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.

Der Name leitet sich etymologisch von Kapelle ab, weil hier, auf dem hohen Schleiufer bereits im 14. Jahrhundert eine Kapelle stand. Kappeln war jahrhundertelang ein Fischerdorf und erwehrte sich mühsam der von den Herren des Guts Roest beanspruchten Leibherrenschaft. Seit Ende der 1950er Jahre lebte Kappeln zu einem großen Teil von dem damals neu eingerichteten Marinestützpunkt Olpenitz und den damit verbundenen Einrichtungen der Deutschen Marine. Heute hat Kappeln vor allem touristische Bedeutung und ist wie schon seit Ende des Ende 19. Jahrhunderts Hauptort der östlichen Schleiregion.

Als Standort für industrielle Fertigung hat die Stadt seit den 70er Jahren des 20. Jahrhunderts mehrere wichtige Betriebe (unter anderem Bekleidung) verloren. Die ehemalige Nestlé-Fabrik wird als Cremilk weitergeführt.

Kappeln versuchte sich in den letzten Jahren auch als Kulturstadt zu profilieren. Besonders die im Schleimuseum ausgestellte Sammlung der Stadt Kappeln ist in diesem Zusammenhang zu nennen. Auch vergibt die Stadt seit 1991 in Zusammenarbeit mit dem Schleswig-Holsteinischen Heimatbund jährlich den mit 2500 Euro dotierten Niederdeutschen Literaturpreis für herausragende Leistungen im Bereich der niederdeutschen Sprache.

Partnerstädte sind Fåborg (Dänemark, seit 1984) und Ustka (Polen, seit 1991).

Kappeln wurde erstmals 1357 urkundlich erwähnt. 1406 kam die Stadt zum Domkapitel der Stadt Schleswig und 1533 zum Adelsgut Roest. Kappeln war anders als die freien Bauern im übrigen Angeln einem Gutsherren unterworfen. 1666 versuchte der Gutsherr Detlef von Rumohr, die Einwohner des inzwischen zu einem wohlhabenden Handelsplatz herangewachsenen Orts zu Leibeigenen zu machen. Daraufhin verließen im folgenden Jahr 64 Familien und damit ein Großteil der Einwohner den Ort und gründeten weiter südlich auf einer Landzunge in der Schlei die Siedlung Arnis.

1799 wurde die Leibeigenschaft durch Landgraf Carl von Hessen aufgehoben. Carl von Hessen war königlich-dänischer Statthalter in den Herzogtümern Schleswig und Holstein und inzwischen Besitzer von Gut Roest. Im Jahr 1807 kaufte der dänische König Christian VII. Kappeln, das fortan einen eigenen Gerichts- und Verwaltungsbezirk bildete. 1842 erhielt der Ort den Status eines Fleckens. Flecken waren schleswigsche Minderstädte. Eine überregionale Bedeutung erhielt Kappeln 1846, als es die uneingeschränkte Fleckengerechtigkeit bekam und damit Gerichtsort wurde. Nach Beendigung des 1. Schleswigschen Kriegs wurde der Angelner Güterdistrikt aufgelöst und die Kappelner Harde gegründet. Das Herzogtum Schleswig war wie das übrige Skandinavien in mehrere Harden eingeteilt. Nach der Annexion Schleswig-Holsteins durch Preußen 1867 (nach dem Deutsch-Dänischen Krieg) wurde die preußische Ordnung eingeführt. 1870 erhielt Kappeln Stadtrechte.

Einer These zufolge verhinderten 1881 Kappelner Schiffer, dass die Bahnstrecke Kiel–Flensburg über die Stadt geführt wurde, was inzwischen jedoch als Legende angesehen wird ^[2]. Doch 1885 wurde die Stadt Endpunkt der Flensburger Kreisbahn, die Kappeln mit dem nördlichen Angeln und Flensburg verband. Es folgten die Schleswiger Kreisbahn und die Eckernförder Kreisbahn, die den Ort mit Schleswig und Eckernförde verbanden. 1910 bekam die Stadt ein Wasserwerk, das von Jacob Moser finanziert worden war, der dafür die Ehrenbürgerschaft erhielt. Um das Andenken seines Vaters, des Kaufmanns Moses Jacob Moses zu ehren, förderte er außerdem den Bau des (alten) Kappelner Krankenhauses ^[3]. Der wirtschaftliche Aufschwung Kappelns in der Zwischenkriegszeit spiegelt sich im Bau einer Drehbrücke 1927 ^[4] und in der Errichtung des großen, auch heute noch stadtbildbeherrschenden mit Klinker verkleideten Stahlbeton-Getreidespeichers am Hafen 1936 ^[5]. Nach dem Krieg wurde das alte Wasserwerk von 1910 zu klein für die infolge des Zustroms von Flüchtlingen stark gestiegene Bevölkerungszahl, es wurde ein neues, größeres gebaut ^[6].

1972 wurde die letzte Eisenbahnverbindung nach Süderbrarup eingestellt. Auf der Strecke verkehrt heute noch die Angelner Museumsbahn. Einen regulären Bahnanschluss gibt es nicht mehr. Der nächstgelegene Bahnhof ist Süderbrarup. 1974 wurden Kopperby und Mehlby nach Kappeln eingemeindet. Nach Eingemeindung von Olpenitz wurde Kappeln in den 1970er Jahren Marinestützpunkt. Mitte der 70er Jahre kam es in Kappeln nach Flensburger Vorbild zu verkehrstechnisch begründeten Sanierungsmaßnahmen im Altstadtbereich, die zu Verlusten an Altbausubstanz führten. An Stelle des alten Rathauses und des Alten Ratskrugs trat Architektur in Betonbauweise ^[7]. 2002 wurde die Drehbrücke von 1927 durch eine Klappbrücke ersetzt. Das Amtsgericht Kappeln wurde 2007 geschlossen, in das Gebäude zog die Polizei ein.

Im Juni 2006 wurde der erst in den 1950er Jahren gebaute Marinestützpunkt Olpenitz offiziell geschlossen. Dort waren Schnellboote und Minensuchboote stationiert; zeitweise hingen bis zu 4000 Arbeitsplätze von ihm ab. Die Infrastruktur Kappelns (unter anderem Schulangebot, Kindergärten) ist auf 10.000 Einwohner ausgelegt und kann nach Aussage des Bürgermeisters Feodoria (CDU) ohne Nachfolgeprojekte für den Hafen und die Einrichtungen der Marine nicht gehalten werden. Seit 2004 befinden sich neben kleineren Vorhaben zur Konversion der ehemaligen Marineflächen zwei größere Projekte in der Planungsvorbereitung: ein ursprünglich als Paralympisches Zentrum geplanter Umbau des Areals der früheren Marinewaffenschule im Ortsteil Ellenberg und ein touristisches Zentrum Port Olpenitz im Gebiet des früheren Marinehafens Olpenitz.

Nachdem der erste Anlauf für das paralympische Zentrum durch einen niederländischen Investor seit Dezember 2006 trotz Zusagen des Wirtschaftsministers über eine Förderung von 6,8 Millionen Euro nicht realisiert wurde, hat die Stadt Kappeln im November 2011 einer Hamburger Gesellschaft den Zuschlag als Investor und Entwickler des Geländes gegeben. Geplant ist nunmehr eine Mischung aus "Freizeit, Gewerbe, Ferienwohnungen, vielleicht auch Hotel und Yachthafen".^[8]

Anstelle des ausgedienten Marinenhafens ist der Bau eines Ferienparks (Port Olpenitz) durch einen privaten Investor zwar begonnen worden, seit Herbst 2011 aber ins Stocken geraten. Der Kaufvertrag zwischen der Bundesanstalt für Immobilienaufgaben und der Port Olpenitz GmbH war am 20. Oktober 2006 unterzeichnet worden. Laut Wirtschaftsminister Dietrich Austermann (CDU) wollte diese Gesellschaft mit 500 Millionen Euro das größte Tourismusprojekt an der gesamten Ostseeküste bauen – mit einer Insel- und Lagunenstadt im ehemaligen Marinehafen. An dieses Projekt knüpft die Stadt Kappeln große Hoffnungen, um den Tourismus als wirtschaftliche Grundlage weiter auszubauen. Hinter dem inzwischen insolventen Investor steht unter anderem eine börsennotierte US-amerikanische Immobiliengesellschaft. Ende 2008 wurde mit der Bauvorbereitung begonnen. Eine schnelle Umsetzung scheiterte aber durch Konflikte der Planung mit dem Umwelt- und Naturschutz. So ist der Nehrungshaken zur Lotseninsel Schleimünde hin in seinem derzeit unbebauten Bereich als zukünftige Naturschutzfläche sichergestellt worden und darf dabei nicht mehr verändert werden ^[9].

Nachdem langen Streitigkeiten (z.B. am 12. März 2009 vor dem Oberverwaltungsgericht in Schleswig um den von der Stadt Kappeln aufgestellten Bebauungsplan) konnte schließlich Ende 2009 eine Einigkeit über den Bebauungsplan erzielt werden.^[10] Am 9. Oktober 2009 konnte der eigentliche Bau des Feriendorfs auf dem ehemaligen Marinehafengelände beginnen. Nach Fertigstellung erster Häuser und neuer Aufspülungen in den Jahren 2010 und 2011 für den zukünftigen Yachthafen musste die Port Olpenitz GmbH nach langen Konflikten im Gesellschafterkreis aber schon am 19. Oktober 2011 Insolvenz anmelden.^[11]

Blasonierung: „In Silber, beiderseits begleitet von je drei blauen, zueinander gekehrten Heringen, der heilige Christophorus in Vorderansicht, barhaupt, mit rotem Mantel und silbernem Bart, die nackten Beine in abwechselnd blauen und silbernen Wellen verschwindend, in der rechten Hand einen astförmigen, naturfarbenen Stab, mit der linken den Jesusknaben, der die rechte Hand segnend erhebt, und mit der linken die Weltkugel in Gold auf seinem linken Knie umfasst, auf seinen Schultern haltend.“^[12]

Christophorus war der Schutzheilige von Reisenden, die einen Fluss oder eine Förde zu überqueren hatten, wie das bei Kappeln, das jahrhundertelang ohne Brücke auskam, oft der Fall war. Deshalb dreht er sich als Wetterfahne auf dem Turm der Nikolaikirche, und in ihrer Eingangshalle steht er, geschnitzt von dem Oberammergauer Bildschnitzer Andreas Lang, eine Bürgerstiftung aus dem Jahr 1934.

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

• Einzigartig ist der Heringszaun in der Schlei aus dem 15. Jahrhundert, eine Art sehr großer Reuse, letzter Zeuge einer früher in Europa verbreiteten Fischfangmethode.
• Museumshafen und Schleimuseum sind der Geschichte von Seefahrt und Fischfang in und um Kappeln gewidmet.
• Die spätbarocke St. Nicolaikirche wurde 1789–93 nach Plänen von Johann Adam Richte', einem Schüler von Ernst Georg Sonnin, erbaut. Sie enthält drei aus der Vorgängerkirche von 1424 übernommene Ausstattungsstücke: Ein nur torsohaft erhaltenes kleines Holzkruzifix aus dem 13. Jahrhundert, das bereits in der Kapelle gehangen haben könnte, der Kappeln seinen Namen verdankt, ein Retabel von Hans Gudewerth dem Jüngeren, dem Eckernförder Meister des so genannten Knorpelbarock aus dem Jahr 1641, sowie das Epitaph für Detlef von Rumohr, der als Statthalter von Rügen 1678 in der Schlacht von Warksow fiel.
• Das Angelner und Schwansener Ufer der Schlei sind durch eine Klappbrücke verbunden, die sich tagsüber stündlich jeweils zur Dreiviertelstunde für den Schiffsverkehr öffnet. Sie ersetzte 2002 eine Drehbrücke, die ihrerseits 1927 eine Pontonbrücke aus dem 19. Jahrhundert ersetzt hatte.
• Die Holländermühle Amanda – als Sägewerkbetrieb 1888 gebaut und mit einer Höhe von 30 m die höchste Windmühle Schleswig-Holsteins – enthält heute ein Trauzimmer und die Touristinformation. Von ihrer öffentlich zugänglichen Galerie aus hat man einen guten Rundblick über Kappeln und Ostangeln.

• Klaus-Harms-Schule, Gymnasium
• Gemeinschaftsschule Kappeln
• Grund- und Hauptschulen:
  • Gorch-Fock-Schule mit Außenstelle Habertwedt
  • Kaj Munk-Skolen
• H.C.Andersen-Schule, Förderschule
• Berufliche Schulen Schleswig-Flensburg/Außenstelle Kappeln

In Kappeln ansässige Sportvereine sind:

• Judo- und Karateverein TOKAIDO Kappeln e. V. (von 1975)
• Turn- und Sportverein Kappeln von 1876 e. V.
• Schachclub "Schleispringer" Kappeln von 1980 e. V.
• Rudervereinigung Kappeln
• DLRG Kappeln e. V.
• Schützenverein Kappeln von 1880 e. V.
• Tanzclub Kappeln e. V.
• SV Kopperby e. V.
• Kappelner Tennis Club e. V.

Der Verein Sozial-Forum e.V. ist Mitglied im Landesverband des diakonischen Werkes Schleswig-Holstein. Er kümmert sich mit Beratungsangeboten um Kinder, junge Menschen und Familien in der Region.

Kappeln hat zwei evangelisch-lutherische (die Nikolaikirche und die Auferstehungskirche), eine katholische (St. Marien, Pfarrkirche), eine dänische, eine neuapostolische und eine evangelisch-freikirchliche (baptistische) Kirchengemeinde.

An die jüdische Familie Eichwald, die in der Mühlenstraße ein Textil- und Schuh-, später auch ein Zigarrengeschäft betrieb und die bis auf drei Kinder von Nazis entrechtet, deportiert und ermordet wurde, erinnern sieben Stolpersteine vor der Mühlenstraße 36, der Eichwald-Platz ^[13] sowie ein von Schülern der Gorch-Fock-Schule initiierter Gedenkstein auf dem Kappelner Friedhof.^[14]

Kappeln besitzt in der Saison an Sonntagen Bahnanschluss mit der Museumsbahn Angeln-Bahn über die ehemalige Bahnstrecke Schleswig-Altstadt–Kappeln der ehemaligen Schleswiger Kreisbahn nach Süderbrarup. Die Anschlussstrecke Süderbrarup-Schleswig ist nur noch teilweise als Rad- und Fußweg erhalten. Am Kappelner Bahnhof endeten auch Bahnlinien der Flensburger Kreisbahn (bis 1952) und der Eckernförder Kreisbahnen (bis 1958).

In Kappeln beginnen bzw. enden die Bundesstraßen 199, 201 und 203.

Als bekanntes Volksfest zu Christi Himmelfahrt haben sich die Kappelner Heringstage etabliert. Alljährlich im August oder September findet ein Hafenfest statt. In unregelmäßigen Abständen feiert die frühere Türkengilde, heute Junge-Leute-Gilde, ihren legendären Ursprung im 17. Jahrhundert: Detlef von Rumohr sei bei Kämpfen um die Insel Korfu in türkische Gefangenschaft geraten. Ursprung der Gilde soll die Willkommensfeier sein, die ihm von den in Kappeln verbliebenen Bürgern ausgerichtet wurde, als er aus der Gefangenschaft nach Gut Roest zurückkehrte.^[15] Nach einer anderen Version ^[16] haben zuvor sogar zwei Kappelner Schiffer den Gutsherrn befreit, indem sie dem Sultan einen Beutel mit Gold übergaben, das die Bürger Kappelns für diesen Zweck gesammelt hatten.

• Jacob Moser (1839–1922), Unternehmer, Zionist und Philanthrop
• Katharina Petersen (1889–1970), Hochschullehrerin
• Jan Laß (1890–1958), norddeutscher Landschaftsmaler
• Karl Eduard Claussen (* 1930), Politiker (CDU)

• Gerda Schmidt-Panknin (* 1920), Malerin, lebt in Kappeln

• 1909: Jacob Moser
• 1917: Peter Kruse
• 1955: Emanuel Bonnevie-Lorenzen
• Ludwig Hinrichsen

Ein Modell der Stadt im Maßstab 1:50 steht in dem Freizeitpark Tolk-Schau nahe dem an der B201 gelegenem Dorf Tolk. Die Stadt Kappeln und ihre Umgebung sind seit Jahren Drehorte der Vorabendserie Der Landarzt im ZDF. In der Serie heißt der Ort Deekelsen, die Titelrolle spielt zurzeit Wayne Carpendale. Den Bahnhof Deekelsen freilich sucht man in Kappeln vergeblich: Es ist der für die Filmaufnahmen umbeschilderte Bahnhof von Süderbrarup.

• Kappeln sechshundertfünfzig Lesebuch, herausgegeben vom Heimatverein Angeln 2007, darin insbesondere Uwe Albrecht und Hans Günter Andresen: Altstadt-Erneuerung in Kappeln – Gedanken zur Wahrung eines charakteristischen Kleinstadtbildes, Nachdruck aus dem Heimatjahrbuch 1977. ISBN 3-7793-6918-4

• Wetterfahne auf der Nikolaikirche

• Nordhafen, links der Getreidespeicher von 1936

• Die Klappbrücke über die Schlei, offen

• Die Klappbrücke über die Schlei, geschlossen

• Der Deekelsenplatz – sein Name ein Tribut an die beliebte Fernsehserie Der Landarzt.

• Bahnhof Kappeln

• Hafenanlagen des Marinestützpunkt Olpenitz

• Gedenkstein des Marinestützpunkt Olpenitz

• Gedenktafel für den Vater von Jacob Moser, heute im Haus der Diakonie.

• Die bronzenen Heringe, vielfach ins Pflaster eingefügt, sind mit dem Namen des Erwerbers signiert.

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. ↑  Carsten Tech: Warum die Bahnlinie Kiel-Flensburg nicht über Kappeln ging - eine ostangelner Legende. In Jahrbuch des Heimatvereins der Landschaft Angeln. 2008, S. 105.
3. ↑ Bernd Philipsen: Jacob Moser, Unternehmer – Philanthrop, Weggefährte Theodor Herzls. Hentrich & Hentrich, Teetz und Berlin, 2007
4. ↑ Hans-Peter Wengel: [http://www.stadt-kappeln.de/media/custom/1760_113_1.PDF?1261576202 Die "neue" Drehbrücke über die Schlei in Kappeln.] Stadtarchiv Kappeln, 2002, abgerufen am 28. Januar 2012 (PDF). 
5. ↑ Hans-Peter Wengel: Der Silo der Getreide AG. Stadtarchiv Kappeln, 2006, abgerufen am 28. Januar 2012 (PDF). 
6. ↑ Hans-Peter Wengel: Das Wasserwerk der Stadt Kappeln. Stadtarchiv Kappeln, 2007, abgerufen am 28. Januar 2012 (PDF). 
7. ↑ "Ein unverzeihliches Kapitel in Kappelns baulicher Entwicklung," Anders/Andresen in: Lesebuch S. 351 und passim
8. ↑ Schleibote vom 19. November 2011, sh:z Schleswig-Holsteinischer Zeitungsverlag
9. ↑ Schleibote vom 27. Juni 2008, sh:z Schleswig-Holsteinischer Zeitungsverlag
10. ↑ Schleibote vom 10. Oktober 2009, sh:z Schleswig-Holsteinischer Zeitungsverlag
11. ↑ Schleibote vom 20. Oktober 2011, sh:z Schleswig-Holsteinischer Zeitungsverlag
12. ↑ Kommunale Wappenrolle Schleswig-Holstein
13. ↑ Berd Philippsen: Kappeln an der Schlei - Stolpersteine. Stadt Kappeln, 20. August 2004, abgerufen am 28. Januar 2012. 
14. ↑ Bernd Philipsen: Zwischen Integration und Deportation. Das Leben und die Leidensgeschichte der jüdischen Familie Eichwald in Kappeln. In: Jahrbuch des Heimatvereins der Landschaft Angeln 1999, S. 115–165. Derselbe: "Wenn wir die Ehefrau reinlassen, ist das Risiko groß, auch den Mann zu bekommen." In: Jahrbuch des Heimatvereins der Landschaft Angeln 2005, S. 75–83
15. ↑ Dr. J. Nagel: Junge Leute Gilde zu Kappeln - Geschichte. Abgerufen am 28. Januar 2012. 
16. ↑ Henning von Rumohr in: Schlösser und Herrensitze in Schleswig-Holstein und Hamburg, S. 38f. Verlag Wolfgang Weidelich, Frankfurt am Main 1963

• Gemeinsame Webseite der Stadt Kappeln und des Touristikvereins Kappeln/Schlei e. V.
• Fotochroniken aus Kappeln