Konstruktion CAD in Malchin, Konstruktionen CAD in Malchin, Mecklenburg-Vorpommern

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CAD

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Der Titel dieses Artikels ist mehrdeutig. Für andere Bedeutungen der Abkürzung, siehe CAD (Begriffsklärung)
Ein virtuelles Bauteil in räumlicher (3D) Ansicht (CAD-Programm CATIA)
Arbeitsschritte mit CAD in Zeitraffer im CAD-Programm NX

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.

Inhaltsverzeichnis

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).

Modellierungsverfahren (nach steigender Komplexität)
Prinzip Beschreibung
Kantenmodell / Drahtmodell Es werden Körperkanten als "Drahtmodell" durch eine mathematische Beschreibung abgebildet. Bei größeren Flächen bildet ein Drahtgitter die Ansiche einer Fläche. Gedanklich spannt man ein Netz oder etwas Stoff über die Körperkanten bzw. den Stützdraht und erhält so das Flächenmodell.
Flächenmodell Die den Körper begrenzenden Flächen werden durch eine mathematische Beschreibung, zum Beispiel durch NURBS-Flächen, beschrieben. Zusätzlich wird in der Regel noch die Topologie der Flächen mit abgespeichert, das heißt, welche Fläche an welche andere Fläche grenzt.
Volumenmodell Neben den beschreibenden Flächen eines Körpers wird die Information gespeichert, auf welcher Seite der jeweiligen Fläche sich Materie befindet, das heißt die Fläche ist eine Begrenzungsfläche eines Volumens. Die Volumenbeschreibung dient zur Feststellung von Durchdringungen sowie zur Volumenbestimmung eines dargestellten Körpers.
Körpermodell Ein Volumenmodell das zusätzliche Information bezüglich des Werkstoffes und der Oberflächenbeschaffenheit hält. Ein Körpermodell besteht also aus Kanten, Flächen, dem dazugehörigen Volumen und nicht-geometrischen Informationen. Solche Modell sind auch eine Grundlage für physikalische Simulationen (Digital Mock-Up) die in vielen modernen CAD-Paketen als Modul enthalten sind.
Parametrisches Modell Hier werden geometrische Objekte, wie zum Beispiel Punkte, Linien, Kurven, Volumen, Körper und Flächen, mit ihren Bedingungen und Beziehungen zueinander assoziativ durch Parameter beschrieben. Dadurch wird der Charakter eines Modells zu einem neuen zusammengesetzten Parameter gebildet, wodurch das Modell selbst parametrisiert wird. Eine einmal konstruierte Schraube kann so, nur durch Veränderung z. B. des Parameters Gewindedurchmesser sofort beliebig große fertige Schrauben generieren. Das spart enorm Zeit, Speicherplatz und erlaubt zusätzlich effiziente (parametrierte) Normteilbibliotheken. Wesentlich wichtiger aber ist die Parametrierung im Entwicklungs- und Konzeptbereich. Dort ist es dem Konstrukteur sehr schnell möglich, ein Konzept zu modifizieren, ohne das zugrundeliegende Modell stets neu aufbauen zu müssen. Unbedingte Voraussetzung ist dabei eine saubere, fehlerfreie Parametrierung und ein logischer Aufbau der CAD-Modelle in seiner geometrischen Konstruktion durch den Benutzer bzw. Konstrukteur.
Parametrisches Modell mit Konstruktionshistorie Das Konstruktionsobjekt wird durch eine Reihe von Konstruktionsschritten (wie zum Beispiel Vereinen, Schneiden) aus Grundgeometrien wie Quader, Zylinder, Kegel, hergeleitet. Die Reihenfolge der Konstruktionsschritte sowie die geometrischen Parameter der Grundkörper werden gespeichert. Ein wesentlicher Vorteil des history-basierten Modellierens ist die hohe Flexibilität. Durch Änderungen an den einzelnen Konstruktionsschritten kann die Geometrie auch im Nachhinein vielfältig geändert werden, wenn die Konstruktionslogik der Erstellungslogik im CAD-System folgt.

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]

In diesem Artikel oder Abschnitt fehlen folgende wichtige Informationen: Hier fehlt jetzt die gesamte mittlere Datentechnik der 32-bit-Superminirechner und der Workstations (Digital Equipment Corporation, Prime Computer, Data General, Hewlett-Packard, Sun Microsystems, Apollo Computer, Norsk Data, etc.), auf denen so bedeutende CAD-Pakete wie MEDUSA und CADDS bsp. von ComputerVision liefen. Auch ME10, I-DEAS. --Jbergner 08:40, 29. Jan. 2012 (CET)
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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.

  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.


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Malchin

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Dieser Artikel behandelt die Kleinstadt in Mecklenburg-Vorpommern. Zum deutschen Landschaftsmaler und Restaurator siehe Carl Malchin.
Wappen Deutschlandkarte
53.73333333333312.78333333333310Koordinaten: 53° 44′ N, 12° 47′ O
Basisdaten
Bundesland: Mecklenburg-Vorpommern
Landkreis: Mecklenburgische Seenplatte
Amt: Malchin am Kummerower See
Höhe: 10 m ü. NN
Fläche: 94,5 km²
Einwohner:

7.977 (31. Dez. 2010)[1]

Bevölkerungsdichte: 84 Einwohner je km²
Postleitzahl: 17139
Vorwahlen: 03994, 03996
Kfz-Kennzeichen: DM
Gemeindeschlüssel: 13 0 71 092
Stadtgliederung: Kernstadt und 11 Ortsteile
Adresse der
Stadtverwaltung:
Am Markt 1
17139 Malchin
Webpräsenz: malchin.de
Bürgermeister: Jörg Lange (FDP)
Lage der Stadt Malchin im Landkreis Mecklenburgische Seenplatte
Über dieses Bild
Blick über die Altstadt von Malchin zum Steintor
Der Kummerower See bei Salem

Malchin ist eine Kleinstadt in Mecklenburg-Vorpommern im Nordwesten des Landkreises Mecklenburgische Seenplatte.

Inhaltsverzeichnis

Malchin liegt in einer Senke an der Malchiner Peene zwischen dem Malchiner See, mit dem die Stadt über den Dahmer Kanal verbunden ist, und dem von der Stadt über den Peenekanal erreichbaren Kummerower See östlich der waldreichen Mecklenburgischen Schweiz. Diese erreicht um die nordwestlichen Ortsteile Neu Panstorf, Retzow und Wendischhagen Höhen von über 120 Meter ü. NN.

Zu Malchin gehören die Ortsteile Gorschendorf, Gülitz, Retzow, Jettchenshof, Neu Panstorf, Pisede, Remplin, Salem, Scharpzow, Viezenhof und Wendischhagen.

Die slawische Fischersiedlung könnte einst den altpolabischen Namen Malochyni (abgeleitet von Maloch = klein) gehabt haben. 1215 hieß der Ort Malekin, dann ab 1247 Malechin oder daneben auch Malchyn und 1257 bereits auch Malchin.

1215 wird das Dorf Malekin urkundlich erwähnt. Ab 1220 wird durch Nikolaus von Werle die Stadt planmäßig mit rasterförmigen Straßennetz angelegt. Im Mittelpunkt des Rasters befand sich der Markt und die Kirche. Das Stadtrecht (civitas) wurde Malchin am 7. April 1236 durch Fürst Nikolaus I. verliehen. In der Gründungsurkunde heißt es, dass die Stadt „in der reichsten und schönsten Gegend des Landes an der Peene gelegen“ sei. Von der Stadtbefestigung aus dieser Zeit stehen nur noch das Kalensche Vortor und das Vortor des Steintores sowie Mauerreste und ein hoher Mauerturm, ein runder Wehrturm, der heute auch fälschlich als Fangelturm bezeichnet wird.

Die Stadtkirche St. Maria und St. Johannes entstand um diese Zeit als spätromanischer Erstbau.

1397 wurde durch den großen Stadtbrand die Stadt mit der Kirche eingeäschert. Eine neue dreischiffige gotische Backsteinkirche als Basilika entstand.

Jahrhundertelang lag die Stadt an der Grenze des Herzogtums Mecklenburg-Schwerin zu Pommern.

Nach dem Neubrandenburger Hausvertrag gehörte die Stadt zu den unter der gemeinschaftlichen Regierung verbliebenen Städten. Im Zuge der Zweiten Mecklenburgischen Hauptlandesteilung nach dem Fahrenholzer Teilungsvertrag im Jahr 1621 kam Malchin zum (Teil-)herzogtum Güstrow.

1639 lagerten während des Dreißigjährigen Krieges die Kaiserlichen, Kursächsischen und Kurbrandenburgischen Heerhaufen mit ca. 80.000 Mann in und bei Malchin. Sechzehnmal wurde die Stadt geplündert. Hunger, Pest, Verwüstung, Raub und Totschlag und somit unvorstellbare Not waren die Folge.

Nach dem Hamburger Vergleich, nach Aussterben der Güstrower Linie und nachfolgenden langjährigen Verhandlungen, wurde Malchin dem Landesteil Mecklenburg-Schwerin zugeordnet.

Im Nordischen Krieg von 1700 bis 1721 war es kaum besser. 1713 umlagerten dänische und russische Truppen die Stadt.

Im Siebenjährigen Krieg wurde die Stadt am Neujahrstag 1762 vom heute Bataillenberg genannten Hügel durch die Preußen beschossen, um die Schweden zu vertreiben.

Während der Franzosenzeit zogen am 2. November 1806 15.000 Mann der französischen Truppen mit dem Marschall von Frankreich Joachim Murat in die Stadt; auch sie plünderten.

Bereits 1764 wurde in Malchin eine Synagoge gebaut und 1835 ein größeres Gotteshaus errichtet. 1925 löst sich die jüdische Gemeinde auf. 1838 baute man eine neue Mühlenbrücke über die Ostpeene vor dem damaligen Mühlentor. 1833 entstand ein Stadtkrankenhaus auf dem Strietfeld (altes Hospital) mit einer Erweiterung von 1859. 1842 wurde das Rathaus neu und wuchtig am alten Standort gebaut und 1900 völlig umgestaltet.

Schon seit der Landesteilung Mecklenburgs von 1621 (Güstrower Reversalen und Erbvertrag) in die beiden Herzogtümer Mecklenburg-Schwerin und Mecklenburg-Güstrow tagte der Landtag des mecklenburgischen Ständestaats nach 1628 bis 1916 abwechselnd in Sternberg - also im Schwerinschen, und in Malchin - also im Güstrowschen.

Durch den so genannten Hamburger Vergleich vom 8. März 1701 wurde Mecklenburg in zwei beschränkt autonome (Teil-) Herzogtümer geteilt, ab 1815 (Teil-) Großherzogtümer - Mecklenburg-Schwerin und Mecklenburg-Strelitz -, die einen gemeinsamen Staat bildeten, seit 1755 dieselbe Verfassung hatten und - wie schon zuvor - einem gemeinsamen Landtag unterstanden. Diese landständische Verfassung in Mecklenburg galt bis 1918.

Die Versammlung der Stände waren

  • einerseits Land-, Konvokations- und Deputationstage, die der Landesherr - der Herzog - einberief,
  • andererseits Landeskonvente bzw. ritterschaftliche oder städtische Konvente, die von den Ständen selbst einberufen wurden.

Der jährlich im Herbst einberufene Landtag war das wichtigste Gremium des Landes. Selten (Krieg, Verfassung) fande darüber hinaus außerordentliche Landtage statt und ebenso selten an anderen Orten (u.a. Schwerin).
Die Landtage tagten in den jeweiligen Rathäusern von Sternberg und Malchin.

In der Gründerzeit entstanden viele Einrichtungen in Malchin. 1860 gründete Carl Julius Voss eine Wollfärberei in der Mühlenstraße. Die Firma hatte 1900 20-30 Mitarbeiter. 1862 wurde der Hafen eingeweiht. Eine Dampfschifffahrtslinie Stettin-Demmin-Malchin wurde betrieben.

1864 entstand die Eisenbahnlinie Güstrow–Malchin–Neubrandenburg. 1864 wurde der Bahnhof mit seiner - so schrieb man - schönen Empfangshalle eingeweiht. Von 1864 bis 1870 war Malchin Sitz der Verwaltung für die Großherzogliche-Friedrich-Franz-Eisenbahn. Diese befand sich in einem bahnhofsnahen, repräsentativen Gebäude, das ab 1921 das Finanzamt nutzte. Das Bahnhofshotel entwickelte sich seit etwa 1880 aus einer vorhandenen Kegelbahn.

1868 wurde das Innentor und 1872 das Vortor des gotischen Wargentiner Tores von 1331 aus Backstein abgerissen. 1879 entstand das Großherzogliche Amtsgerichts-Gebäude. Das Stadtgericht tagte zuvor im Rathaus. 1881 wurde die Stadtmühle an der Peene gebaut. 1882 gründete sich "die Fabrik", eine Zuckerfabrik in der Fabrikstraße. 1886 wurde das Kaiserliche Postamt an der Poststraße neben dem Kalenschen Tor eingeweiht. An der Peene und der alten Stadtmauer entstand ab 1890 die Brunswig-Promenade, die nach dem Kommerzienrat Brunswig benannt wurde. Das neue Stadtkrankenhaus an der Basedower Straße nahm 1893 seinen Betrieb auf. Ab 1898 entstand das Fenster- und Blechwarenwerk von Carl Reinke, ein Betrieb der 1937 um ca. 70 Mitarbeiter beschäftigte, seine Standorte in der Poststraße 6, bald darauf in der Halbtonnenstraße 7 und ab 1910 in der Wiesenstraße 6 hatte und der erst 1994 aufgegeben wurde.

1902 wurden der Wasserturm und die Maschinenhäuser vor dem Steintor gebaut und 1903 konnte die zentrale Wasserversorgung in Betrieb gehen. Daneben wurde auch die Straßenkanalisation ausgebaut.

1926 wurden die beiden Ämter Stavenhagen und Dargun zum Amt Malchin zusammengelegt. Ab 1933 gab es den Kreis Malchin. Das Landratsamtsgebäude wurde im Bauhausstil von dem Architekten Nicolai aus Rostock geplant und ab 1929 genutzt.

Während des Zweiten Weltkrieges mussten hunderte Kriegsgefangene sowie Frauen und Männer aus den von Deutschland besetzten Ländern in Malchin und Umgebung Zwangsarbeit verrichten, wobei viele starben. Gegen Kriegsende kam es zu schweren Kriegsschäden in der Innenstadt. Etwa 3/4 des alten Bestandes der Häuser wurden zerstört.

Malchin war zwischen 1952-1990 Kreisstadt des gleichnamigen Kreises, der zum Bezirk Neubrandenburg gehörte. Dieser Kreis wurde dann zusammen mit dem Kreis Altentreptow und dem Kreis Demmin zum vergrößerten Landkreis Demmin zugeordnet. Im Jahr 2005 verlor Malchin seine Amtsfreiheit und ist seitdem Sitz des Amtes Malchin am Kummerower See und in diesem Amt geschäftsführende Gemeinde.

Innenstadt und Rathaus wurden im Rahmen der Städtebauförderung seit 1991 gründlich saniert. Gegenüber vom Markt entstand auf der Grundlage eines städtebaulichen Wettbewerbs eine neue Bebauung mit Läden, Büros und Wohnungen.

Gorschendorf gehört seit dem 1. Januar 2003 zu Malchin.[2] Am 7. Juni 2009 wurde Remplin mit den Ortsteilen Neu Panstorf, Retzow und Wendischhagen nach Malchin eingemeindet[3], was die Fläche der Stadt fast verdoppelte.

Das Wappen wurde am 10. April 1858 von Friedrich Franz II., Großherzog von Mecklenburg-Schwerin festgelegt und unter der Nr. 50 der Wappenrolle von Mecklenburg-Vorpommern registriert.

Blasonierung: „In Gold zwischen zwei schwebenden roten Türmen mit je vierfach gezinnter, beiderseits abgestützter Platte und sieben (1:2:2:2) betagleuchteten Fenstern, ein hersehender, gold gekrönter schwarzer Stierkopf mit geschlossenem Maul, ausgeschlagener roter Zunge und silbernen Hörnern, überhöht von einem roten Tatzenkreuz.“

Das Wappen wurde 1994 neu gezeichnet.

  • Itzehoe (Schleswig-Holstein)
  • Szerencs (Ungarn)
  • Hesperingen (Luxemburg)
St. Johanniskirche
Rathaus
  • St. Johanniskirche, Stadtkirche als dreischiffige Basilika im Stil der Backsteingotik neu erbaut. Der 67 Meter hohe Kirchturm kann bestiegen werden.
  • Das Rathaus:
    • Das erste Rathaus stammte wahrscheinlich aus dem 14. Jahrhundert, der gotische Keller mit Kreuzgewölbe ist erhalten.
    • Das zweite Rathaus, ein zweiteiliger Bau, wurde 1745 auf dem Keller des Vorgängerbaus errichtet.
    • Das dritte Rathaus entstand 1842 durch einen umfassenden und vergrößerten Umbau mit gotisierenden und klassizistischen Formen; es hatte einen wuchtigen hervorspringenden Zinnenkranz. Im Obergeschoss befand sich der Landtagssaal. Schon 1900 wurde es weitgehend neu gestaltet und erhielt seinen Schmuckgiebel. Es wurde 1925-27 nach einem Brand neu aufgebaut. Der Rathaussaal ist mit 72 Zunftzeichen geschmückt. Der Rathausturm lässt sich besteigen und bietet viel Ausblick. Um 1996 wurde diese Gebäude wieder umfassend saniert.
  • Das Museum befindet sich in der Stadtmühle (mit Siegfried Marcus-Raum und Originalexponaten aus der Werkstätte des Erfinders), direkt an der B 104 Ortsdurchfahrt Malchin.
  • Von der einstigen Stadtbefestigung sind mehrere Teile erhalten:
    • Reste der Stadtmauer,
    • das Steintor, ein Vortor aus dem 15. Jahrhundert, welches 1893 über dem Torbogen im neogotischen Stil wieder aufgebaut wurde,
    • das gotische Kalensche Tor, ein Vortor aus dem 15. Jahrhundert am Ortsausgang nach Altkalen; das Innentor wurde 1837 abgerissen,
    • der Fangelturm (Malchin), ein Wehrturm aus dem 15. Jahrhundert, der am Ende des 16. Jahrhunderts um einen Renaissance-Giebel ergänzt wurde. Der rund 35 Meter hohe Turm, der 1996 grundlegend saniert wurde, hat seinen Namen von der einstigen Verwendung als Gefängnis.
  • Der runde Wasserturm war von 1902 bis 1980 in Betrieb.
  • Bahnhof mit historischen Betriebgebäuden.
  • Markanter Wohnturm nahe dem Bahnhof
  • Denkmal der Gefallenen von 1870/71, errichtet 1877 an der Basedower Straße (1945 teilzerstört)
  • Denkmal der Gefallenen von 1914/18, errichtet 1929 an der Parkstraße (1946 teilzerstört und umgewidmet zum VVN-Denkmal)
  • Denkmal der Gefallenen von 1914/18 des Männerturnvereins, Lindenstr.
  • Denkmal der Gefallenen von 1914/18 der Zuckerfabrik, im heutigen Gewerbegebiet (nach 1945 teilzerstört)
  • Zwei Ehrenfriedhöfe auf dem Städtischen Friedhof für Bürger der Sowjetunion, die als Soldaten, Kriegsgefangene, Zwangsarbeiter(innen) und deren Kinder im Zweiten Weltkrieg umgekommen sind
  • VdN-Ehrenfriedhof von 1979 auf dem Städtischen Friedhof an namentlich genannte Opfer des Faschismus aus der Stadt
  • VVN-Denkmal aus dem Jahre 1946 in der Parkstraße für die Opfer des Faschismus
  • Denkmal aus dem Jahre 1986 in der Basedower Straße zur Erinnerung an den sozialdemokratischen Reichstagsabgeordneten Rudolf Breitscheid, der 1944 im KZ Buchenwald ums Leben kam

In Malchin befindet sich der Sitz der Landesforstverwaltung Mecklenburg-Vorpommern. Es bestehenden Firmen wie der Futtermittelproduzenten FUGEMA und es entwickelten sich Firmen der Verarbeitung landwirtschaftlicher Produkte und für großtechnische Anlagen alternativer Energieerzeugung.

2005 ehrte die Landesregierung die Stadt mit dem Titel Wirtschaftsfreundlichste Kommune in Mecklenburg-Vorpommern.[4]

Die Stadt befindet sich an der B 104 ungefähr auf halber Strecke zwischen Teterow und Stavenhagen, ca. 42 km westlich von Neubrandenburg. Die Bahnstrecke Bützow–Szczecin führt durch den Ort. Bis 1996 führten zudem zwei weitere Strecken nach Dargun beziehungsweise nach Waren. Der Hafen Malchin verfügt mit der Peene über einen Anschluss an das europäische Wasserstraßennetz.

  • Siegfried Marcus (1831-1898), Erfinder und Automobilpionier
  • Cordula Wöhler (1845-1916), Dichterin, Verfasserin von Kirchenliedern. Späterer Ehename Cordula Schmid; Pseudonym:Cordula Peregrina
  • Fritz Greve (1863-1931), Mecklenburger Porträt-, Landschafts- und Kirchenmaler
  • Thomas Doll (* 1966), Fußballspieler und -Trainer
  • Martin Lehmann (* 1973), deutscher Chordirigent
  • Joachim Christian Timm (1734-1805), Ratsapotheker und Botaniker
  • Michael und Norbert Böttcher und Rosmarie Schöder: Malchin; Ein historischer Rückblick in Bildern mit Sonderteil Remplin, Selbstverlag Gebrüder Böttcher, Malchin 1998
  1. Mecklenburg-Vorpommern Statistisches Amt – Bevölkerungsentwicklung der Kreise und Gemeinden 2010 (PDF; 522 kB) (Hilfe dazu)
  2. StBA: Änderungen bei den Gemeinden Deutschlands, siehe 2003
  3. StBA: Änderungen bei den Gemeinden Deutschlands, siehe 2009, 2. Liste
  4. Regierungsportal


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