)
177
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
3. Selektieren der Schnittfläche:
Bild (B294cadZ)
4. Der Körper wird geschnitten:
Bild (B295cadZ)
178
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
9.5 Instance Feature (Kopieren von Formelementen)
Menü Insert Feature Operation Instance... (oder Icon )
Diese Funktion ermöglicht die Erzeugung eines Felds assoziativer
Kopien aus vorhandenen Formelementen. Ein Feld kann rechteckig
oder kreisförmig sein. Weiter kann mit dieser Funktion ein Körper an
einer Bezugsebene und ein Formelement an einer Bezugsebene oder
ebenen Fläche gespiegelt werden.
Elemente, die nicht kopiert werden können, sind im wesentlichen
alle Formelement-Operationen, wie Hollow, Blend, Chamfer, Offset
Face usw., aber auch Bezugsebenen (Datum Plane) und Bezugsach-
sen (Datum Axis). Das Kopieren von Elementen wird auch als Mus-
terbildung bezeichnet.
Instance Feature bietet folgende fünf Optionen:
Bild (B296cadZ) Dialogfenster Instance
179
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
9.5.1 Circular / Rectangular Array
Diese Optionen ermöglichen das Erzeugen eines linearen bzw. kreis-
förmigen Feldes assoziativer Kopien von einem oder mehreren Form-
elementen. Ein Beispiel:
Bild (B297cadZ) Vergleich zwischen Rectangular und Circular Array
Beim Rectangular Array wird in Richtung der X- und Y-Achsen des
momentanen Arbeitskoordinatensystems (WCS) kopiert. Vorher muss
man gegebenenfalls das WCS neu orientieren. Beim Circular Array
wird um eine zu definierende Achse kopiert, wobei man angeben
kann, in welchem Winkel die einzelnen Kopien aufeinander folgen.
180
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Beispiel für Rectangular Array:
1. Funktion Instance, dann Option Rectangular Array wählen:
Bild (B298cadZ)
2. Zu kopierendes Element auswählen:
Bild (B299cadZ)
181
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
3. Parameter angeben:
Bild (B300cadZ)
4. Vorschau bestätigen:
Bild (B301cadZ)
5. Die Kopien werden erstellt
Bild (B302cadZ)
182
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Beispiel für Circular Array:
1. Funktion Instance und Option Circular Array wählen:
Bild (B303cadZ)
2. Zu kopierendes Element auswählen:
Bild (B304cadZ)
183
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
3. Parameter angeben:
Bild (B305cadZ)
4. Auswahl der Achsendefinitionsmethode:
Bild (B306cadZ)
5. Selektieren der Achse:
Bild (B307cadZ)
184
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
6. Vorschau bestätigen:
Bild (B308cadZ)
7. Die Kopien werden erstellt:
Bild (B309cadZ)
Hinweis: In Punkt 4 (Auswahl der Achsendefinitionsmethode) kann
mit der Option Datum Axis die Assoziativität zum Volumenkörper
hergestellt werden. Die selektierte Bezugsachse muss aber vorher
auch wirklich relativ erstellt worden sein (siehe Kap. 7.4). Mit der
Option Point_Direction wird die Kopierachse immer absolut im Raum
definiert, also nicht assoziativ. In diesem Fall bleibt die Kopierachse in
ihrer ursprünglichen Position stehen bei einer Änderung am Modell.
185
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
9.5.2 Mirror (Spiegeln)
Die Option Mirror Body (Körper spiegeln) ermöglicht das Spiegeln
eines ganzen Körpers an einer Bezugsebene. Damit kann beispiels-
weise die andere Seite eines rechten oder linken Teils erzeugt werden
Die gespiegelten Objekte sind mit dem ursprünglichen Körper as-
soziiert, daher können die Feature-Parameter der entstehenden ge-
spiegelten Objekte nicht bearbeitet werden.
Bild (B310cadZ) Optionen im Menu Instance für Spiegeln
Es folgt ein Beispiel für Spiegeln. Ausgangslage ist ein Hebel, bei
welchem sich im Stegteil auf der Oberseite eine Tasche befindet.
Diese soll ebenfalls auf die Unterseite kopiert werden.
Bild (B311cadZ) Objekt für das Beispiel
186
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
1. Wählen von Funktion und Option
Bild (B312cadZ)
2. Zu spiegelnde Features auswählen
Bild (B313cadZ)
187
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
3. Wechseln zum Erzeugungsschritt Spiegelebene
Bild (B314cadZ)
4. Selektieren der Spiegelebene
Bild (B315cadZ)
5. Die Spiegelung wird erzeugt:
Bild (B316cadZ)
188
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
10 Sketches (Skizzen)
Der Sketcher (Skizzierer) ist ein Werkzeug zum Erstellen von 2D-
Kurven und Punkte auf einer zu bestimmenden Ebene. Ein Sketch
kann (optional) mit geometrischen Bedingungen versehen werden
(parametrisieren). Sketches dienen als Basis, um andere Modellier-
operationen durchzuführen, wie z.B.:
Erstellen eines Solid oder Sheet Bodys durch Extrudieren oder
Rotieren eines Sketches
•
•
•
„Sweepen“ eines Sketches entlang einer Leitkurve
Verwenden von Sketches als Basiskonturen oder Stützkurven
für Freiformelemente
Ein Sketch ist assoziativ zum Modell. Änderung des Sketch haben
direkten Einfluss auf das Modell. Der Sketch wird im Model Navigator
als eigenständiges Feature dargestellt.
Wichtiger Hinweis: In Unigraphics gibt es diverse Curves, die nicht
assoziativ zur Modellgeometrie sind, z.B. Basic Curves und Spline. Bei
gewissen Ausnahmefällen finden diese Kurven ihre Anwendung. Sie
sollten aber möglichst nicht verwendet werden zum Modellieren. Alle
im Sketcher enthaltenen Kurvenelemente sind assoziativ.
Bild (B318cadZ) Assoziativität und Parametrisierbarkeit von Sketches
Ein Sketch muss nicht von Anfang an vollständig parametrisiert sein
(Fully Constrained). Selbstverständlich können die Skizzenparameter
zu jedem beliebigen Zeitpunkt vervollständigt, geändert oder ge-
löscht werden.
189
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
10.1 Sketch Voreinstellungen
Menü Preferences Sketch ...
Vor dem Erzeugen eines neuen Sketch können hier relevante Pa-
rameter voreingestellt werden. Hier die Beschreibung des Dialogfens-
ters
Bild (B380cadZ) Dialogfenster für die Sketch Voreinstellungen
190
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
10.2 Erzeugen eines Sketch
Ein neuer Sketch kann mit einer der folgenden Möglichkeiten er-
zeugt werden:
Sketch Icon . •
Menü Insert-> Sketch •
• Datum Plane oder eine ebene Körperfläche selektieren, dann
MB3 -> Sketch wählen
Falls weder eine Datum Plane noch eine ebene Körperfläche selek-
tiert wird, dann erzeugt Unigraphics automatisch eine Default Datum
Plane auf der XC-YC Ebene und zwei Datum Axis. Diese Bezugsach-
sen können in Ihrer Richtung gekehrt werden durch einen Doppel-
klick auf eine der drei grünen Achsen.
Bild (B319cadZ) Default Datum Plane und zwei Datum Axis
Falls eine andere Skizzierebene gewünscht wird, kann eines der
angezeigten Sketch Plane Options ausgewählt werden.
Bild (B320cadZ) Sketch Plane Options
Weiter geht es zu den Sketch-Funktionen entweder mit MB2, OK
oder durch Wählen einer Kurvenfunktion. Die Blickrichtung wird
dabei automatisch senkrecht auf die Sketchebene gedreht und die
Sketcher Task Umgebung aufgerufen.
191
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
10.3 Sketcher Task Umgebung
In der Sketcher Task Umgebung befindet man sich in einem Unter-
programmbereich innerhalb der Unigraphics Modeling Applikation
mit eigenen, Sketch-spezifischen Werkzeugleisten. Diese Umgebung
ist immer dann aktiv, wenn entweder ein Sketch erstellt oder geän-
dert wird.
Bild (B321cadZ) Sketcher Task Umgebung
192
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
10.3.1 Smart Sketch Interface
Dieses Kapitel beschreibt die Hauptelemente der Benutzeroberfläche
des Smart Sketch.
Icon Options
Erscheint im Grafikfenster bei aktiver Kurvenfunktion und ermöglicht
das Wählen von verschiedenen Kurvenoptionen, z.B. für Profile:
Bild (B322cadZ) Beispiel für Icon Options
Dynamische Eingabefelder
Dynamische Eingabefelder dienen zum einfachen Eingeben von XC,
YC Werten oder Kurvenparameter, je nach dem, welcher Kurventyp
gerade erstellt wird.
Bild (B323cadZ) Beispiele für Dynamische Eingabefelder
Ein Wert kann direkt mit der Tastatur eingegeben werden. Das
dunkelblaue Feld ist das aktive Feld. Mit der <Tab-Taste kann zwi-
schen den beiden Eingabefelder hin und hergeschaltet werden.
193
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
10.3.2 Dynamische Voranzeige
Beim Erzeugen von Kurven wird diese durch eine temporäre, dynami-
sche Voranzeige dargestellt inklusive möglicher geometrischen Be-
dingungen wie z.B. horizontal, tangential, usw.). Diese Bedingungen
werden beim Absetzen der Kurve übernommen.
Bild (B324cadZ) Dynamische Voranzeige: Horizontal und tangential
10.3.3 Hilfslinien
Hilfslinien verlaufen ausgerichtet durch Kontrollpunkte von bereits
bestehenden Kurven. Das sind z.B. Endpunkte, Mittelpunkte, und
Kreiszentren. Es gibt zwei Typen von Hilfslinien:
Eine punktierte Hilfslinie zeigt die Ausrichtung zu anderen Ob-
jekten
•
• Eine gestrichelte Hilfslinie ist die Voranzeige für die geometri-
sche Bedingung, welche beim Drücken von MB1 erstellt wird.
Bild (B325cadZ) Hilfslinien
10.3.4 Sperren einer vorangezeigten Bedingung
Die durch eine gestrichelte Hilfslinie vorangezeigte geometrische Bedingung kann gesperrt werden durch Drücken von MB2. Das Aufheben dieser erfolgt durch nochmaliges Drücken von MB2.
Bild (B326cadZ) Hilfslinien
194
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
10.3.5 Short List
Unigraphics speichert eine interne Liste (Short List) von fünf Objek-
ten, welche für die Voranzeige der geometrischen Bedingungen ver-
wendet werden. Ein Objekt wird zur Liste hinzugefügt, wenn es er-
zeugt wird oder wenn der Mauszeiger über das Objekt bewegt wird.
Diese Short List soll verhindern, dass die Voranzeige nicht mit jeder
Kurve im Sketch berechnet wird, da dies bei komplexeren Sketches
sehr unübersichtlich werden kann. Diese Short List ermöglicht es also,
nur ganz spezifische Objekte auszuwählen, mit welchen eine geo-
metrische Bedingung erstellt werden soll.
Hinweise zur Short List:
Die Short List ist strukturiert von oben nach unten. Neue Ob-
jekte werden von oben eingefügt. Wenn die Liste voll ist, was
bei fünf Objekten der fall ist, dann fällt das älteste Objekt un-
ten raus.
•
•
•
Der Sketcher löscht die Short List, wenn die Kurvenfunktion
verlassen wird
Wenn der Sketcher eine geometrische Bedingung erkennt,
dann wird das betroffene Objekt farblich hervorgehoben und
die Bedingung als Symbol angezeigt. Beispiel: Um eine paralle-
le Bedingungen zu erhalten, den Mauszeiger so lange bewe-
gen, bis das dynamische Symbol angezeigt wird (siehe Bild).
Bild (B327cadZ) Geometrische Bedingung: Parallelität
195
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
10.3.6 Allgemeine Sketch Operationen
In der Sketcher Task Umgebung wird unterschieden zwischen einer
Object-Action Operation und einer Action-Object Operation.
•
•
1.
Eine Object-Action Operation heisst, zuerst ein Objekt selektie-
ren, dann eine Operation.
Eine Action-Object Operation heisst, zuerst eine Operation se-
lektieren, dann ein Objekt.
Object-Action Operations
Es gibt drei Operationen, die auf selektierte Objekte ausgeführt wer-
den können: Ziehen (Drag), Doppelklick und MB3-Optionen. Dabei
darf keine Funktion aktiv sein.
Ziehen (Drag): Sketch verschieben: - Ganzen Sketch mit Hilfe eines Rechtecks selektieren - Mauszeiger auf ein Sketchobjekt bewegen - MB1 drücken und ziehen Bemassung verschieben: - Bemassung mit MB1 selektieren und ziehen Endpunkt einer Kurve verschieben: - Mauszeiger auf gewünschten Punkt bewegen - MB1 drücken und ziehen Verschieben einer Kurve (ausser Kreisbogen): - Mauszeiger auf Mitte der gewünschten Kurve bewegen - MB1 drücken und ziehen Verschieben einer Kreises oder Kreisbogens: - Mauszeiger auf das Zentrumspunkt bewegen - MB1 drücken und ziehen Hinweis: Das Ziehen erfolgt jeweils unter Berücksichtigung bereits definierter Bedingungen.
2. Doppelklick: Bemassung ändern: - Doppelklick auf die gewünschte Bemassung - Neuer Name und/oder Wert eingeben
3. MB3-Optionen: Durch Drücken von MB3 auf ein Objekt wird ein PopUp Menü angezeigt mit objektspezifischen Optionen. Fett dar-gestellt ist die Default Doppelklick Option. Möglich sind Edit, Blank, Delete, Transform, Edit Display und Properties.
196
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Action-Object Operation
Es sind viele Action-Object Operationen verfügbar in den Menüs Edit
und Information. Das Menü Edit enthält die Funktionen: Delete,
Blank, Transform, Object Display, und Properties. Das Menü Informa-
tion enthält die Funktionen: Object, Point, Spline, und Expression.
Diese Funktionen arbeiten in gewohnter Weise. Für Löschen kann
auch das Icon benutzt werden.
Beispiel :Löschen eines Sketcher-Objektes:
1.
2.
3. OK
•
•
•
•
Delete Icon wählen. Das Sketch Delete Dialogfenster wird
angezeigt.
Gewünschte Objekte selektieren
10.4 Der aktive Sketch
Ein 3D-Modell kann zwar mehrere Sketches enthalten, aber nur ein
Sketch kann aktiv sein. Um einen Sketch zu aktivieren, nach einer der
folgenden Möglichkeiten vorgehen:
Sketch-Name auswählen aus der Liste des Pull-Down Menüs
Sketch selektieren, MB3 drücken und Edit wählen
Doppelklick auf Sketch
Sketch Feature im Modelnavigator mit MB3 -> Edit
Jegliche Geometrie, welche bei aktivem Sketch erzeugt wird, wird
diesem hinzugefügt. Das Deaktivieren des Sketch erfolgt durch das
Verlassen der Sketch Task Umgebung entweder mittels Menü Task ->
Finish Sketch oder Icon .
197
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
10.5 Verwaltung geometrischer Bedingungen
Es gibt zwei Arten von Bedingungen: Bemassungsbedingungen und
geometrische Bedingungen. Diese ermöglichen es, einen Sketch voll-
ständig zu bestimmen.
10.5.1 Bemassungsbedingungen
Bemassungsbedingungen ermöglicht das Festlegen der Grösse eines
Objektes (z.B. Länge einer Linie, Radius eines Kreisbogens) oder die
Beziehung zwischen zwei Objekten (z.B. Abstand zwischen zwei
Punkten). Eine Bemassungsbedingung hat das gleiche Aussehen wie
die Bemassung auf einer Zeichung.
Bild (B328cadZ) Sketch mit Bemassungsbedingungen
198
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
10.5.2 Geometrische Bedingungen
Eine geometrische Bedingung bestimmt die Charakteristik eines
Sketch-Objektes (z.B. Line hat eine fixe Länge) oder die Art der Be-
ziehung zwischen zwei Objekten (z.B. zwei Linien stehen senkrecht
oder parallel zueinander, oder zwei Kreise haben den selben Radius)
Alle geometrischen Bedingungen können grafisch ein- oder ausge-
blendet werden durch Wählen des Icons in der Werkzeugleiste
Sketch Constraints.
Bild (B329cadZ) Show all Constraints
Auch die Funktion Show/Remove Constraints (Icon ) ermöglicht
es, Informationen über geometrischen Bedingungen zu erhalten.
Bild (B330cadZ) Dialogfenster Show/Remove Constraints
199
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
10.5.3 Verhalten von Bedingungen
Die Funktionen in der Werkzeugleiste „Sketch Constraints“ ermögli-
chen das Erzeugen, Ändern und Löschen von Bedingungen.
Wenn ein Sketch unterbestimmt (underconstrained) ist, dann wird
dies mit Hilfe gelber Pfeile an den entsprechenden Punkten darge-
stellt. Diese Pfeile zeigen die offenen Freiheitsgrade. Sobald alle Frei-
heitsgrade eingeschränkt sind, zeigt eine Meldung im Status Fenster,
dass der Sketch vollständig bestimmt ist (Fully Constrained).
Bild (B331cadZ) Darstellung der Freiheitsgrade im Sketch
Es kommt vor, dass es beim Erzeugen von Bedingungen zu Kon-
flikten kommt mit bereits bestehenden. In diesem Fall hebt
Unigraphics die betroffenen Bemassungsbedingungen pink und die
Geometrie gelb hervor. Diese Visualisierung deutet darauf hin, dass
der Sketch nicht aufgelöst werden kann.
Es ist also möglich, dass eine Kurve oder Punkt im Sketch überbe-
stimmt sein kann (overconstrained). In diesem Fall werden die betrof-
fenen Geometrien und Bemassungen gelb hervorgehoben.
Zu Farbcodes im Sketcher siehe weiter unten.
Standardmässig berechnet Unigraphics den Sketch neu, wenn ei-
ne Bedingung hinzugefügt wird. Um dies zu unterdrücken, kann die
Delay Evaluation Option auf ON gesetzt werden (Menü Tools -> De-
lay Evaluation). Dies gilt so lange, bis eine der folgenden Schritte
ausgeführt wird:
Delay Evaluation Option = OFF •
•
•
Menü Tools -> Evaluate Sketch
Sketcher Task beenden
200
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
10.5.4 Tipps zu Bedingungen
Dieses Kapitel enthält allgemeine Tipps, wie ein Sketch zu bestimmen
ist und was zu tun ist, wenn ein Sketch überbestimmt ist. Die Be-
stimmung eines Sketch hängt von der Konstruktionsabsicht ab – die
Art der definierten Bedingungen bestimmen, wie der Sketch bei einer
Änderung reagiert. Hier ein paar Hinweise dazu:
Obwohl ein Sketch nicht vollständig bestimmt werden muss,
um daraus ein 3D-Modell zu erstellen, wird empfohlen Sket-
ches generell vollständig zu bestimmen. Ein vollständig be-
stimmter Sketch stellt sicher, dass jederzeit eine konsistente
Lösung gefunden wird bei einer Konstruktionsänderung.
•
•
•
•
•
•
Falls je ein überbestimmter Sketch vorhanden ist (z.B. wenn
Kurven, Symbole, Bemassungen gelb oder pink dargestellt
sind), sollte dieser Konflikt sofort behoben werden, indem Be-
dingungen gelöscht werden
Im Allgemeinen macht es nichts, redundante, aber konsistente
geometrische Bedingungen zu verwenden. Vermeiden hinge-
gen muss man redundante konsistente Bemassungen
Negative Werte in Bemassungen dürfen nicht verwendet wer-
den, weil der Sketcher für die Berechnung nur absolute Werte
akzeptiert.
Null-Bemassungen sollten vermieden werden. Diese können zu
Problemen führen mit Mehrdeutigkeiten. Weiter kann beim
Ändern eines Nullwertes ein unerwartetes Resultat auftreten.
Es wird empfohlen, keine Kettenbemassungen zu erzeugen,
sondern Basisbemassung möglichst in Bezug auf das gleiche
Objekt (siehe Bild).
Bild (B332cadZ) Kettenbemassung vs. Basisbemassung
201
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
• Um eine vollständige Bestimmung des Sketch zu erreichen,
sollen beide Typen von Bedingungen verwendet werden, ge-
ometrische und Bemassungen.
Reference Curves sind sehr hilfreich beim Bestimmen des
Sketch. Reference Curves lassen sich mit der Funktion Convert
To/From Reference erzeugen (siehe weiter unten).
•
10.5.5 Sketcher Farbcodes
Die Farben im Sketcher haben eine spezielle Bedeutung. Die folgende
Beschreibung gilt für die Default Farbeinstellungen. Diese Farbeinstel-
lungen können im Menü Preferences -> Sketch geändert werde, was
allerdings nicht zu empfehlen ist. Farbe Bedeutung
Cyan Farbe der Sketch Kurven, wenn der Sketch deaktiviert ist.
Defaultfarbe für Kurven im aktiven Sketch.
Weiss Sketch Bemassungen (ohne Konflikte)
Grün Kurven, welche zu keinem Sketch gehören
Gelb Geometrien und Bemassungen, die überbestimmt sind.
Pfeilsymbole der dargestellten Freiheitsgrade.
Pink Wenn beim Hinzufügen von Bedingungen Konflikte entstehen, werden die betroffenen Kurven und Bemassungen pink dargestellt. Diese deutet darauf hin, dass der Sketch nicht aufgelöst werden kann.
Grau Geometrien und Bemassungen, die mit Convert To/From Reference geän-dert wurden (siehe weiter unten)
10.5.6 Sketches und Layers
Sketches und Layer verhalten sich wie folgt:
Wenn ein Sketch aktiviert wird, dann wird automatisch der
dazugehörige Layer als Work-Layer gesetzt
•
•
•
Beim Deaktivieren eines Sketch wird der Status des Layers be-
stimmt durch die Einstellung im Menü Preferences -> Sketch: Falls „Maintain Layer Status = OFF“, der Sketch Layer bleibt der Work-Layer Falls „Maintain Layer Status = ON“, die Sketch-Layer werden zum jenen Stati zurückgesetzt, die vor dem Aktivieren des Sketch gesetzt waren.
Wenn Kurven zum aktiven Sketch hinzugefügt werden, wer-
den diese automatisch auf den Sketch-Layer verschoben.
202
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
10.6 Die Sketch Werkzeugleiste
Bild (B333cadZ) Sketcher Werkzeugleiste
10.6.1 Reattach
Ermöglicht das Umplatzieren des Sketch auf eine andere Datum Pla-
ne bzw. ebene Körperfläche, sowie neu orientieren horizonta-
len/vertikalen Ausrichtung.
Hinweis: Es kann nur eine Datum Plane / Körperflache selektiert wer-
den, welche in der Entstehungsgeschichte vor dem Sketch liegt.
Bild (B334cadZ) Reattach Optionen
203
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
10.6.2 Positionierungs-Bemassungen
Diese Funktion dient zur Positionierung des aktiven Sketch in Bezug
zu bereits existierender Modellgeometrie (Kante, Datum Plane oder
Datum Axis). Es erscheint das gleiche Dialogfenster wie beim Positio-
nieren eines Formelementes (detaillierte Beschreibung siehe Kapitel
7.3.1).
Bild (B334cadZ) Optionen für Positionierungs-Bemassungen
204
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
10.7 Die Sketch Curves Werkzeugleiste
Die Sketch Curve Werkzeugleiste enthält alle Funktionen zum dyna-
mischen Erstellen von Kurven, Trimmen und Verlängern, Verrundun-
gen, usw. Falls eine der abgebildeten Funktionen nicht sichtbar ist,
kann diese mit Hilfe con Customize hinzugefügt werden. Alle hier
beschriebenen Funktionen sind auch im Menü Insert zu finden.
Bild (B335cadZ) Sketch Curves Werkzeugleiste
205
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
10.7.1 Profile
Menü Insert -> Profile oder Icon
Diese Option erstellt Linien und Kreisbögen im Kettenmodus (das
Ende der letzen Kurve ist zugleich der Anfang der nächsten Kurve).
Der Kettenmodus kann unterbrochen werden mit MB2.
Oben links im Grafikfenster erscheint folgendes Icon Menü:
Bild (B336cadZ) Profile Icon Menü
Tipp: Nachdem ein Kreisbogen erzeugt wird, wechselt es automa-
tisch zurück in den Linienmodus. Ein Doppelklick auf das Kreisbogen-
Icon verhindert dies und ermöglicht es, eine Serie von verketteten
Kreisbogen zu erzeugen.
10.7.2 Line
Menü Insert -> Line oder Icon
Erzeugt einzelne Linien.
Bild (B337cadZ) Line Icon Menü
Der Eingabemodus (Bild oben) kann gesperrt werden durch einen
Doppelklick.
206
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Linie mit relativem Winkel zu einer bestehenden Linie
Vorgehen:
1.
2.
Sperren einer Bedingung (parallel, senkrecht, usw.) mit MB2
Folgendes Menü zur Eingabe von Länge und eines relativen
Winkels wird dargestellt:
Bild (B338cadZ) Linie mit Winkel zu bestehender Linie
3. Mit der Tab-Taste das Feld Relative Angle aktivieren und ge-
wünschten Wert eingeben.
10.7.3 Arc (Kreisbogen)
Menü Insert -> Arc oder Icon
Erzeugt einzelne Kreisbogen.
Bild (B339cadZ) Arc Icon Menü
207
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
10.7.4 Circle (Kreis)
Menü Insert -> Circle oder Icon
Erzeugt einzelne Kreise.
Bild (B340cadZ) Circle Icon Menü
Tipps:
Beim Ziehen des Kreisdurchmessers ist es möglich, interaktiv eine
tangentiale Bedingung an eine bestehende Kurve zu erzeugen.
Mehrere Kreise mit dem gleichen Durchmesser lassen sich wie
folgt erzeugen:
Icon Circle wählen ( ) 1.
2.
3.
4.
5.
Kreis frei platzieren
Wert für den Durchmesser über Tastatur eingeben
Kreise so oft wie gewünscht absetzen
Mit MB2 den Copy-Modus beenden
208
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
10.7.5 Derived Lines (Abgeleitete Linien)
Menü Insert -> Derived Lines oder Icon
Mit Hilfe dieser Option können folgende Typen Line aus bestehenden
abgeleitet werden:
1.
2. Winkelhalbierende:
Parallele Linie(n): Basislinie mit MB1 selektieren, falls gewünscht, Offset (Ab-stand) eingeben, dann Linie platzieren. Falls mehrere Offset-Linien von der gleichen Basislinie er-zeugt werden sollen, dann Basislinie mit <Ctrl>+MB1 selek-tieren. Die Bedingung Parallelität wird automatisch hinzugefügt.
Wenn zwei Linien selektiert werden, dann wird eine Win-kelhalbierende erzeugt. Diese kann grafisch platziert und auf Wunsch mit einer bestimmten Länger versehen wer-den. Falls die beiden Basislinien parallel sind, dann entsteht eine Mittellinie.
Bild (B341cadZ) Parallele / Winkelhalbierende
209
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
10.7.6 Quick Trim (Kurven trimmen)
Menü Edit -> Quick Trim oder Icon
Diese Funktion dient zum Trimmen von Kurven bis zum nächstgele-
genen Schnittpunkt. Falls kein Schnittpunkt besteht, wird die Kurve
gelöscht. Es gibt folgende drei Möglichkeiten:
1. Trimmen einzelner Kurven: Mauszeiger über gewünschtes Element bewegen und MB1 drücken (Voranzeige beachten)
Bild (B342cadZ) Einzelne Kurven trimmen
2. Mehrfach Trimmen der Kurven: Gedrückt halten von MB1 und Ziehen über die zu trim-menden Kurven.
Bild (B343cadZ) Mehrfach trimmen
3. Trimmen an eine Begrenzungskurve: Begrenzungskurve mit <Ctrl>+MB1 selektieren, danach die zu trimmenden Kurven.
Bild (B344cadZ) Trimmen an Begrenzungskurve
210
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
10.7.7 Quick Extend (Kurven verlängern)
Menü Edit -> Quick Extend oder Icon
Diese Funktion dient zum Verlängern von Kurven zu einer andern
nahe liegenden Kurve. Die Interaktion ist sehr ähnlich dem Trimmen.
1. Verlängern einzelner Kurven: Mauszeiger über gewünschtes Element bewegen und MB1 drücken (Voranzeige beachten)
Bild (B345cadZ) Einzelne Kurven verlängern
2. Mehrfach Verlängern von Kurven: Gedrückt halten von MB1 und Ziehen über die zu verlän-gernden Kurven.
Bild (B346cadZ) Mehrfach verlängern
3. Verlängern an eine Begrenzungskurve: Begrenzungskurve mit <Ctrl>+MB1 selektieren, danach die zu trimmenden Kurven.
Bild (B347cadZ) Verlängern an eine Begrenzungskurve
211
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
10.7.8 Fillet (Verrundung)
Menü Insert -> Fillet oder Icon
Fillet dient zum Erzeugen einer Verrundungen zwischen zwei Kur-
ven (Linien, Kreisen, Kreisbogen und Ellipsen).
Man kann einen Radius eingegeben oder die Grösse des Radius
mit Hilfe der Voranzeige dynamisch bestimmen.
Weiter besteht die Option, die zwei gewählten Kurven zu trim-
men oder nicht. Dies erfolgt durch das Options-Icon oben links:
ON= Trimmen (Default), OFF= Nicht Trimmen
Im Radius Eingabefeld kann ein Wert eingegeben werden. Dieser
Wert ist haltend und kann für mehrere Verrundungen mit dem glei-
chen Radius verwendet werden. Sobald zwei Kurven selektiert sind,
wird eine Verrundung vorangezeigt und kann dynamisch oder durch
Radiuseingabe erzeugt werden.
Komplementäre Lösung
Zur Komplementärlösung kann während der Voranzeige durch Drü-
cken der Taste <Page Up> gewechselt werden.
Bild (B348cadZ) Erste Lösung und komplementäre Lösung
Verrunden mit dem Zeichenstift
Dies erfolgt durch gedrückt halten von MB1 und Ziehen des Maus-
zeigers über zwei Kurven. Wenn kein Radius eingegeben wurde,
dann versucht der Sketcher den Radius ungefähr durch die Punkte zu
legen, wo der Mauszeiger die Kurven berührt hat.
Bild (B349cadZ) Verrunden mit Zeichenstift
212
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
10.7.9 Rectangle (Rechteck)
Menü Insert -> Rectangle oder Icon
Diese Funktion erzeugt ein Rechteck wie folgt:
1.
2.
Ersten Eckpunkt zeigen mit MB1
Rechteck dynamisch ziehen (Gummiband) und gegenüberlie-
gende Ecke zeigen
Das Point Constructor Menü kann optional zur Koordinatenein-
gabe eines Punktes verwendet werden.
Bild (B350cadZ) Rechteck
10.7.10 Ellipse
Menü Insert -> Ellipse oder Icon
Das Erzeugen einer Ellipse ist vor allem für das Zeichnen eines per-
spektivisch verkürzten Kreises hilfreich, da dabei der grösste und der
kleinste Radius angegeben werden können.
Bild (B351cadZ) Ellipsenparameter: Radien
213
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Bild (B352cadZ) Ellipsenparameter: Start und Endwinkel
Bild (B353cadZ) Ellipsenparameter: Rotationswinkel
Tipp: Es kann Sinn machen, je nach Verwendungszweck, eine Ellipse
mit Bedingungen zu versehen um die Grösse zu steuern, z.B. mit
Hilfe von vier Tangentialitäten an ein Rechteck:
Bild (B354cadZ) Ellipse mit Hilfsrechteck geometrisch bedingt
214
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
10.7.11 Conic (Kegelschnitte)
Menü Insert -> General Conic oder Icon
Die Funktion ermöglicht das Erzeugen von Kegelschnitten, je nach
gewählten Eingabedaten entweder ein Kreis, eine Ellipse, eine Para-
bel oder eine Hyperbel.
Bild (B355cadZ) Kegelschnitte
Innerhalb eines aktiven Sketch aufgerufen steht folgende Option zur
Erzeugung zur Verfügung:
2 Points, Anchor, Rho (2 Punkte, Anker, Rho)
Mit dieser Option wird ein Kegelschnitt durch zwei Punkte auf dem
Kegelschnitt durch einen Ankerpunkt zur Bestimmung der Anfangs-
und Endneigung sowie durch eine projektive Diskriminante erzeugt.
Anhand der projektiven Diskriminante Rho bestimmt das System den
dritten Punkt auf dem Kegelschnitt. Hierbei kann eine gedachte Linie
vom Ankerpunkt zum Mittelpunkt der Linie, die beide Endpunkte des
Kegelschnitts verbindet, zum besseren Verständnis beitragen. Der
dritte Punkt auf dem Kegelabschnitt liegt an einer beliebigen ande-
ren Position auf dieser Linie.
215
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Bild (B356cadZ) Kegelschnitte
In der oben stehenden Abbildung wird der Abstand D1 über den für
Rho eingegebenen Wert ermittelt. Der für Rho eingegebene Wert
muss zwischen 0 und 1 liegen. Die Form des erzeugten Kegelschnitts
richtet sich nach diesem Wert.
Ist Rho < 1/2, wird eine Ellipse erzeugt •
•
•
Ist Rho = 1/2, wird eine Parabel erzeugt
Ist Rho > 1/2, wird eine Hyperbel erzeugt
Das System erzeugt den entsprechenden Kegelschnitt nach Ein-
gabe der projektiven Diskriminante Rho.
An Stelle eines dritten, in der Mitte liegenden Punktes kann die
Dehnung der Kurve über den Wert Rho gesteuert werden. Dieser
Wert steht für einen Dezimalbruch aus der Distanz der Endpunkte
zum Ankerpunkt. Je mehr der Wert Rho gegen Eins geht, desto stär-
ker wird der Kegelschnitt gedehnt
Bild (B357cadZ) Einfluss von Rho auf die Dehnung der Kurve
216
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
10.7.12 Point (Punkt)
Menü Insert -> Point oder Icon
Bei dieser Funktion wird der Point Constructor aufgerufen. Dieser
ermöglicht das Erzeugen von Punkten mit Hilfe vorhandener Geo-
metrie oder durch Eingabe der Koordinaten X/Y/Z. Diese Punkte ver-
halten sich nicht assoziativ und sollten möglichst nicht verwendet
werden (siehe nächstes Kapitel).
10.7.13 Associative Points (Assoziative Punkte)
Diese Funktion erzeugt assoziative Punkte innerhalb eines aktiven
Sketch. Diese Punkte sind referenziert zu ihrem Eltern Element (z.B.
Kurve, Kante, Expression) und werden bei deren Änderung automa-
tisch entsprechend aktualisiert. Assoziative Punkt können auch mit
geometrischen Bedingungen versehen werden (z.B. Point on Curve
oder Bemassung).
Erzeugen von assoziativen Punkten
Menü Insert -> Point oder Icon
Die Benutzerführung ist gleich wie bei Point (siehe oben).
Assoziative Punkte können auch von späteren Sketches referen-
ziert werden. Zu jedem erzeugten Punkt werden automatisch die
dazugehörige Expressions der X-,Y- und Z-Werte generiert. Diese
Expressions können wie folgt geändert.
Ändern von assoziativen Punkten
Mit Menü Edit -> Curve (oder Icon ) innerhalb des Sketch kann ein
Punkt geändert werden. Eine zweite Möglichkeit besteht ausserhalb
des Sketch mit Hilfe des Menüs Tools -> Expressions.
Detaillierte Beschreibung siehe Help -> Dokumentation.
217
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
10.8 Die Sketch Constraints Werkzeugleiste
Die Sketch Constraints beinhaltet Funktionen zum:
Erstellen von geometrischen und masslichen Bedingungen •
•
•
Steuern der Sichtbarkeit der Bedingungen
Wählen der Optionen von Bedingungen
Bild (B358cadZ) Sketch Constraints Werkzeugleiste
218
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
10.8.1 Dimensions (Bemassungen)
Menü Tools -> Create Constraints -> Dimensions oder Icon
Für Bemassungen können Punkte auf Skizzenkurven, Kanten, Be-
zugsebenen und Bezugsachsen ausgewählt werden, wobei horizon-
tale, vertikale, parallele und senkrechte Bemassungen sowie
Winkelbemassungen erzeugt werden.
Bild (B359cadZ) Dialogfenster Dimensions
219
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Hinweise zur dynamischen Bemassung
Das System erkennt anhand der vorgenommenen Auswahl, wel-
che Art von Bemassung erzeugt werden soll. Diese Methode wird am
meisten angewendet, weil damit praktisch alle Typen von Bemassun-
gen erstellt werden können. Hier ein Beispiel:
Bild (B360cadZ) Beispiel für dynamische Bemassungen
Gewählte Geometrie Resultierender Bemassungstyp
L12 Parallel
L2 & L5 Parallelenabstand
L3 & P1 Senkrecht
L3 & A3 Senkrecht
P4 & A2 Je nach Fadenkreuzposition horizontal, vertikal oder parallel
P2 & P3 Je nach Fadenkreuzposition horizontal, vertikal oder parallel
A1 Radius
A2 Durchmesser
220
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Perimeter (Umfang)
Ermöglicht das Erzeugen einer Mass-Bedingung für die Gesamtlänge
der ausgewählten Kurven eines Skizzenprofils mit einem gewünsch-
ten Wert. Kurven, die ausgewählt werden können, sind Linien und
Kreisbogen. Weitere Details siehe Help -> Dokumentation.
Bild (B361cadZ) Icon für Perimeter Bemassung
221
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
10.8.2 Create Constraints (Geometrische Bedingungen)
Menü Tools -> Create Constraints -> Constraints oder Icon
Constraints dienen dazu, Sketchobjekte mit Bedingungen zu verse-
hen oder Beziehung zwischen ihnen herzustellen.
Der Sketcher berücksichtigt beide zusammen, geometrische und
massliche Bedingungen, um einen Sketch zu berechnen.
Das Erzeugen geometrischer Bedingungen ist ganz einfach:
Eines oder mehrere Sketch-Elemente selektieren
Die möglichen Typen von Bedingungen werden oben links ange-
zeigt zur Auswahl (siehe folgendes Bild: zwei Linien wurden selek-
tiert)
Bild (B362cadZ) Mögliche Typen für geometrische Bedingung
Um eine Bedingung zu erzeugen, entweder eines der Symbole
oben links wählen oder mit MB3 PopUp Menü aufrufen und auswäh-
len.
Unabhängig davon, ob die Option Show No Constraints = ON
( ), diese Constraints werden immer dargestellt: coincident, point
on curve, midpoint, tangent, und concentric. Mit der Option Show all
Constraints ( ) werden alle Bedingungen angezeigt ausser denjeni-
gen, die an sehr kleine Elemente geknüpft sind. Um wirklich alle zu
sehen, kann Menü Preferences-> Sketch-> Dynamic Constraint Dis-
play = OFF gesetzt werden.
222
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
10.8.3 Typen von geometrischen Bedingungen
Fixed
Je nach gewähltem Elementtyp wird das Element wie folgt fixiert:
Punkt: Position Linie: Winkel Endpunkt eines Elementes: Endpunkt Zentrumspunkt eines Elementes: Zentrumspunkt Kreis oder Kreisbogen: Radius und Position Ellipse: Radien und Position Spline Kontrollpunkt: Position des Kontrollpunktes
Hinweis: Es ist hier vor allem darauf zu achten, dass es eine Rolle spielt, ob z.B. bei einem Kreis die Kurve oder der Zentrumspunkt selektiert wird!
Coincident
Legt fest, dass zwei oder mehr Punkte die gleiche Position haben
Concentric
Legt fest, dass zwei oder mehr Kreis- und Ellipsenbogen denselben Mittelpunkt haben
Collinear
Legt fest, dass zwei oder mehr Linien auf derselben geraden Linie liegen bzw. durch diese Linie gehen
Point on Curve
Legt fest, dass die Position eines Punkts auf einer Kurve liegt
Point on String
Legt fest, dass die Position eines Punkts auf einem extrahierten Konturzug liegt.
Hinweis: Dies ist die einzige Randbedingung, die auf einen extra-hierten Konturzug angewendet werden kann.
Midpoint
Definiert die Position eines Punkts als in gleichem Abstand zu den beiden Endpunkten einer Linie oder eines kreisförmigen Bogens liegend.
Hinweis: Bei dieser Randbedingung darf die Kurve nicht an ihren Endpunkten ausgewählt werden
Horizontal
Definiert eine Linie als horizontal
Vertical
Definiert eine Linie als vertikal
Parallel
Definiert zwei oder mehr Linien oder Ellipsen als parallel zueinander liegend
Perpendicular
Definiert zwei Linien oder Ellipsen als senkrecht zueinander liegend
223
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Tangent
Definiert zwei Linien oder Ellipsen als tangent zueinander liegend
Equal Length
Definiert zwei oder mehr Linien als gleich lang
Equal Radius
Legt fest, dass zwei oder mehr Kreisbogen denselben Radius auf-weisen
Constant Length
Legt fest, dass eine Linie eine konstante Länge aufweist
Constant Angle
Legt fest, dass eine Linie einen konstanten Winkel aufweist
Mirror
Definiert zwei Objekte als Spiegelungen voneinander
Slope of Curve
Legt fest, dass ein an einem Definitionspunkt ausgewählter Spline und ein anderes Objekt am ausgewählten Punkt tangential zuein-ander verlaufen
Scale, Uniform
Ein Spline wird proportional skaliert, sodass seine ursprüngliche Form bei Verschiebung seiner Endpunkte (das heißt, wenn der Wert einer zwischen den Endpunkten definierten horizontalen Randbe-dingung geändert wird) erhalten bleibt
Scale, Non-Uniform
Bei Verschiebung beider Endpunkte eines Splines (das heisst, wenn sich der Wert einer zwischen den Endpunkten definierten horizon-talen Randbedingung ändert) wird der Spline in horizontaler Rich-tung skaliert, wohingegen in vertikaler Richtung die ursprünglichen Maße erhalten bleiben. Der Spline wird gewissermaßen gestreckt.
Hinweis: Ein Scale Constraint (Massstabsbedingung) kann nicht auf einen Spline angewendet werden, wenn einer seiner inneren Defi-nitionspunkte mit Randbedingungen definiert ist.
Associative Trim
Dies ist die Bedingung eines Splines (Freiformkurve), die assoziativ getrimmt wurde.
Associative Offset
Dies ist die Bedingung einer Offset-Kurve, entstanden aus einer extrahierten Kurve (Offset Extracted Curve)
Typen von geometrischen Bedingungen
224
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
10.8.4 Auto Constrain (Automatisch bedingen)
Menü Tools -> Create Constraints -> Automatic Constraint Creation
oder Icon .
Ermöglicht die Auswahl geometrischer Bedingungsarten, die automa-
tisch auf den Sketch angewandt werden sollen. Das System analysiert
die Geometrie in der aktiven Skizze und weist die ausgewählten
Randbedingungen zu, sofern dies möglich ist.
Bild (B363cadZ) Mögliche Typen für geometrische Bedingung
Hinweise:
Für jede Randbedingungsart, die vom System hinzugefügt
werden soll, muss auf die entsprechende Schaltfläche geklickt
werden.
•
•
•
•
Die "Distance Tolerance" (Abstandstoleranz) gibt an, wie dicht
die Endpunkte von Objekten zueinander liegen müssen, um
als zusammenfallend zu gelten.
Die "Angle Tolerance" (Winkeltoleranz) gibt an, wie dicht Li-
nien zueinander liegen müssen, damit das System horizontale,
vertikale, parallele oder senkrechte Randbedingungen zuwei-
sen kann.
Diese Funktion ist in erster Linie beim Hinzufügen einer Geo-
metrie nützlich, insbesondere wenn diese Geometrie aus ei-
nem anderen CAD-System importiert wurde.
225
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
10.8.5 Kombinationen geometrischer Bedingungen
In den folgenden beiden Tabellen sind sämtliche verfügbaren Kombi-
nationen geometrischer Randbedingungen zusammengefasst:
By Itself With a Point With a Line With an Arc With an Ellipse
With a General Conic
With a Spline
With a Spline
Defining Point
Point Fixed Coincident Fixed
Line Fixed
Horizon-tal
Vertical
Constant Length
Constant Angle
Point on Curve
Midpoint
Fixed
Parallel
Perpendicular
Equal Length
Collinear
Horizontal
Vertical
Constant Length
Constant Angle
Fixed
Arc Fixed Point on Curve
Midpoint
Fixed
Tangent
Fixed
Tangent
Concentric
Equal Radius
Fixed
Ellipse Fixed Point on Curve
Fixed
Tangent
Parallel
Perpendicular
Fixed
Tangent
Concentric
Fixed
Tangent
Concentric
Parallel
Perpendicular
Fixed
General Conic
N/A Point on Curve
Tangent Tangent Tangent Tangent Tangent Point on Curve
Spline Uniform Scale
Non-Uniform Scale
Point on Curve
Tangent Tangent Tangent Tangent Tangent Point on Curve
Spline Defining Point
Fixed Coincident
Fixed
Slope of Curve
Point on Curve
Midpoint
Fixed
Slope of Curve
Point on Curve
Fixed
Midpoint
Slope of Curve
Point on Curve
Fixed
Point on Curve
Slope of Curve
Point on Curve
Coincident
Fixed
Datum Plane
N/A Point on Curve
Parallel
Perpendicular
Collinear
Tangent Tangent Tangent Tangent Point on Curve
Datum Axis
N/A Point on Curve
Parallel
Perpendicular
Collinear
Tangent Tangent Tangent Tangent Point on Curve
226
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Mehr als zwei Punkte Fixed, Coincident
Mehr als zwei Linien Fixed, Horizontal, Vertical, Constant Length, Constant Angle, Collinear, Parallel
Mehr als zwei Kreisbogen Fixed, Concentric, Equal Radius
Mehr als zwei Ellipsen Fixed, Concentric, Parallel, Perpendicular
10.8.6 Animate Dimension
Menü Tools -> Create Constraints -> Animate Dimension oder Icon
.
Stellt die Auswirkungen bei Änderung einer bestimmten Bemassung
in einem bestimmten Bereich dynamisch dar. Außerdem werden alle
von der ausgewählten Bemassung betroffenen Geometrieelemente
in die Simulation mit einbezogen. Diese Funktion ändert die Skiz-
zenmasse nicht. Nach Beendigung der Simulation wird diese in ihren
ursprünglichen Zustand zurückversetzt.
Bild (B364cadZ) Dialogfenster Animate Dimensions
227
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
10.8.7 Convert To/From Reference
Menü Tools -> Create Constraints -> Convert To/From Reference
oder Icon .
Ermöglicht das Konvertieren von Kurven in Skizzen (keine Punkte)
oder Bemassungen vom Status "Active" (Aktiv) in den Status "Refe-
rence" (Referenz) oder umgekehrt.
Referenz-Bemassungen erscheinen zwar im Sketch und ihr Wert
wird aktualisiert, sie steuern jedoch keine Skizzengeometrie. Refe-
renzkurven werden nur in abgeblendeter Darstellung und mit Strich-
Zweipunkt-Linien angezeigt. Beim Extrudieren oder Drehen einer
Skizze werden die darin enthaltenen Referenzkurven nicht verwen-
det.
Hinweis: Eine Bemassung vom Typ Perimeter kann nicht in eine
Referenz konvertiert werden.
Bild (B365cadZ) Dialogfenster Convert To/From Reference
228
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
10.8.8 Show/Remove Constraints
Menü Tools -> Create Constraints -> Show/Remove Constraints oder
Icon .
Zeigt die mit der ausgewählten Skizzengeometrie assoziierten ge-
ometrischen Randbedingungen an. Darüber hinaus können bestimm-
te Randbedingungen entfernt oder Informationen zu sämtlichen
geometrischen Randbedingungen aufgelistet werden
Bild (B366cadZ) Dialogfenster Show/Remove Constraints
Tipp:
Beim Positionieren des Mauszeigers über einer Kurve des Sketch
werden alle mit ihr assoziierten Kurven hervorgehoben, inklusive der
betroffenen geometrischen Randbedingungen.
229
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
10.8.9 Alternate Solution (Alternative Lösung)
Menü Tools -> Create Constraints -> Alternate Solution oder Icon
.
Ermöglicht das Wechseln zwischen verschiedenen Lösungen,
wenn beim Zuweisen einer Randbedingung mehrere Lösungen mög-
lich sind.
Beispiel 1 zeigt, wie bei gleicher Geometrieauswahl zwei ver-
schiedene Lösungen möglich sind, wenn zwei Kreise tangential zu-
einander bestimmt werden sollen. Beide Lösungen sind gültig.
Bild (B367cadZ) Beispiel 1: Alternative Lösungen
Beispiel 2 zeigt, wie bei einer Bemassung von einer möglichen Lö-
sung zur anderen gewechselt werden kann. Die Bemassung p4 kann
eine gültige Bedingung für beide Lösungen sein.
Bild (B368cadZ) Beispiel 2: Alternative Lösungen
230
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
10.8.10 Infer Constraint Settings
Menü Tools -> Create Constraints -> Infer Constraint Settings oder
Icon .
Diese Funktion steuert, welche Bedingungen beim Skizzieren au-
tomatisch erzeugt werden können vom System.
Bild (B369cadZ) Infer Constraint Settings
Inferred Constraints verhalten sich gleich wie die normal erzeug-
ten. Sie können auch angezeigt und gelöscht werden mit
Show/Remove Constraints.
Mit aktiviertem Schalter „Dimensional Constraints“ kann erreicht
werden, dass das System automatisch eine Sketch-Bemassung er-
zeugt, wenn beim Skizzieren von Profilen, Kreisen oder Linien ein
Wert ins dynamische Feld eingegeben wird.
231
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
10.9 Sketch Operations Toolbar
Die Sketch Operation Toolbar enthält spezielle Funktionen, die an
Sketchobjekten ausgeführt werden können.
Bild (B370cadZ) Sketch Operations Toolbar
10.9.1 Mirror (Spiegeln)
Menü Edit -> Mirror oder Icon .
Ermöglicht das Spiegeln einer Skizzengeometrie an einer vorhan-
denen Linie in der Skizze. Zuerst wird eine Linie als Spiegelachse ge-
wählt, danach die zu spiegelnden Elemente selektiert. Die geometri-
sche Bedingung "Mirror" wird dabei sowohl auf die ursprünglich
ausgewählten als auch auf die gespiegelten Elemente angewendet.
Bild (B371cadZ) Dialogfenster Mirror (Spiegeln)
232
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
10.9.2 Offset Extracted Curves
Menü Edit -> Offset Extracted Curves oder Icon .
Erzeugt eine Kurve mit konstantem Abstand zu einer extrahierten
Kurve. Dabei wird eine Randbedingung Offset erzeugt.
Die Offset-Geometrie ist assoziativ zum Elternelement. Das Än-
dern der ursprünglichen Kurve führt zu einer Aktualisierung der ext-
rahierten Kurve und der Offset-Kurve.
Bei Offset-Kurven handelt es sich stets um einzelne Splines, auch
wenn das Ursprungselement eine Regelgeometrie ist (Linie, Kreis).
Wichtiger Hinweis: Es können nur Kurven für Offset ausgewählt
werden, die im aktuellen Sketch mit „Add Extracted Curve to
Sketch“ ( ) hinzugefügt wurden. Diese Kurven müssen aber schon
als extrahierte Kurven des Modells vorliegen. Dies erreicht man mit
Hilfe von „Insert -> Curve Operation -> Extract“.
10.9.3 Edit Curve
Menü Edit -> Edit Curve Curves oder Icon .
Das Edit Curve Menu enthält ein ganze Reihe von Möglichkeiten,
Kurven zu ändern. Es ist zu erwähnen, dass viele Kurven auch dyna-
misch interaktiv verändert werden können durch einfaches Ziehen
mit gedrückter MB1. Es wird auch empfohlen, die neuen Trimm-
Funktionen im Sketcher zu verwenden, da diese bedeutend komfor-
tabler anzuwenden sind.
Für eine detaillierte Beschreibung von Edit Curve sei auf die Help -
> Documentation verwiesen. Hier folgt eine kurze Übersicht über die
Möglichkeiten:
233
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
Bild (B371cadZ) Dialogfenster Edit Curve
234
Grundlagen CAD, 3D Modellieren
235
10.9.4 Edit Defining String
Menü Edit -> Edit Defining String Curves oder Icon .
Diese Funktion dient dem Hinzufügen oder Wegnehmen von Objek-
ten eines Sketch, mit welchen bereits ein Konstruktionselement
(Extrude, Revolve, Sweep) erstellt wurde.
Es handelt sich hier um eine Topologieänderung im Gegensatz zu
einer parametrischen Änderung, wo nur Bemassungswerte geändert
werden. Dabei muss darauf geachtet werden, dass ein geschlossener
Konturzug nach der Änderung wieder geschlossen ist.
Vor dem Aufrufen von Edit Defining String müssen die neuen Sketch-
geometrien bereits erstellt und eventuell bestehende Kurven den
neuen angepasst sein (Verkürzen, Verlängern, Spiegeln, usw.). Fol-
gendes Dialogfenster wird geöffnet:
Bild (B372cadZ) Dialogfenster Edit Defining String
Hinzufügen von Objekten mit MB1.
Wegnehmen von Objekten mit <Shift>+MB1
Bild (B379cadZ) Beispiel für Topologieänderung