CAD (von engl. computer-aided design [kəmˈpjuːtə ˈeɪdɪd dɪˈzaɪn], zu Deutsch rechnerunterstütztes Zeichnen, rechnerunterstützter Entwurf oder rechnerunterstützte Konstruktion) bezeichnet ursprünglich die Verwendung eines Computers als Hilfsmittel beim technischen Zeichnen. Die mit Hilfe des Computers angefertigte Zeichnung wird auf dem Bildschirm sichtbar gemacht und kann auf Papier ausgegeben werden.

Inzwischen ist in fast allen CAD-Anwendungen die dritte Dimension (3D) hinzugekommen. Damit bezeichnet CAD auch die Bildung eines virtuellen Modells dreidimensionaler Objekte mit Hilfe eines Computers. Von diesem können die üblichen technischen Zeichnungen abgeleitet und ausgegeben werden. Ein besonderer Vorteil ist, vom bereits virtuell bestehenden dreidimensionalen Objekt eine beliebige räumliche Abbildung zu erzeugen. Durch die mit erfassten Materialeigenschaften können rechnerunterstützte technische Berechnungen (zum Beispiel mit Finite-Elemente-Programmen) unmittelbar anschließen.

CAD hat das Zeichenbrett und viele Routine-Tätigkeiten verdrängt. Betroffen sind alle Zweige der Technik: Architektur, Bauingenieurwesen, Maschinenbau, Elektrotechnik und all deren Fachrichtungen und gegenseitige Kombinationen bis hin zur Zahntechnik. Fertigungsmaschinen für technische Objekte können direkt vom Computer aus angesteuert werden.

CAD wird als Grafikdesign auch dort angewendet, wo ausschließlich Bildhaftes herzustellen ist.

Am Anfang war CAD lediglich ein Hilfsmittel zum technischen Zeichnen. Der Zusatz 2D wurde erst nötig, als technische Objekte mit Computerhilfe nicht mehr nur gezeichnet, sondern als virtuelle dreidimensionale Körper (3D) behandelt werden konnten.

Mit Hilfe eines sogenannten 2D-CAD-Systems werden genau wie beim Zeichnen von Hand Ansichten und Schnitte in der Regel räumlich ausgedehnter Körper erstellt. Die Zeichnungen werden zuerst auf dem Bildschirm sichtbar gemacht und dann auf Papier geplottet oder gedruckt.

Die vormals von Hand gezeichnete Linie ist auch das Grundelement in einem CAD-System. Daraus bestehen die “vorgefertigten” Basis-Objekte des Systems: Gerade, Kreis, Ellipse, Polylinie, Polygon oder Spline. Die interne Darstellung dieser Objekte ist vektororientiert, das heißt, dass nur ihre Parameter gespeichert werden (zum Beispiel die beiden Endpunkte einer Geraden oder der Mittelpunkt und der Radius eines Kreises). Auf diese Weise ist der Speicherbedarf im Computer klein (Gegenteil: Pixelgraphik). Das Objekt wird aus den wenigen Daten erst bei der Ausgabe erstellt.

Man fügt den Objekten noch wählbare Attribute wie Farbe, Linientyp und Linienbreite hinzu. Mit der Möglichkeit, die Objekte mit sogenannten Werkzeugen zu bearbeiten und die virtuelle Zeichnung zu bemaßen und zu beschriften, sind fast alle Tätigkeiten auf Papier auch im CAD-System ausführbar.^[1]

Werkzeuge ermöglichen und erleichtern zum Beispiel das Erzeugen, Positionieren, Ändern und Löschen von Objekten, Zeichnen von Hilfslinien, Finden von ausgezeichneten Punkten der Objekte (zum Beispiel End- und Mittelpunkte von Linien, Mittelpunkte von Kreisen usf.), Zeichnen von Lotrechten, Tangenten und Äquidistanten zu Objekt-Linien und das Schraffieren geschlossener Linienzüge. Die vollständige Bemaßung wird erstellt, nachdem lediglich deren Endpunkte (zum Beispiel ein Längenmaß) oder das Objekt (zum Beispiel ein Bogen für dessen Radius) ausgewählt wurden. Die Genauigkeit der Abmessungen ist ein Vielfaches von denen in einer klassischen Zeichnung. Indirekt erzeugte Maße müssen nicht aufwändig errechnet werden, sie lassen sich aus der CAD-Zeichnung ablesen.

Sich wiederholende Objekte können gleich von Anfang an “in Serie” erzeugt werden. Objekt-Gruppen lassen sich als Ganzes verändern, zum Beispiel strecken oder stauchen oder auch nur proportional vergrößern oder verkleinern.

Ein organisatorisches Hilfsmittel ist die Anfertigung der Zeichnung in Teilen auf verschiedenen Ebenen (Layertechnik). Das entspricht der Anfertigung einer klassischen Zeichnung auf mehren transparenten Papieren, die übereinander gelegt das Ganze darstellen.

Darstellungen von Norm- und Wiederholteilen können in einer Bibliothek abgelegt und von dort wieder bezogen und eingefügt werden. Teilbereiche lassen sich vergrößert darstellen (Zoom), so dass eine geringe Bildschirmauflösung (1600×1200 Pixel sind für CAD-Anwendungen eine geringe Auflösung) nicht hinderlich ist.

Moderne CAD-Systeme haben auch Schnittstellen zur Erweiterung der Funktionalität mittels Makros.

Durch Zeichnen von Linien im Raum lassen sich Körper andeuten. Solche Linien bezeichnen zum Beispiel die Kanten eines Quaders. Ein Körper ist aber erst dann ausreichend simuliert, wenn er ein Volumen und Oberflächen, beides mit diversen physikalischen Eigenschaften hat. Solche mangelhaften Modelle werden im Unterschied zu genügenden Modellen gelegentlich als 2½D-Modelle bezeichnet.

Eine ebenfalls saloppe, aber anschaulichere Kennzeichnung eines Körpers mit nur 2½ anstatt 3 Dimensionen bezieht sich auf dessen Einfachheit. Es handelt sich um Körper, deren Entstehung man sich durch Ausdehnung ebener Konturen in die dritte Dimension vorstellen kann. Macht man ein dünnes Blatt (ist in Näherung eine Ebene) immer dicker, so erhält man zunächst ein Brett und zuletzt eine Säule, also Körper, in denen alle zur Ausgangsfläche parallelen Schnitte gleich aussehen. Als CAD-Werkzeug heißt dieses Vorgehen Extrusion.^[2]

Eine Vorstufe zur Extrusion (ist ein 3D-Werkzeug) ist das Zeichnen mit Höhe.^[3] Man erstellt zum Beispiel nicht nur ein Rechteck, sondern einen Quader, der aber lediglich mit Hilfe von zwei parallelen rechteckigen Konturen definiert ist. Sein Inneres und sein Oberfläche sind nicht festgelegt. Der Quader ist leer und hat durchsichtige Wände. Zusätzlich ist das Zeichnen mit Erhebung möglich.^[4] Man kann damit ein zweites mit Höhe versehenes Objekt in einer parallelen Ebene zeichnen und erhält auf diese Weise zwei 2½D-Körper, die nicht auf derselben Ebene stehen. Eine von möglichen Steigerungen ist, den 2½D-Körper im Raum drehen zu können.

Beim Zeichnen mit Höhe und Erhebung haben die Objekte lediglich weitere Attribute bekommen. Der Fortschritt vom 2D- zum 2½D-CAD besteht deshalb hauptsächlich aus den Möglichkeiten, die modellierten Körper von einem gewählten Ansichtspunkt aus als räumliche Objekte darzustellen, das heißt zu zeichnen. Beim Quader waren zum Beispiel Linien von einer unteren Ecke zur zugehörigen obere Ecke hinzuzufügen. Linien sind per Definition körperlos, können aber als Drähte aufgefasst werden. Somit nennt man diese einfachste der CAD-Modellierungs-Arten neben Linien- oder Kantenmodell auch Drahtmodell. Um das Vordere vom Hinteren des massiv gemeinten Quaders unterscheiden zu können, musste das rechenintensive Werkzeug Verdeckte Kanten ausblenden entwickelt und zugefügt werden.^[5]

Eine Variante zum Erzeugen von Drahtmodellen mittels Höhe und Erhebung ist das Zeichnen in mehreren sich schneidenden Ebenen. Je eine Oberflächen-Kontur eines 2½D-Körpers befindet sich in je einer Zeichenebene. Einfaches Beispiel ist die Darstellung eines Quaders in xy-, xz- und yz-Ebenen im räumlichen kartesischen Koordinatensystem.

Reine 2½D-CAD-Systeme werden heute nicht mehr angeboten, sind aber die Grundstufe in den meisten gängigen 3D-CAD-Systemen. Aus historischer Sicht war die 2½D-CAD-Technik eine Vorstufe zu den 3D-Systemen. Die ihr innewohnenden Begrenzungen ergaben sich vor allem durch die Langsamkeit und geringe Speicherfähigkeit der Computer, weniger durch noch nicht vorhandene aufwändigere Software.

Die mit 3D-CAD gelöste Aufgabe ist wesentlich anspruchsvoller, als in der Ebene (2D-CAD) oder im Raum (2½D-CAD) zu zeichnen. Im Computer wird ein virtuelles Modell eines dreidimensionalen Objektes erzeugt. Außer geometrischen werden auch physikalische Eigenschaften simuliert. Das geometrisch beschriebene sogenannte Volumenmodell wird zum sogenannten Körper-Modell, das zusätzlich physikalische Eigenschaften wie Dichte, Elastizitätskoeffizient, zulässige Verformungs- und Bruchspannung, thermische und elektrische Leitfähigkeit, und thermischen Ausdehnungskoeffizient und andere hat. Es hat eine Oberfläche mit Struktur und optischen Eigenschaften. Ein derart beschriebener Körper lässt sich virtuell wiegen, elastisch, plastisch und thermisch verformen. Seine Geometrie und seine Materialeigenschaften sind die Vorgaben zum Beispiel für ein Finite-Elemente-Programm, mit denen es bezüglich Verformung und Bruch untersucht wird. Man kann ihn beleuchten und seine optischen Eigenschaften dabei erkennen.

Ein Zwischenschritt ist das sogenannte Flächen-Modell. Es wird benutzt, wenn die Oberflächen-Form eines Gegenstandes primär wichtig ist. Bei Automobilen sind es die von der Ästhetik und vom momentanen Geschmack bestimmten ziemlich beliebigen Formen der Karosserie-Bleche, bei Flugzeugen die aus strömungstechnischen Optimierungen stammenden Formen der Flügel- und Rumpf-Bleche, die auch meistens keine mit bekannten Flächen-Gleichungen beschreibbare Formen haben. Das Flächen-Modell ist als Blechmodell vorstellbar, hat aber wie das Drahtmodell auch keine Masse. Seine Objekte sind lediglich geometrische Flächen.^[6]

Volumen-Modelle werden in der Regel aus einfachen Grundkörpern (Quader, Pyramide, Zylinder, Kegel, Kugel, Torus) zusammen gesetzt, was durch die Möglichkeit ihrer Booleschen Verknüpfung begünstigt wird.^[7] Zum Beispiel kann ein liegendes Dreikant-Prisma mit einem vertikalen Quader vereinigt werden, wenn ein Schornstein aus einem Hausdach herausragen soll. Durch Bewegen einer ebenen Kontur aus der Ebene heraus (auf einer Geraden: Extrusion | auf einem Kreisbogen: Rotation^[8]) lassen sich ebenfalls Grundkörper gewinnen (ein Sonderfall ist der Torus: ein Kreis wird auf einem Kreis bewegt).

CAD-Programme gibt es für zahlreiche verschiedene Anwendungsfälle und Betriebssysteme. Siehe dazu die Liste von CAD-Programmen und die Liste von EDA-Anwendungen. Anders als bei Officelösungen gibt es im Bereich CAD starke Spezialisierungen. So existieren oftmals nationale Marktführer in Bereichen wie Elektrotechnik, Straßenbau, Vermessung usw.

Mechanische CAD-Lösungen finden sich vor allem in den folgenden Bereichen:

• Bauwesen
  • Architektur (CAAD)
  • Holzbau
  • Ingenieurbau
  • Historische Rekonstruktion
  • Städtebau
  • Wasserbau
  • Verkehrswegebau
• Vermessungswesen
• Produktdesign
• Holztechnik
• Maschinenbau
  • Anlagenbau
  • Fahrzeugbau
  • Formen- und Werkzeugbau
    • Verpackungsentwicklung und Stanzformenbau
  • Antriebstechnik
    • Schaltpläne in der Hydraulik
    • Schaltpläne in der Pneumatik
  • Mechanische Simulation,
    siehe auch Finite-Elemente-Methode (FEM/FEA)
• Schaltpläne in der Elektrotechnik
• Schiffbau
• Zahnmedizin
• Schmuck- und Textilindustrie

Ein weiteres Anwendungsgebiet ist der Entwurf von elektronischen Schaltungen. Entsprechende Programme werden oft auch unter den Begriffen eCAD und EDA zusammengefasst, insbesondere bei Anwendungen im Leiterplattenentwurf und der Installationstechnik (siehe unten).

Im Prozessverlauf einer elektrotechnischen Entwicklung für Leiterplatten stehen im Mittelpunkt:

• der Entwurf der Schaltung in Form eines Schaltplans,
• die Verifizierung der Funktion,
• die Simulation unter verschiedenen Toleranz-Bedingungen, zum Beispiel mit der Software SPICE,
• die Erstellung von Gehäuse und Bauteilbibliotheken,
• die Überführung des Schaltplans in ein Layout (Leiterplatte),
• die Optimierung der Bauteilplatzierung um Platz zu sparen,
• die Ableitung von produktionswichtigen Daten wie etwa Stücklisten und Prüfplänen.

Wegen der besonderen Anforderungen haben sich Spezialbereiche mit teilweise stark unterschiedlichen Entwicklungsmethoden gebildet, besonders für den computerbasierten Chipentwurf, d. h. die Entwurfsautomatisierung (EDA) für analoge oder digitale Integrierte Schaltkreise, zum Beispiel ASICs. Damit verwandt ist das Design von programmierbaren Bausteinen wie Gate Arrays, GALs, FPGA und anderen Typen programmierbarer Logik (PLDs) unter Benutzung von zum Beispiel VHDL, Abel.

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

Im Bereich der Mikrosystemtechnik besteht eine besondere Herausforderung darin, Schaltungsdaten mit den mechanischen Produkt-Konstruktionsdaten (CAD) zusammenzuführen und mit solchen Daten direkt Mikrosysteme herzustellen.

Systembedingt können beim Datenaustausch nicht alle Informationen übertragen werden. Während reine Zeichnungselemente heute kein Problem mehr darstellen, ist der Austausch von Schriften, Bemaßungen, Schraffuren und komplexen Gebilden problematisch, da es keine Normen dafür gibt. Selbst auf nationaler Ebene existieren in verschiedenen Industriezweigen stark unterschiedliche Vorgaben, was eine Normierung zusätzlich erschwert.

Die meisten Programme setzen auf ein eigenes Dateiformat. Das erschwert den Datenaustausch zwischen verschiedenen CAD-Programmen, weshalb es Ansätze zur Standardisierung gibt. Als Datenaustauschformat für Zeichnungen und zur Archivierung von Unterlagen wird heute üblicherweise das Format DXF des Weltmarktführers Autodesk verwendet.^[9][10]

Es ist zwischen CAD-systemneutralen und CAD-systemspezifischen Datenformaten zu unterscheiden. Wesentliche CAD-systemneutrale Datenformate sind VDAFS, IGES, SAT, IFC und STEP sowie für spezielle Anwendungen die STL-Schnittstelle. Die Datenformate im Einzelnen:

• Das DXF-Format hat sich als Datenaustauschformat für Zeichnungen weitgehend etabliert, es wird als einziges Format von allen CAD-Systemen unterstützt und ist zum Industriestandard geworden.^[11] Manche der CAD-Systeme können DXF-Dateien nur als 2D-Daten lesen und schreiben, dabei gehen häufig CAD-systemspezifische Besonderheiten wie Bemaßungen, Schraffuren usw. verloren oder können im Zielsystem nicht äquivalent dargestellt werden.
• Das DWF (engl. Design Web Format) wurde ursprünglich von Autodesk für den Datenaustausch per Internet konzipiert, unterstützt alle Elemente von DXF und ist hochkomprimiert. Es konnte sich jedoch nicht durchsetzen. DWF-Dateien waren mit Plugins in Browsern darstellbar.^[12]
• VDA-FS – Datenaustauschformat für Flächen, entwickelt vom Verband Deutscher Automobilbauer (VDA), in der Vergangenheit Quasi-Standard für diesen Bereich;
• IGES – Datenaustauschformat für 2D-Zeichnungen und 3D-Daten (Flächen), in vielen CAD-Anwendungen als Austauschformat üblich und möglich. Löst aufgrund der besseren Einsetzbarkeit VDAFS mehr und mehr ab, ist umfangreicher und systemunabhängiger als DXF einsetzbar, allerdings nicht so weit verbreitet und mit den gleichen Schwächen.
• STEP – ein standardisiertes Dateiaustauschformat, welches international entwickelt wurde. STEP gilt als die beste Schnittstelle für Geometriedaten. Wobei auch Informationen wie Farben, Baugruppenstrukturen, Ansichten, Folien und Modellattribute übergeben werden können. Ebenfalls zur Übertragung von Zeichnungsdaten nutzbar (dort aber nicht so mächtig wie im 3D-Bereich). STEP wird nicht von allen CAD-Systemen unterstützt.
• VRML97-ISO/IEC 14772, wurde ursprünglich als 3D-Standard für das Internet entwickelt. Die meisten 3D-Modellierungswerkzeuge ermöglichen den Im- und Export von VRML-Dateien, wodurch sich das Dateiformat auch als ein Austauschformat von 3D-Modellen etabliert hat. Für den Einsatz als CAD-CAD Austauschformat ist es eher nicht geeignet, wohl aber zur Übergabe an z. B. Animations- und Renderingsoftware.
• STL - aus Dreiecksflächen aufgebaute Modelle. Wird vorwiegend zur Übergabe an Rapid Prototyping Systeme verwendet.
• IFC - ein für die Gebäudetechnik entwickelter offener Standard. Es werden keine Zeichnungen, sondern technische Daten und Geometrien übergeben. Entwickelt wurde es vom buildingSMART e.V. (bis April 2010 Industrieallianz für Interoperabilität e.V.). Es ist ein modellbasierter Ansatz für die Optimierung der Planungs-, Ausführungs-, und Bewirtschaftungsprozesse im Bauwesen. Die Industry Foundation Classes - IFC - sind ein offener Standard für Gebäudemodelle. Der IFC Standard ist unter ISO 16739 registriert.

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

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

Der Begriff „Computer-Aided Design“ entstand Ende der 50er Jahre im Zuge der Entwicklung des Programmiersystems APT, welches der rechnerunterstützten Programmierung von NC-Maschinen diente.^[13]

Am MIT in Boston zeigte Ivan Sutherland 1963 mit seiner Sketchpad-Entwicklung, dass es möglich ist, an einem computergesteuerten Radarschirm interaktiv (Lichtstift, Tastatur) einfache Zeichnungen (englisch Sketch) zu erstellen und zu verändern.

1965 wurden bei Lockheed (Flugzeugbau, USA) die ersten Anläufe für ein kommerzielles CAD-System zur Erstellung technischer Zeichnungen (2D) gestartet. Dieses System, CADAM (Computer-augmented Design and Manufacturing), basierend auf IBM-Großrechnern, speziellen Bildschirmen, und mit hohen Kosten verbunden, wurde später von IBM vermarktet und war, zumindest im Flugzeugbau, Marktführer bis in die 1980er Jahre. Es ist teilweise in CATIA aufgegangen. Daneben wurde eine PC-basierende Version von CADAM mit dem Namen HELIX entwickelt und vertrieben, das aber praktisch vom Markt verschwunden ist.

An der Universität Cambridge, England, wurden Ende der 1960er Jahre die ersten Forschungsarbeiten aufgenommen, die untersuchen sollten, ob es möglich ist, 3D-Grundkörper zu verwenden und diese zur Abbildung komplexerer Zusammenstellungen (z. B. Rohrleitungen im Chemieanlagenbau) zu nutzen. Aus diesen Arbeiten entstand das System PDMS (Plant Design Management System), das heute von der Fa. Aveva, Cambridge, UK, vermarktet wird.

Ebenfalls Ende der 1960er Jahre begann der französische Flugzeughersteller Avions Marcel Dassault (heute Dassault Aviation) ein Grafikprogramm zur Erstellung von Zeichnungen zu programmieren. Daraus entstand das Programm CATIA. Die Mirage war das erste Flugzeug, das damit entwickelt wurde. Damals benötigte ein solches Programm noch die Leistung eines Großrechners.

Um 1974 wurden B-Spline Kurven und Flächen für das CAD eingeführt.^[14]

Nachdem Anfang der 1980er Jahre die ersten Personal Computer in den Firmen standen, kamen auch CAD-Programme dafür auf den Markt. In dieser Zeit gab es eine Vielzahl von Computerherstellern und Betriebssysteme. AutoCAD war eines der ersten und erfolgreichsten CAD-Systeme, das auf unterschiedlichen Betriebssystemen arbeitete. Um den Datenaustausch zwischen diesen Systemen zu ermöglichen, definierte AutoDesk für sein CAD-System AutoCAD das DXF-Dateiformat als „neutrale“ Export- und Importschnittstelle. 1982 erschien AutoCAD für das Betriebssystem DOS. Das Vorgehen bei der Konstruktion blieb jedoch beinahe gleich wie zuvor mit dem Zeichenbrett. Der Vorteil von 2D-CAD waren sehr saubere Zeichnungen, die einfach wieder geändert werden konnten. Auch war es schneller möglich, verschiedene Versionen eines Bauteils zu zeichnen.

In den 1980er Jahren begann wegen der sinkenden Arbeitsplatzkosten und der besser werdenden Software ein CAD-Boom. In der Industrie wurde die Hoffnung gehegt, mit einem System alle anstehenden Zeichnungs- und Konstruktionsaufgaben lösen zu können. Dieser Ansatz ist aber gescheitert. Heute wird für jede spezielle Planungsaufgabe ein spezielles System mit sehr leistungsfähigen Spezialfunktionen benutzt. Der Schritt zur dritten Dimension wurde durch die immer höhere Leistungsfähigkeit der Hardware dann gegen Ende der 1980er Jahre auch für kleinere Firmen erschwinglich. So konnten virtuelle Körper von allen Seiten begutachtet werden. Ebenso wurde es möglich, Belastungen zu simulieren und Fertigungsprogramme für computergesteuerte Werkzeugmaschinen (CNC) abzuleiten.

Seit Anfang der 2000er Jahre gibt es erste Ansätze, die bis dahin immer noch zwingend notwendige Zeichnung verschwinden zu lassen. In die immer öfter vorhandenen 3D-Modelle werden von der Bemaßung über Farbe und Werkstoff alle notwendigen Angaben für die Fertigung eingebracht. Wird das 3D-Modell um diese zusätzlichen, geometriefremden Eigenschaften erweitert, wird es zum Produktmodell, unterstützt beispielsweise durch das STEP-Datenformat. Die einzelnen einheitlichen Volumenobjekte werden zu Instanzen unterschiedlicher Klassen. Dadurch können Konstruktionsregeln und Verweise zwischen einzelnen Objekten (z. B. Fenster wird in Wand verankert) realisiert werden.

• 3D-Model eines Zylinderdeckels, interaktiv (Adobe Reader 8.1 oder höher)
• Gemäldegalerie CATIA SYSTEM
• Geometrische Restriktionslöser in CAD Systemen
• CAD im Computer History Museum

1. ↑ qCad: Grundlegende CAD Konzepte [1].
2. ISBN 3-8272-5955-X, S. 780.
3. ISBN 3-8272-5955-X, S. 703.
4. ISBN 3-8272-5955-X, S. 703
5. ISBN 3-8272-5955-X, S. 735
6. ISBN 3-8272-5955-X, S. 753.
7. ISBN 3-8272-5955-X, S. 777.
8. ISBN 3-8272-5955-X, S. 781.
9. ↑ Autodesk ist Weltmarktführer bei CAD-Software
10. ↑ Diplomarbeit an der HS Bochum, 3.1.2.1., 3. Absatz
11. ↑ DXF intern
12. ↑ http://www.autodesk.de/adsk/servlet/index?siteID=403786&id=8995333
13. ISBN 3-446-19176-3, S. 42.
14. ↑ Michael E. Mortenson: Geometric Modeling. 3. Auflage. Industrial Press, New York 2006, S. 10.

Die Neusiedler auf der Insel Arnis betrieben neben dem Fischfang vor allem mit zunehmenden Erfolg Handel im Bereich der westlichen Ostsee. Von der Prosperität dieser Zeit zeugen heute noch reich verzierte Grabsteine der Kapitänsfamilien auf dem Arnisser Friedhof. Erste Schwierigkeiten hatte der kleine Flecken Arnis während der Kontinentalsperre gegen Napoleon, als die traditionellen Handelswege abgesperrt waren. Im 19. Jahrhundert erlebte die Stadt später dennoch eine bescheidene Blüte. 1860 hatte der Ort über 1000 Einwohner und 88 Handelsschiffe. Es wurde eine große Mühle gebaut (in den 1970er Jahren wurde sie abgerissen, der dazugehörige Getreidespeicher wird heute noch als Ferienappartement-Haus genutzt), es gab ein Gildehaus und eine Meierei. Der wirtschaftliche Niedergang begann mit dem Deutsch-Dänischen Krieg. Auch in Arnis war die Loslösung von der dänischen Herrschaft zwar erwünscht, im Ergebnis verlor man jedoch über die Trennung von Dänemark die Absatzgebiete im skandinavischen Raum. Die Arnisser Segelflotte verlor ihre Bedeutung endgültig mit dem Aufkommen der Dampfschifffahrt.

Arnis hatte nach 1866 wie 24 andere Gemeinden Schleswig-Holsteins den Status eines Fleckens. Nach der Volkszählung von 1885 hatte Arnis 572 Einwohner. Bis 1920 verloren alle anderen Gemeinden den Status des Marktfleckens oder wurden zu Städten, einzig Arnis behielt ihn. Im Zuge der 1934 unter den Nationalsozialisten durchgeführten Gebietsreform wurde aus dem Flecken Arnis die Stadt Arnis, was sie der Hartnäckigkeit ihres Bürgermeisters Holstein zu verdanken hatte. Aus der Zeit dieses Bürgermeisters stammt auch die endgültige Durchsetzung der Eigenbezeichnung „Bad“ Arnis. Obwohl der Ort nie die Kriterien eines Kurbades erfüllt hat, wird diese Bezeichnung heute immer noch mit Stolz auf dem Ortsschild vorgezeigt.

Direkt zu Ende des Zweiten Weltkrieges nahm die Stadt eine große Zahl von Flüchtlingen vor allem aus Ostpreußen und hierbei vor allem aus dem Samland auf. In den Jahren bis zum Ende der 1940er Jahre wurde beinahe jeder Raum in den kleinen Häusern von je einer kompletten Familie bewohnt. Unter den Flüchtlingen waren etliche Fischerfamilien, von denen einige in Arnis geblieben sind.

Ab den 1960er Jahren hat Arnis sehr viele Einwohner verloren. In den späten 1960er Jahren wurde die zweiklassige Schule der Stadt zugunsten einer „Dörfergemeinschaftsschule“ in Habertwedt geschlossen. Etliche Eltern schickten damals aus Protest ihre Kinder auf die noch verbliebene dänische Schule, die auf diese Weise bis in die 1980er Jahre überlebte.

Aus dem Fischer- und Schifferort wurde in den Folgejahren zunehmend ein Schmuckstück des Tourismus. Nachdem eine Zeit lang die verkauften Arnisser Häuser von ihren neuen Eigentümern überwiegend als Feriendomizile benutzt wurden, siedelten sich schließlich in den letzten beiden Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts jüngere Familien an, die vor Ort wieder eine neue auf den Segelsport bezogene Geschäftstätigkeit begannen. Heute hat u. a. ein Seekartenverlag seinen Sitz in Arnis. Die Werften spielen nach wie vor eine große Rolle im ökonomischen wie im täglichen Leben.

Die Einwohnerzahl dieser kleinen Stadt bietet seit etlichen Jahren Anlass, sich mit Hilfe unterschiedlicher Zahlenangaben trefflich zu streiten. Auch im Jahr 2006 konnte die regionale Zeitung, der Schleibote, in mehreren Artikeln darüber berichten, dass Arnis nach Angaben des Einwohnermeldeamtes in Kappeln im Jahr 2005 354, nach Angaben des Statistischen Landesamtes jedoch im selben Jahr nur 314 Einwohner habe. Nach Aussagen des Arnisser Bürgermeisters können die Daten dieser beiden Zahlenwerke aufgrund von Bestimmungen des Datenschutzes nicht abgeglichen werden. Die Spekulation über die tatsächliche Einwohnerzahl der kleinsten Stadt in Deutschland kann deshalb fortgeführt werden. Unbestritten ist aber der Rang als kleinste Stadt Deutschlands. Zudem hat Arnis unter den 100 kleinsten Städten Deutschlands mit 669 Einwohnern pro Quadratkilometer die höchste Bevölkerungsdichte.

Arnis ist einer der Drehorte für die ZDF-Serie „Der Landarzt“.

Nach der Rodung des Baumbestandes wurde die neue Siedlung nach einem strengen Plan angelegt. Die Mittelachse der Insel wurde als Straße (heute Lange Straße) geplant, an der dann die Häuser giebelseitig auf gleich großen Grundstücken gebaut werden sollten. Die Breite der Grundstücke betrug (und beträgt heute noch immer) 10 Meter, die Länge ergab sich aus der jeweiligen Entfernung zum Wasser. Jede Familie sollte damit ein annähernd einheitlich großes Grundstück erhalten.

In den ersten Jahren wurden die Häuser unzusammenhängend an verschiedenen Plätzen errichtet, erst allmählich ergab sich das heute bekannte Bild mit dicht an dicht stehenden Häusern. Ausnahmen von dieser Regel befinden sich noch heute vor allem an den Enden der Langen Straße sowie im Bereich des Ortzuganges von der Angelner Seite. Am westlichen Ende, oder oberen Ende wie in Arnis gesagt wird, stehen kurz vor der Verzweigung zur Schul- und Parkstraße mehrere Häuser traufständig zur Straße, u. a. das Pastorat.

Die Häuser des 17. und 18. Jahrhundert waren Fachwerkhäuser, von denen einige wenige noch heute vorhanden sind (meist mit späteren Umbauten und Sanierungseingriffen). Die Größe der ersten Häuser kann heute an den Grundstücken Lange Straße 13 und 26 erahnt werden. Ein typisches Merkmal dieser Fachwerkhäuser sind die Utluchten, Anbauten am Wohnzimmer des Hauses über die eigentliche Fassadenfront hinaus zur Straße hin. Die Utluchten gibt es an einigen Häusern sowohl doppelt, zu beiden Seiten der Eingangstür, wie auch einseitig, asymmetrisch zur Achse des Hauses. Hinter den Fenstern der Utluchten befanden sich die begehrtesten Plätze im Wohnzimmer des Hauses, da man von hier aus das Treiben auf der Straße zu beobachten konnte. Im 17. und 18. Jahrhundert blieb neben den Häusern ein breiter Gang als Zugang zu Hof und Garten bestehen, der sich bei im späten 18. und im 19. Jahrhundert errichteten Häusern auf äußerst schmale, im Charakter städtische Laufgänge reduzierte.

Im 19. Jahrhundert setzte sich als Bautyp allmählich das voll gemauerte Haus auf einem Fundament aus Felssteinen durch (z. B. Lange Str. 79). Typisch für diese Zeit sind die halbmondförmigen, vielfach unterteilten Giebelfenster im 2. Obergeschoss, das als Dachboden zu Lagerzwecken genutzt wurde, sowie die großen mit Holzarbeiten reich verzierten Eingangstüren in der Mittelachse der Häuser. Innerhalb dieser Häuser führte ein zentraler Flur bis zum rückwärtigen Teil. Die vorderen Räume wurden meist als Wohnräume, die rückwärtigen als Wirtschaftsräume genutzt. Innerhalb der oberen Etage wurde höchstens der zur Straße hin gewandte Teil als Wohnraum genutzt, da es in dieser Zeit noch keine geeigneten Isoliertechniken für die Einkleidung der Dachschrägen gab. Das obere Geschoss wurde deshalb meist als Lagerplatz genutzt.

Genau wie in Maasholm wurde das Stadtbild, das den Zweiten Weltkrieg noch vollständig überlebt hatte, im Ortszentrum mit Beginn der Umbauten in den 1960er und 1970er Jahren arg in Mitleidenschaft gezogen. Teilweise wurden die Fachwerkhäuser komplett mit Rotklinker-Fassaden umbaut. Da auch die Größe und Proportionen der Fenster verändert wurden, unterschied sich das Ergebnis eines solchen Umbaus dann kaum von einem Siedlungsbau der Nachkriegszeit. Weitaus häufiger als ein Umklinkern kam jedoch das Einsetzen neuer, breiter Fenster vor, deren Proportionen sich grundlegend von denen der historischen Fenster unterschieden. Auf diese Weise wurde in diesen Jahrzehnten ein großer Teil der Häuser missgestaltet – die Verwendung von Mahagoniholz anstelle der meist zweifarbig gestrichenen alten Fenster tat ein übriges.

Im Ortszentrum ging die Neugestaltung soweit, dass mehrere für das Erscheinungsbild wichtige Häuser komplett abgerissen und durch in Material und Proportionen ungeeignete Neubauten ersetzt wurden. Im Zuge dieser Umbauten wurde unter anderem die historische Gaststätte „Schifferhaus“ abgerissen.

Dieser negativen Entwicklung stellten sich ab den späten 1970er Jahren zugezogene Neu-Arnisser entgegen, die teilweise den baufälligen bzw. verbauten Häusern wieder ihre historischen Details (u. a. Lange Str. 19) zurückgaben.

Das äußere Bild der Stadt hat sich als (positive) Folge des wirtschaftlichen Niederganges im 19. und frühen 20. Jahrhundert bis heute relativ gut erhalten. Zwei nicht in das Siedlungsraster eingefügte Wohnbauten am nördlichen Ende der Halbinsel, dem Aar, stören zwar, sind aber noch im traditionellen Siedlungsbereich errichtet. Die für Arnis sehr hohe Reparaturhalle der Schiffswerft Otto Eberhard sorgte zur Zeit ihres Neubaus für heftige Debatten und wirkt auch heute von Angeln aus gesehen überdimensioniert. Gleichwohl hat auch dieser Eingriff zwar die Akzente verschoben, das Siedlungsbild aber nicht zerstört.

Ein zerstörerischer Eingriff durch eine Reihe von Wohnneubauten am „alten Damm“ konnte nach erregten Debatten in der Stadtvertreterversammlung Ende der 1960er Jahre verhindert werden. Diese Veränderung hätte den auf die Fläche der ehemaligen Insel beschränkten Siedlungsbereich endgültig aufgelöst. Ein Schritt hierhin bedeuten schon die Bauten entlang der Zufahrtsstraße von Angeln her, wo seit dem Bau (1949) des Villa genannten Hauses des „Kohlenkönigs“ Nissen (Firma Hania) eine Reihe von Wohn- und Geschäftsbauten entstanden sind, u. a. der Stützpunkt am Segelhafen der heutigen WSG auf dem Gemeindegebiet der Nachbargemeinde Grödersby (s. u.).

Nachdem sich der Bau von weit in die Schlei hinausragenden Bootsanlegern, abgesehen von der genannten Anlage der WSG im Arnisser Noor, bislang auf den Bereich parallel zur Langen Straße beschränkt hat, wurde im Herbst 2005 in Arnis ein Projekt für eine neue Seebrücke diskutiert, die diesen Rahmen gesprengt hätte. Eine private Investorengruppe hatte beabsichtigt, vorgelagert vor der Anlage des Arnisser Friedhofs eine Seebrücke in die Schlei hinein zu bauen, um u. a. eine Anlegestelle für die sich wieder im Aufwind befindliche Fahrgastschifffahrt zu schaffen. Dieses zu 50 % aus öffentlichen Mitteln zu fördernde Projekt wurde vom Bürgermeister Jan Willi Degen unterstützt, jedoch im November 2005 von der Stadtvertreterversammlung abgelehnt.

Von den acht Sitzen in der Stadtvertretung haben der SSW und die Wählergemeinschaft BfA seit der Kommunalwahl 2008 je drei Sitze und die Wählergemeinschaft AWG hat zwei Sitze.

Blasonierung: „Unter goldenem Schildhaupt, darin eine liegende blaue Netznadel zwischen zwei aufrechten blauen Lindenblättern, in Blau ein einmastiges goldenes Segelschiff mit voller Besegelung, Flagge und Wimpel.“^[2]

In der Stadt gibt es heute nur noch einen dänischen Kindergarten im Gebäude der ehemaligen dänischen Schule. Die nächste Vor- und Grundschule befindet sich in Habertwedt, einem Ortsteil der Nachbargemeinde Grödersby, die weiterführenden Schulen im etwa 5 km entfernten Kappeln. Ebenfalls in Kappeln findet sich die nächste dänische Schule.

Die Schifferkirche ist evangelisch.

Arnis hat drei Segelclubs, den seit 1907 bestehenden Arnisser Segelclub e. V. (ASC) mit Sitz und Segelhafen in Kappeln, die Wassersportgemeinschaft Arnis e. V. (WSG Arnis mit Sitz am Arnisser Noor (zu Grödersby gehörend) und den örtlich ansässigen Segel-Verein Arnis (SVA).

Der Arnisser Turn- und Sportverein spielt heute nur noch eine geringe Rolle, blickt aber auf eine lange Tradition zurück.

Arnis hat einen Segelhafen im natürlichen Schutz des Noores, vier Werften und eine Seilfähre über die Schlei. Die Stadt besitzt einen Fußweg entlang des Schleiufers, auf dem sich die Halbinsel in weniger als einer halben Stunde umrunden lässt. Die Mischung aus Gärten, Werften und Anlegern für Segelboote auf der Südostseite bietet eine in dieser Form seltene städtebauliche Durchdringung von Arbeiten, Wohnen und touristischer Nutzung. Sehenswert ist die Kirche (die Fachwerkwand stammt noch aus der Zeit des Baus von 1669) und die Anlage des Friedhofs auf einer Erhebung, die sich auf den Resten einer Verteidigungsanlage (s. Schwonsburg) aus der Zeit des Erich von Pommern gründen soll. Die Lange Straße bildet die Mittelachse und zugleich den größten Reiz der Stadt, mit den gekappten Linden und den noch verbliebenen Fischerhäusern aus dem 18. Jahrhundert. Die nächste größere Stadt ist Kappeln.

In der Liste der Kulturdenkmale in Arnis stehen die in der Denkmalliste des Landes Schleswig-Holstein eingetragenen Kulturdenkmale.

Im Sommer finden das Stadtfest und das Sommerfest des DRK statt, am ersten Wochenende im September die „Speck-Regatta“, die vom Arnisser Segelclub, dem ASC, veranstaltet wird.

Die Speck-Regatta wird seit 1920 veranstaltet. Da die Wirtschaftskrise reguläre Preise für die Teilnehmer unmöglich machte, wurden damals gespendete Lebensmittel als Preise vergeben. Diese Tradition hat sich bis heute erhalten, der Sieger bekommt Speck und einen Erinnerungsteller, weitere Preise werden in der Form von Naturalien vergeben.

Die Regatta ist heute eine der wichtigsten auf der Schlei, die Zahl der teilnehmenden Boote ist von 15 im Jahr 1920 auf mehr als 100, die in verschiedenen Klassen fahren, gestiegen.

In Arnis gibt es neben Gastronomiebetrieben mehrere Gewerbebetriebe, die sich vor allem auf den Segelsport und die Schifffahrt spezialisiert haben. Einer dieser Betriebe erfüllt als produzierender Gewerbebetrieb (ohne Baubranche, Handel und Dienstleistung) mit mehr als 20 Beschäftigten die EU-Norm als Industriebetrieb (Nautische Veröffentlichung Verlagsgesellschaft mbh). Die Einkaufsinfrastruktur hat sich fast vollständig aufgelöst. Von den ehemals zwei Bäckereien ist eine zeitweilig geöffnete Verkaufsstelle übrig geblieben. Während in den 1950er Jahren Lebensmittel noch in sechs Geschäften gekauft werden konnten, reduziert sich das Angebot heute auf die Stände eines kleinen Wochenmarktes.

Von besonderer Bedeutung für den Ort sind mit jährlich rund 12.000 Übernachtungen der Fremdenverkehr und der Boots- und Schiffbau. Mit vier Werften auf 300 Einwohnern dürfte Arnis weltweit eine Rekordmarke halten. Die beiden Eberhardt-Werften sind auf die Reparatur und Wartung von Küstenmotorschiffen spezialisiert, die beiden Paulsen-Werften auf die Wartung und Reparatur von Segelbooten. Die Bootswerft Matthias Paulsen führt die Tradition des Yachtbootsbaus in Mahagoni fort, für die die frühere Werft Matthiesen & Paulsen berühmt war.

Arnis ist über die Bundesstraße 201 von Schleswig nach Kappeln oder über die Bundesstraße 199 von Flensburg nach Kappeln zu erreichen. Der nächste Bahnhof befindet sich in Süderbrarup und der nächste Flughafen in Kiel-Holtenau.

Zum Bahnhof Süderbrarup gibt es eine Busverbindung, weitere Busverbindungen bestehen nach Schleswig, Kappeln, Flensburg und Eckernförde.

Im Sommerhalbjahr verkehrt über die Schleienge nach Schwansen hinüber eine seilgeführte Motorfähre.

• Jacob Georg Christian Adler (1756–1834), Theologe und Orientalist
• Nicolaus Schmidt (* 1953), Künstler

• Deutscher Grenzverein (Hrsg): Biographie des Schiffscapitains Peter Hansen von Amalienburg bei Arnis im Herzogthum Schleswig. Deutscher Grenzverein, Flensburg 1989 (Nachdruck der Originalausgabe von 1859, Tönning).
• Walter Luth: Arnis – Kleine Stadt mit großer Vergangenheit. Druck- und Verlagshaus, Arnis 1977.
• Karl Müller: Die Schlei - Tochter der Ostsee. Rendsburg 1965, über Arnis S. 68 - 75.
• H. D. Schurdel: Die Hoheitszeichen der Stadt Arnis. Zeitschrift Schleswig-Holstein 5, 1986, S. 18 ff
• August Westphalen: Schifffahrt und Häfen von Tondern bis Brunsbüttel, von Hadersleben bis Schleswig. Ein geschichtlicher Überblick von den Anfängen bis heute. Flensburg 1971

• Stadt Arnis
• SWR2-Radiofeature über Arnis

1. ↑ Statistikamt Nord: Bevölkerung in Schleswig-Holstein am 31. Dezember 2010 nach Kreisen, Ämtern, amtsfreien Gemeinden und Städten (PDF-Datei; 500 kB) (Hilfe dazu)
2. ↑ Kommunale Wappenrolle Schleswig-Holstein