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.

Tönning liegt in der Eider-Treene-Niederung direkt am Ufer der Eider, dem nach der Elbe größten Fluss in Schleswig-Holstein. Bei Tönning geht die Untereider in den eigentlichen Mündungsbereich, den Purrenstrom über. Die Stadt ist die größte Stadt der Halbinsel und frühere Kreisstadt des ehemaligen Landkreises Eiderstedt und liegt sowohl an der Grenze zu Dithmarschen im Süden als auch nahe dem nordfriesischen Festland im Norden, zu dessen Landkreis es heute gehört. Die Eider war als Grenze zwischen Schleswig und Holstein jahrhundertelang auch die zwischen dem Heiligen Römischen Reich und Dänemark. Tönning war also sehr lange eine dänische Grenzstadt, auch wenn dies bis ins 18./19. Jahrhundert nur eine untergeordnete Rolle spielte, da die grenzüberschreitende und wechselnde Herrschaft des dänischen Königs und verschiedener schleswig-holsteinischer Adelshäuser praktisch von weit größerer Bedeutung waren.

Mit zum Stadtgebiet gehört das Naturschutzgebiet Katinger Watt, welches durch den Bau des Eidersperrwerks entstanden ist, es ist das einzige etwas größere Waldgebiet der schleswig-holsteinischen Marsch.

Die Tönningharde (Tunnighen haeret (Harde))^[2] wurde erstmals 1187 erwähnt. Sie war Teil der Uthlande. Bereits 1186 wird die künftige St. Laurentius-Kirche gegründet. Man weiß, dass Bischof Waldemar in diesem Jahr von dem Ort die an die Kirche zu leistenden Zehnten forderte. 1414 brannten die Dithmarscher Tönning nieder.

In den Jahren 1580 bis 1583 entstand unter Herzog Adolf von Schleswig-Holstein-Gottorf das Tönninger Schloss. Adolf war erster Herzog des neu gegründeten Herzogtums Schleswig-Holstein-Gottorf, im Rahmen dessen baute er das Schloss vor Husum und etwas später das prächtigere Tönninger Schloss.

Tönnings Blüte als Stadt begann, als Einwanderer aus den Niederlanden für einen starken wirtschaftlichen Aufschwung in den Dreilanden sorgten. Sie führten vor allem die Käseproduktion im großen Stil ein; Tönning wurde wichtigster Ausfuhrhafen. Im Rekordjahr 1610 gingen drei Millionen Pfund Käse durch den Tönninger Hafen. Im Schnitt der Jahre 1607 bis 1624 waren es 2,7 Millionen Pfund jährlich.

Die Kleinstadt Tönning (Stadtrecht seit 1590) war Gerichtsort für den Ostteil Eiderstedts, ab 1630 tagte hier auch die Eiderstedter Landesversammlung. Herzog Adolf von Schleswig-Holstein-Gottdorf baute die Verkehrswege aus. Während Tönning aus dem Hinterland vorher nur über Kleiwege erreichbar war, die bei Nässe unpassierbar wurden, baute er kleinere Kanäle nach Garding (Süderbootfahrt von Garding nach Katingsiel mit Abzweig nach Tönning) und nach Tetenbüll (Norderbootfahrt), während gleichzeitig bessere Entwässerungstechniken in der Gegend die Erträge der Landwirtschaft verbesserten. Im 17. Jahrhundert passierten jährlich 60.000 Pfund Weizen den Hafen, dazu kamen größere Mengen lebender Tiere, Fleisch und Wolle.

Der Hafen wurde 1613 in seiner heutigen Form gegraben. Er bot einen Anlegeplatz für die Schiffe, die Eiderstedts landwirtschaftliche Produkte nach ganz Westeuropa brachten.

Die Burchardiflut 1634 zerstörte 15 Gebäude und vernichtete 34 Menschenleben. Aber schon 1644 hatte sich die Stadt erholt. Tönning war von 1644 bis 1675 und erneut von 1692 bis 1714 Festungsstadt. Nach den Erfahrungen des Dreißigjährigen Krieges baute der Gottorfer Herzog Friedrich III. Tönning zur Festungsstadt aus. Unter Aufwendung von 30 Tonnen Gold wurden regelmäßige Bastionen sowie mehrere „bombensichere“ Gewölbe erbaut und die Festung mit drei Toren, dem Oster-, Norder- und Westertor versehen. Im Süden bildete der Eiderstrom sowohl Tor als auch Abwehr. Der eigentliche Sitz der Gottorfer in Gottorf lag entlang des großen Heerwegs durch Schleswig-Holstein und war so bei jeder kriegerischen Auseinandersetzung stark gefährdet. Erste Planungen, eine Ausweichresidenz auf der Insel Strand zu bauen, zerschlugen sich, als diese bei der Zweiten Groten Mandränke im Meer versank.

Noch im Dreißigjährigen Krieg zog Herzog Friedrich III. nach Tönning und begann die Stadt zur Festung auszubauen. Zusammen mit der Rödemiser Schanze im Norden, Tielener, Sorgen- und Holmer Schanze im Osten sowie der südlich gelegenen Hamhus entstand so eine umfangreiche Festungsanlage. Sowohl das Herzogtum als auch die Bewohner Eiderstedts und der verbündete schwedische König zahlten den Bau der Festung.

Die dänischen Truppen von König Friedrich III. belagerten die Festung 1659 im Rahmen eines weiteren Krieges mit den Gottorfern, konnten sie aber nicht erobern. 1675 gelang dem König allerdings den Gottorfer Herzog und Sohn Friedrichs Christian Albrecht zeitweise aus seinem Herzogtum zu vertreiben und Herrscher von Schleswig und Holstein zu werden. Im selben Jahr schleifte er die Festung.

Nachdem Christian Albrecht mit Hilfe des deutschen Kaisers und europäischer Verbündeter wieder sein Herzogtum zurückerhielt, baute er die Festung 1692 wieder auf. Er ließ die Zahl der Bastionen von ursprünglich neun auf elf erhöhen und verpflichtete erfahrene schwedische Festungsbauer unter der Leitung des Schweden Zacharias Wolf, der danach auch Festungkommandant wurde.

Im Großen Nordischen Krieg zwischen Schweden und Gottorf auf der einen und Dänemark, Russland, Polen und Sachsen auf der anderen Seite spielten sich die entscheidenden Schlachten im Gottorfer Raum in Tönning ab. 1700 marschierte der dänische König Friedrich IV. mit 14000 Mann im Herzogtum Holstein-Gottorf ein. Am 22. April 1722 wurde die Festung Tönning eingeschlossen. Sie wurde in dieser Zeit von mehreren tausend Artilleriegeschossen getroffen, die große Verwüstungen anrichteten, konnte aber gehalten werden, bis der schwedische Einmarsch in Gottorf sie am 2. Juni 1700 befreite.

Im Februar 1713 nahm Zacharias Wolf die flüchtenden schwedischen Truppen von Magnus Stenbock in der Festung auf, die vor den Truppen der Dänen, Russen und Sachsen Schutz suchten, nachdem sie die Dänen am 20. Dezember 1712 bei der Schlacht von Gadebusch geschlagen hatten. Zusätzlich zur regulären Besatzung von 1.500 Mann zogen 11.000 Schweden mit 1.000 Pferden und sonstigem Anhang in die Stadt ein. Insgesamt 22.000 Menschen sollen sich zu dieser Zeit auf dem Quadratkilometer der vollkommen unvorbereiteten Festung befunden haben. Da es für so viele Menschen kaum Vorräte gab und schnell Seuchen ausbrachen, kapitulierte Graf Stenbock relativ schnell. 1713 kapitulierte das schwedische Heer, dass die Festung verließ. Die Festung Tönning wurde weiterhin belagert, da sich Dänemark und Gottorf weiterhin im Krieg befanden. Größere Schäden wie bei der ersten Belagerung entstanden aber mangels Artilleriebeschuss diesmal nicht. Erst 1714 gingen die Vorräte auch für die wesentlich kleinere reguläre Bevölkerungszahl zu Ende, so dass Zacharias Wolf die Festung aufgab. Gottorf war damit militärisch chancenlos gegen den dänischen König. Dieser wurde infolge des Krieges wieder Herzog von Schleswig und begrenzte den Einfluss der Gottorfer auf Holstein.

Der dänische König ließ danach die Festung schleifen und dabei auch das Tönninger Schloss abreißen.

Ein ehemaliger Speicher, das große Packhaus aus dem Jahr 1783, erinnert an die Zeit des Eider-Kanals, der am 18. Oktober 1784 mit einer Probefahrt es Seglers Rendsburg eröffnet wurde.^[3] Der zwischen Rendsburg und Kiel gebaute Kanal verband über die Eider erstmals die Nordsee mit der Ostsee über eine Verbindung, die für Seeschiffe passierbar war. Tönning als ein Binnenhafen vor der offenen Nordsee profitierte durch Schiffe, die hier anlegten, und sich für die weitere Fahrt durch die Nordsee oder den Kanal und die Ostsee ausrüsteten. Unmittelbar im Anschluss an den Kanalbau entstanden eine Lohgerberei, eine Reepschlägerei, Stärkefabriken, zwei Brauereien und eine Ziegelei. Die Tönninger Händler selbst besaßen zwar keine Schiffe, waren aber erfolgreiche Schiffsaufkäufer und -makler.

Eine kurze Blüte erlebte die Stadt während der Elbblockade durch die Briten und der folgenden Kontinentalsperre Napoleons. Tönning lag im neutralen Dänemark und war so nicht von der Kontinentalsperre betroffen. Zwischen 1803 und 1807 landete der gesamte für Hamburg bestimmte Verkehr in Tönning, wo ihn die Kaufleute über Land weitertransportierten. Ab 1805 nutzte auch die Niederländische Ostindien-Kompanie den Kanal und den Hafen für ihre Transporte nach Kopenhagen und in den Ostseeraum. Die Stadt selbst musste sich erst auf diesen Ansturm vorbereiten. P. A. Nemnich beschrieb die Stadt 1805:^[4] Es fehlte an allem. Große Kosten wollte man für einen mutmaßlichen Augenblick nicht verwenden. Die Empfänger der Güter in Hamburg schrien laut über die Unordnung, Verwahrlosung und Verderb der Waren, Veruntreuung und Verschlimmbesserung des Transportes.

Handelsherren aus ganz Europa kamen nach Tönning, der Hafen wurde für wenige Jahre eine der wichtigsten Häfen an der kontinentaleuropäischen Nordseeküste. Das Packhaus, das zusammen mit dem Eiderkanal entstand, beherbergt heute unter anderem die umfangreiche historische Sammlung der Gesellschaft für Tönninger Stadtgeschichte. 1867 wurde in Tönning ein Amtsgericht errichtet, das bis 1974 bestand.

• Der alte Hafen heute
• Der historische Hafen bei Hochwasser von Südwesten gesehen

• … und bei Niedrigwasser

• Blick zum Nordkai des alten Hafens

• Häuserzeile am Nordwestkai vom Ende des 18. Jahrhunderts

• Das große Packhaus von 1783 erinnert an die Zeit des Eiderkanals.

• Das Schifferhaus von 1625 ist heute ein Schullandheim und Versammlungshaus des Südschleswigschen Vereins.^[5]

• Der Pegel am Alten Hafen von Tönning zeigt den Wasserstand diverser Sturmfluten.

Tönnings Stellung als wichtiger Durchgangshafen endete, als 1895 der Kaiser-Wilhelm-Kanal (heute: Nord-Ostsee-Kanal) eröffnet wurde, der die Schiffe über die südlicher gelegene Elbe und nicht mehr die Eider in die Nordsee führte.

Mit der Fertigstellung des Eidersperrwerks 1972 verlor der historische Hafen Tönning seine Bedeutung als Fischereihafen, da fast alle Fisch- und Krabbenkutter dorthin verlegt wurden. Der dortige Fischereihafen befindet sich aber auch auf Tönninger Stadtgebiet. Während die Rolle des Hafens immer mehr zurückging, etablierte sich der Tourismus als neues ökonomisches Standbein der Stadt.

Seit dem 1. Januar 2010 bildet Tönning eine Verwaltungsgemeinschaft mit dem Amt Eiderstedt, das die Verwaltungsgeschäfte für die Stadt mit durchführt.

• 1839-1843 Friedrich Wolfhagen (* 1777; † 1846)
• 1945–1946: Anton Schömer
• 1946–1960: Heinrich Christensen
• 1960–1978: Rolf Pankuweit (CDU)
• 1978-1997: Gerhard Bittner
• seit 1997: Frank Haß (parteilos)

Von der 20 Sitzen in der Stadtvertretung hat die CDU seit der Kommunalwahl 2008 sieben Sitze, die SPD fünf und der SSW und die Wählergemeinschaft AWT haben je vier Sitze.

Blasonierung: „In Rot auf blau-silbernen Wellen im Schildfuß schwimmend eine liegende goldene Tonne, auf der ein schwarzbewehrter silberner Schwan mit erhobenen Flügeln steht.“^[6]

Das Wappen beruht auf der Sage, dass Tönning an der Stelle gegründet wurde, wo ein auf einer Tonne stehender Schwan an Land getrieben wurde.

Partnerstadt von Tönning war bis Ende 2006 Skærbæk Kommune in Dänemark. Durch eine Umstrukturierung der Verwaltungseinheiten in Dänemark wurde die Städtepartnerschaft aufgelöst.

Zurzeit besteht für Tönning keine Städtepartnerschaft.

Die Stadt ist über die Bahnstrecke Husum–Bad St. Peter-Ording an das Eisenbahnnetz angeschlossen. Die Bahnlinie wird von der Regionalbahn Schleswig-Holstein betrieben und bietet stündliche Verbindungen sowohl in Richtung Bad St. Peter-Ording als auch nach Husum. Diese Bahnstrecke von Flensburg nach Tönning wurde von der englischen Firma Morton Peto gebaut, um Schlachtvieh aus dem seinerzeit dänischen Landesteil Schleswig nach England zu transportieren. Nach Annexion Schleswigs durch Preußen 1866 wurde die Strecke umgebaut und seit Anschluss Husums an die Marschbahn hat sie die Funktion als Zubringerstrecke übernommen.

Den Hafen, einst Tönnings wirtschaftliche Lebensader, betreibt heute ein Segelverein, bis auf wenige Fischkutter ist er ein reiner Sportboot- und Freizeithafen geworden.

Die Bundesstraße 5 verläuft auf einer Klappbrücke über die Eider, sie verbindet Eiderstedt mit Dithmarschen. Bis zum Bau des Eidersperrwerks 1973 war sie die mündungsnächste Möglichkeit die Eider zu überqueren.

1818 errichteten private Investoren eine Badeanstalt an der Eider. Es handelte sich um den ersten Versuch, den beginnenden Trend auch an der schleswig-holsteinischen Westküste zu importieren. Doch dem Bad war wegen „des abschüssigen und schlickigen Ufers der Eider“ kein Erfolg beschieden, so dass Wyk auf Föhr den Ruhm des ersten schleswig-holsteinischen Seebades für sich in Anspruch nehmen kann.

Heute kommen Touristen vor allem wegen des malerischen Hafens. Aber nach wie vor ist der grüne Strand an der Eider ein öffentlicher Badestrand mit Strandkörben sowie einer Überwachung des Badebetriebes durch die Deutsche Lebens-Rettungs-Gesellschaft (DLRG). Das zur Expo 2000 eröffnete Multimar Wattforum ist die wichtigste Ausstellung zum Nationalpark Schleswig-Holsteinisches Wattenmeer. Tönning befindet sich auch an der Strecke des Themenradweges Wikinger-Friesen-Weg.

Tönning ist Sitz des Wasser- und Schifffahrtsamtes Tönning, dessen Zuständigkeitsbereich die schleswig-holsteinische Westküste (von der dänischen Grenze bis zur Elbmündung) ist. Von Tönning aus werden die Leuchttürme des Amtsbezirkes gesteuert und gewartet und die Nordsee-Schifffahrtsstraßen mit entsprechend ausgerüsteten Seezeichen (Fahrwasser-Tonnen) betriebssicher gehalten und nachmarkiert, daher lagern am Hafen die vielen mehrfarbigen Seezeichen auf dem Betriebshof des Wasser- und Schifffahrtsamtes. Des Weiteren ist das WSA Tönning für den Betrieb und die Unterhaltung der Bundeswasserstraßen Eider und Sorge zuständig.

Ebenso ist Tönning Sitz des Nationalparkamts Schleswig-Holsteinisches Wattenmeer. Ebenso sitzt dort der Nationalparkservice, der juristisch selbstständig ist, aber eng in die Nationalparkverwaltung eingebunden.^[7]

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

• Für das Stadtbild prägend ist der Hafen mit seiner historischen Bausubstanz.
• In der Altstadt finden sich noch Giebelhäuser aus dem 17. und 18. Jahrhundert, die niederländischen Einfluss zeigen.
• Am Marktplatz steht die evangelische St. Laurentius-Kirche, deren Nordwand noch aus dem 12. Jahrhundert stammt. Die Barock-Turmspitze wurde von 1703 bis 1706 errichtet. Die 1703 von H. Röhlke geschnitzte Kanzel ist ein Geschenk der Familie des Malers Jürgen Ovens und zeigt diesen zusammen mit der Heiligen Familie auf dem Epitaph.
• Der Marktbrunnen ist einer der wenigen Kunstbrunnen in Schleswig-Holstein.
• Das Tönninger Schloss ist völlig zerstört, nur der Schlosspark ist erhalten.

• Blick auf St. Laurentius, von der Johann-Adolf-Straße aus gesehen

• Der Markt

• Der Brunnen von 1613 ist einer der wenigen Kunstbrunnen im Land.

• Das Backsteinhaus mit Stufengiebel von 1619 in der Straße Neustadt

• Die Stufengiebelhäuser in der Neustraße von 1666 zeigen niederländischen Einfluss.

• Die Brüstung des achtseitigen Brunnenbeckens aus Sandstein trägt Löwenkopfmasken.

• Am dritten Sonntag im August findet der traditionelle „Peermarkt“ (Pferdemarkt) im Schlosspark statt. Am Vorabend gibt es am Hafen ein Feuerwerk.
• Jedes Jahr findet an den Adventswochenenden im Packhaus am historischen Hafen ein Weihnachtsmarkt statt. Das Packhaus stellt seit 1997 in der gesamten Weihnachtszeit den längsten Weihnachtskalender der Welt dar.^[8]

Tönning bildete in den 1980ern die Kulisse für die vierteilige Mini-Serie Pogo 1104 in der ARD. Die Komödie erzählt, wie drei junge Männer in Norddeutschland einen Piratensender auf einem Schiff, der Pogo, installieren und von der Nordsee aus betreiben.

• Friedrich Wilhelm Selck (1821–1911), Kommerzienrat, Ehrenbürger seit 1899
• Friedrich von Esmarch (1823–1908), deutscher Arzt und der Begründer des zivilen Samariterwesens in Deutschland, Ehrenbürger seit 1897. An ihn erinnert ein Standbild im Schlosspark.
• Jacob Alberts (1860-1941), Halligmaler, Ehrenbürger seit 1931
• Paul Dölz (1887-1975), Ehrenbürger seit 1967

• Jürgen Ovens (1623–1678), Maler, Porträtist
• Johann Friedrich Alberti (1642–1710), Komponist, Organist
• Friedrich Wolfhagen (1777-1846), Jurist und Bürgermeister von Tönning, Vater von Marie Norden
• Marie Norden (1812-1878) Pseudonym von Friederike Wolfhagen, Schriftstellerin
• Johannes Gaye (1804–1840), Kunsthistoriker
• Claus Hans (1900–1977), Politiker (NSDAP)
• Kurt Thomas (1904–1973), Komponist, Musikpädagoge und Chorleiter
• Ernst-Erich Stender (* 1944), Kirchenmusikdirektor und Organist
• Thomas Dahl (* 1964), Kirchenmusikdirektor und Organist

• Hinrich Brarens (1751-1826), Kapitän, Lotseninspektor und Navigationslehrer, starb in Tönning. Er verfasste das erste deutschsprachige Lehrbuch der Schifffahrtskunde.

• Philipp Andreas Nemnich: Tönning. Beschreibung des Orts in merkantilischer Hinsicht. Müller, Scholtz, Hamburg und Tönning 1805
• Friedrich Wolfhagen: Beschreibungen der Stadt Tönning nebst Erinnerungen das erste Viertel dieses Jahrhunderts umfassend. Beschreibung der Stadt Tönning, nebst den Zuständen derselben, vor, während und nach der Elb- und Eidersperre. Bade und Fischer, Friedrichstadt 1838
• 350-Jahre Stadt Tönning. 12. Oktober 1590 - 12. Oktober 1940. Tönning 1940
• Tönning von A bis Z. Westküsten-Verlag, St. Peter-Ording 1977
• Mitteilungsblatt der Gesellschaft für Tönninger Stadtgeschichte. 1981 ff. Heft 1 ff.
• Tönning im Wandel der Zeiten – Bürger schreiben über ihre Stadt. Hrsg. von der Stadt Tönning. Husum Druck- und Verlagsges., 1990, ISBN 3-88042-498-5
• Tönning. In: Klaus-Joachim Lorenzen-Schmidt, Ortwin Pele (Hrsg.): Schleswig-Holstein Lexikon. Wachholtz Verlag, Neumünster 2006 ISBN 3-529-02441-4 S. 582-583

• Stadtverwaltung und Tourist-Information Tönning
• Gesellschaft für Tönninger Stadtgeschichte e. V.

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. ↑  C. von Wimpfen: Geschichte und Zustände des Herzogtums Schleswig oder Südjütland: von den ältesten Zeiten bis auf die Gegenwart. Baurmeister & Comp., 1839, S. 19f (Google Bücher (vollständige Ansicht), abgerufen am 25. Mai 2010).
3. ↑ Christiane Witte: Das Tönninger Packhaus - 225 Jahre alt. Eigenverlag, Tönning 2008, S. 2f.
4. ↑ zit. nach Gerd Stolz: Der alte Eiderkanal – Schleswig Holsteinischer Kanal. 4. Aufl. Heide in Holstein 1989; Boyens & Co. S. 63
5. ↑ Sydslesvigsk Forening
6. ↑ Kommunale Wappenrolle Schleswig-Holstein
7. ISBN 3-8329-1978-3 S. 209
8. ↑ Guinnessbuch der Rekorde