Konstruktion CAD in Wesselburen, Konstruktionen CAD in Wesselburen, Schleswig-Holstein

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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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Wesselburen

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Wappen Deutschlandkarte
54.2119444444448.92166666666672Koordinaten: 54° 13′ N, 8° 55′ O
Basisdaten
Bundesland: Schleswig-Holstein
Kreis: Dithmarschen
Amt: Büsum-Wesselburen
Höhe: 2 m ü. NN
Fläche: 5,14 km²
Einwohner:

3.042 (31. Dez. 2010)[1]

Bevölkerungsdichte: 592 Einwohner je km²
Postleitzahlen: 25762–25764
Vorwahl: 04833
Kfz-Kennzeichen: HEI
Gemeindeschlüssel: 01 0 51 127
Adresse der Amtsverwaltung: Kaiser Wilhelm-Platz
25761 Büsum
Webpräsenz: www.wesselburen-online.de
Bürgermeisterin: Katrin Schulz (CDU)
Lage der Stadt Wesselburen im Kreis Dithmarschen
Skyline Wesselburen, fotografiert aus Nordwest

Wesselburen ist eine Stadt im Kreis Dithmarschen in Schleswig-Holstein.

Inhaltsverzeichnis

Wesselburen wurde auf zwei Wurten im Marschland erbaut, die bereits vor über 1000 Jahren bewohnt waren, und wuchs im Laufe der Zeit zu einer größeren Ansiedlung heran. Die zentrale Dorfwurt stammt nach archäologischen Befunden aus dem 8. bis 9. Jahrhundert und wurde immer weiter erhöht. Spätestens im 12. Jahrhundert wies der 1281 erstmals urkundlich erwähnte Ort die heutige Struktur auf: Ausgehend von der höchsten Stelle, auf der die Kirche liegt, führen die Hauptstraßen strahlenförmig vom historischen Ortskern fort.

Seit 1625 wurden im Ort Märkte abgehalten. 1736 brannte fast die gesamte Ortschaft nieder und musste danach fast komplett neu aufgebaut werden.

Eine Besonderheit ist die Zucker(rüben)fabrik, die von 1869 bis 1908 in Betrieb war. Der Itzehoer Kaufmann Charles de Vos hatte durch Versuche festgestellt, dass die Rüben in der Nordermarsch einen besonders hohen Zuckergehalt aufwiesen. Aufgrund der gesunkenen Zuckerpreise und der relativ marktfernen Lage des Ortes musste die Fabrik ihren Betrieb einstellen.

An das öffentliche Eisenbahnnetz wurde Wesselburen 1878 angeschlossen: die Eisenbahnstrecke Heide-Wesselburen entstand, die 1883 bis zum Seebad Büsum erweitert wurde. 1893 kam es zur Errichtung eines ersten Elektrizitätswerkes.

Am 27. März 1899 erhielt der Ort das Stadtrecht. 1915 wurde in der alten Zuckerfabrik eine Sauerkrautproduktion (ab 1948 Firma Philipp) aufgenommen, die 1995 ihr endgültiges Ende fand. Die Produktion wurde trotz schwarzer Zahlen in Wesselburen in das Gebiet der Neuen Bundesländer verlagert.

1964 geriet Wesselburen bundesweit und später sogar international in die Schlagzeilen: Die Stadt hielt trotz Kritik an dem Antisemiten Adolf Bartels als Namensgeber für eine Straße und als Ehrenbürger fest. Erst im April 1966 wurde die Adolf-Bartels-Straße in Wulf-Isebrand-Straße umbenannt.[2] Die Ehrenbürgerschaft wurde erst 1986 aufgehoben.[3]

Zum 25. Mai 2008 gab die Stadt ihre Amtsfreiheit auf und bildete mit den Gemeinden der Ämter Kirchspielslandgemeinde Büsum und Kirchspielslandgemeinde Wesselburen (ohne Norderwöhrden) das Amt Büsum-Wesselburen. Damit verlor Wesselburen auch das Amt eines hauptamtlichen Bürgermeisters mit Ablauf des 30. April 2010.

Von den 17 Sitzen in der Stadtverordneten-Versammlung hat die CDU seit der Kommunalwahl 2008 sieben Sitze, die SPD vier. Die FDP und die Wählergemeinschaft WGW haben je drei Sitze.[4]

Blasonierung: „In Rot ein silbernes Fachwerkhaus mit Pferdeköpfen am Giebel und geschlossenem Tor auf grünem Hügel, der mit einer silbernen Leiste belegt ist; von ihr gehen drei silberne Pfähle fächerförmig zum unteren Schildrand aus.“[5]

Die Stadt hat 1963 die Patenschaft für die Stadt Daber in Pommern im Sinne einer Patenschaft über die aus Daber vertriebenen Einwohner übernommen.[6]

  • 1899–1901 v. Borke
  • 1901–1919 Dohrn
  • 1919–1921 Block
  • 1921–1932 Hauffe
  • 1932–1937 Karl Herwig (ohne demokratische Legitimation)
  • 1937–1945 Thöming (ohne demokratische Legitimation)
  • 1945–1946 Dehn
  • 1946–1948 Niebuhr
  • 1948–1950 Schilicke
  • 1950–1974 Wernecke
  • 1974–1986 Peter Schuldt
  • 1986–2010 Gerhard Fenske
  • seit 2010 Katrin Schulz (CDU)

Wesselburen war früher vor allem durch die landwirtschaftliche Produktion geprägt. Neben Weizen, Roggen und Hafer wurden vor allem Kohl, Rüben und Kartoffeln angebaut. Heute stellt Wesselburen vor allem ein Tourismusziel dar.

Zug im Bahnhof Wesselburen

Der Ort liegt an der Bahnstrecke Büsum–Heide–Neumünster sowie im Schnittpunkt mehrerer Landesstraßen.

  • Grundschule Wesselburen
  • Friedrich-Hebbel-Schule (Realschule mit Hauptschulteil)
  • Förderschule Wesselburen
  • Volkshochschule Wesselburen e. V.
Eingang des Hebbel-Museums

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

Das Hebbel-Museum befindet sich im Wohn- und Amtshaus des ehemaligen Kirchspielvogts, in dem Hebbel in seiner unglücklichen Wesselburener Jugend arbeitete. Ein Teil der historischen Inneneinrichtung ist erhalten. Im Gebäude finden sich eine Sammlung zu Hebbel und insbesondere eine umfangreiche Forschungsbibliothek zum Dichter.

Das Eidersperrwerk befindet sich im Gemeindegebiet von Tönning in Nordfriesland, liegt aber direkt neben dem Badestrand der Stadt.

Eine Besonderheit ist das vormals sogenannte „Katzenschloss“, die „Villa Assmus“. Das schlossartige Wohnhaus mit drei Ecktürmen errichtete 1903 der Wesselburener Bankier Julius Assmus, nachdem er die von seinem Vater gegründete Privatbank C. J. Assmus verkauft hatte. Das Gebäude hat insgesamt zehn Zimmer und vier Bäder auf 600 Quadratmetern. Asmuss selbst starb bereits 1905 in der Hochzeitsnacht seiner zweiten Ehe. In den folgenden Jahrzehnten diente es als Privathaus für Assmus Witwe, den Kohlhändler Johannes Bielenberg, den Getreidehändler Wilhelm Witt und später dessen Witwe. Nach 1945 diente es zeitweilig als Flüchtlingsunterkunft bevor es wieder in private Hände kam. Von 1988 bis 1997 betrieb eine ursprünglich Hamburger Familie in dem Haus eine Luxus-Katzenherberge, wodurch das Gebäude zu seinem umgangssprachlichen Namen kam. Seit 2000 ist es wieder in Privatbesitz, der derzeitige Eigentümer aus Henstedt-Ulzburg lässt es aufwändig renovieren, in der Absicht dort später seinen Altersruhesitz zu finden.[7]

St. Bartholomäus auf einer Wurt
St. Bartholomäus, Innenraum. Links oben die blaue Fürstenloge, die nur einmal zur Kircheinweihung von einem Holsteiner Herzog benutzt wurde.

Beherrschendes Bauwerk im Wesselburener Stadtbild ist die Sankt-Bartholomäuskirche. Sie liegt an der höchsten Stelle des Ortes auf einer Wurt, ihr charakteristischer Zwiebelturm ist noch aus vielen Kilometer Entfernung zu sehen.

Ursprünglich wahrscheinlich im 12. Jahrhundert erbaut, brannte die Kirche 1736 aus, einzig die romanisch-gotischen Außenmauern blieben bestehen. Der Baumeister Johann Georg Schott gestaltete sie 1737/1738 komplett um. Es ist eine in ihrer Art in der Region einzigartige Barockkirche. Schott integriert den vorher allein stehenden Rundturm und den Chor unter ein großes an einen Haubarg erinnerndes Dach. In seiner Mitte befindet sich ein ebenfalls relativ großer Dachreiter mit seiner russischen Kirchen nachempfundenen Zwiebelspitze.

Diese Zwiebelspitze ist die einzige dieser Art in Schleswig-Holstein. Sie soll Dank an und Verbundenheit zu Russland zum Ausdruck bringen, dessen Zar Peter III. wegen seiner Herkunft aus dem Hause Schleswig-Holstein-Gottorf und der Verbundenheit zum Lande den Wiederaufbau der abgebrannten Kirche finanziell unterstützte.

Der Rundturm der Kirche wurde im Rahmen der Umbaumaßnahmen in Backsteinen eingefasst. Im alten Turm wurde noch Tuff verarbeitet, was auf eine Bauzeit vor 1200 schließen lässt. Im 13. Jahrhundert wurde Tuff in der Region durch Backstein abgelöst. Es besteht damit die Wahrscheinlichkeit, dass das junge Kirchspiel Wesselburen bereits vor der Mutterkirche in Weddingstedt einen solchen Turm hatte – die junge Gemeinschaft in der äußerst fruchtbaren Nordermarsch versuchte schon früh gegenüber der Muttergemeinde hervorzustechen und schaffte dieses auch. Zudem ist die Wesselburener Kirche die einzige in Dithmarschen mit einer Apsis aus durch Spaltung geglätteten Feldsteinen. Dafür waren damals seltene und teure Metallwerkzeuge nötig. Außer an der Dithmarscher Hauptkirche, dem Meldorfer Dom, findet sich sonst kein Beweis für die Anwendung der Technik in der Region.

Ein Einschnitt über der Westseite des Chores ist im Stil dem Heck eines barocken Prachtschiffes abgeschaut. Die Bänke sind traditionell in Ostrichtung aufgestellt und auf Altar und Kanzel orientiert. Der Altar selbst ist eine Kopie des 1942 beschädigten und 1959 abgebauten Fredenhagen-Altars der Lübecker Marienkirche. Die Kanzel wurde vom lokalen Handwerker Johann Anton Burmeister gestaltet, sie ist nach Nis R. Nissen eine brave handwerkliche Arbeit ohne einen Hauch von Genialität. (S. 100)

Besonders bemerkenswert ist die Taufe der Kirche. Die Steintaufe stammt wahrscheinlich aus dem zweiten Viertel des 13. Jahrhunderts und ist damit jünger als die Kirche. Wahrscheinlich wurde sie in Westfalen gefertigt, zu dem es über die Hansestädte zahlreiche Verbindungen gab. Die Reliefs an der Hauptseite wurden im Laufe der Geschichte abgeschlagen. In der Schräge finden sich aber in einer von nur wenigen Taufen die Darstellung der Paradiesströme. Sie werden als vier Männer mit entblößten Oberkörpern dargestellt, die sowohl Fisch als auch Schrift in die Höhe halten. Sie sind damit sowohl als Wasserwesen (Fisch) wie als Künder des Evangeliums (Schriftrolle) erkennbar. Die vier Paradiesströme symbolisierten in der damaligen Vorstellung ebenso die vier Evangelien wie sie auf antike Vorstellungen zurückgriffen, dass die vier Ströme Wasser und Leben spenden.

  • Boßelverein „Achtung Wesselburen“
  • Bürgergilde Wesselburen
  • Schützenverein „Gut Schuss“ Wesselburen/Land
  • Segelverein Eiderdamm e. V.
  • Sportfischerverein
  • Squashverein Wesselburen nett-im-Let
  • SV Blau-Weiß Wesselburen e.V.
  • Tennisverein Wesselburen
  • Seit 1984 findet im Juli das Ulmenfest auf dem Marktplatz statt, benannt ist es nach einer Ulme, die sich vorher dort befand.
  • Die Dithmarscher Kohltage im September haben in der Stadt, in der der Dithmarscher Kohlanbau etabliert wurde, ebenfalls eine große Bedeutung und führen unter anderem zu einem Markt im Stadtzentrum.
  • Seit einigen Jahren finden an einigen Mittwochabenden im Juli und August die Wesselburener Sommerabende mit Ständen und Unterhaltungsprogramm am Markt statt.
  • Friedrich Hebbel (1813–1863), Dichter und Dramatiker
  • Friedrich Christian Heylmann (1771–1836/1837), Baumeister
  • Christian Otto Mohr (1835–1918), Bauingenieur
  • Adolf Bartels (1862–1945), antisemitischer Dichter und Literaturhistoriker
  • Max Pauly (1907–1946), KZ-Kommandant und Kriegsverbrecher
  • Jil Sander (* 1943), Modeschöpferin
  • Jürgen Koppelin (* 1945), MdB, Landesvorsitzender der FDP Schleswig-Holstein
  • Sabine Kunst (* 1954), Wissenschaftsministerin des Landes Brandenburg, ehem. Präsidentin der Universität Potsdam
  • Kirsten Fehrs (* 1961), Bischöfin
  • Christian Heuck (* 1892 in Heuwisch, Dithmarschen; † 1934 in Neumünster), Reichstagsabgeordneter der KPD und Widerstandskämpfer gegen die Nazis
  • Nis R. Nissen: Staat und Kirche in Dithmarschen. Westholsteinische Verlagsanstalt Boyens & Co., Heide 1994
  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. Martin Gietzelt: „Das übermalte Bewusstsein. 'Braunes' Lehrpersonal in Büsum und dreiste Abiturienten“.
  3. Martin Gietzelt: Mühsame Vergangenheitsbewältigung; in Dithmarscher Landeszeitung vom 30. Mai 2007
  4. http://www.wesselburen-online.de/politik/stadtvertretung/index.php
  5. Kommunale Wappenrolle Schleswig-Holstein
  6. Abdruck der Patenschaftsurkunde in: Die Pommersche Zeitung. Nr. 12/2009, S. 5.
  7. Ralf Tiessen: „Märchenhaft wohnen – Gerd Goerke aus Henstedt-Ulzburg verwirklicht in Wesselburen seinen Traum.“ Dithmarscher Landeszeitung vom 2. Mai 2007 S. 20
  8. Edward Schröder: Vorst, Johannes. In: Allgemeine Deutsche Biographie (ADB). Band 40, Duncker & Humblot, Leipzig 1896, S. 308 f.


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