CAD meistern: Der ultimative Leitfaden zu Computer-Aided Design

Was ist CAD überhaupt? Wie kann es Ihren Workflow verbessern? Erfahren Sie in diesem kompletten Leitfaden zur computergestützten Konstruktion – von der Geschichte bis zur Zukunft.

Die Zeiten des Zeichnens mit Bleistift, Papier und Winkelmesser neigen sich dem Ende zu, da die meisten Ingenieure, PCB-Designer und Architekten zu Experten im Umgang mit CAD-Software (Computer-Aided Design) geworden sind. CAD ist Software, die speziell entwickelt wurde, um Dokumentationen zu erstellen, 2D- oder 3D-Designkonzepte mittels fotorealistischer Renderings zu visualisieren, reale Funktionalität zu simulieren und CAD-Daten an CAM-Software (Computer-Aided Manufacturing) zu exportieren.

Arbeiten in CAD-Software

CAD zentralisiert Produktdesign in einer automatisierten 3D-Umgebung. Jedes Engineering-Design beginnt meist in CAD. Egal ob es sich um eine Leiterplatte (PCB) für eine Spielkonsole oder eine Automobilanwendung wie einen individuellen Überrollkäfig für einen Corvette handelt – CAD ist die ideale All-in-One-3D-Modellierungsumgebung. CAD beinhaltet eine zentralisierte Bibliothek und cloudbasiertes Datenmanagement. Das erleichtert den Zugriff auf gespeicherte Schaltpläne, Schaltplansymbole, 2D-Zeichnungen, 2D-Footprints und 3D-Modelle.

Ist ein CAD-Modell fertiggestellt, kann die CAD-Datei in CAM-Software geladen werden. Autodesk Fusion 360 integriert CAD und CAM in einer benutzerfreundlichen, zugänglichen Umgebung.

Mit 3D-CAD können Ingenieure aus vorgefertigten Modellen wie Türen und Fenstern wählen oder von Grund auf neu beginnen, indem sie Parameter ausfüllen.

Vorteile von CAD-Software

CAD-Modellierungssoftware bietet gegenüber traditionellen Zeichentechniken mehrere Vorteile:

• Erhöhte Genauigkeit bei 2D-Zeichnungen mit präzisen Abmessungen
• Automatisierung gängiger Prozesse
• Zugriff auf Bibliotheken routinemäßig verwendeter Elemente wie Türen, Fenster und Fertigungsteile
• Möglichkeit, Teile einer Zeichnung schnell anzupassen, ohne neu beginnen zu müssen
• Verwaltung komplexer Designdetails in einer einzigen Datei
• Erstellung von Blöcken für häufig gezeichnete Elemente
• Verbesserte Zusammenarbeit und Visualisierung mit Kollegen durch gemeinsame Dateien und Markierungen
• Offline-Fähigkeiten

CAD-Entwicklungsgeschichte im Überblick

Es ist schwer vorstellbar, wie viele Innovationen und Fortschritte nötig waren, um zur heutigen CAD-Technologie zu gelangen. Die CAD-Entwicklung lässt sich bis zu den frühesten Zeicheninnovationen wie dem Blaupause-Verfahren zurückverfolgen, das vielleicht den ursprünglichen „Copy-and-Paste“-Prozess für technische Dokumentation darstellte. Etwa 120 Jahre später entstand der erste wahre Ursprung von CAD, als General Motors (GM) und IBM ein Jahr nach Ivan Sutherlands Erfindung von Sketchpad DAC-1 schufen.

CAD-Zeitstrahl

1842: Blaupause (Blueprinting)

Blaupausen werden immer noch in verschiedenen Anwendungen genutzt, aber das Original wurde hauptsächlich in den 1950er Jahren obsolet. 1842 erfand John Herschel – Astronom, Fotograf und Chemiker – den Zyanotypie-Prozess des Blaupausens. Dabei wurde auf halbtransparentes Papier gezeichnet, über ein weiteres Blatt gelegt und eine lichtempfindliche Mischung aus Kaliumferricyanid und Ferriammoniumcitrat aufgetragen. Die Zeichnung wurde dann Licht ausgesetzt, wodurch das belichtete Papier blau wurde und die Zeichnungslinien weiß blieben.

Blaupausen waren eine der ersten Innovationen, die den Designprozess strafften und maßgeblich zur zweiten industriellen Revolution beitrugen. Solche Innovationen zielten darauf ab, günstigere und einfachere Wege zur Aufgabenerledigung zu schaffen.

1936-37: Die Turing-Maschine

Seit der Blaupause gab es zahlreiche Innovationen, aber keine wichtiger als die Erschaffung und Weiterentwicklung von Computern. 1936 beschrieb Alan Turing die später als „Turing-Maschine“ bezeichneten Rechenmaschinen, die die Grenzen des Berechenbaren analysieren und reelle Zahlen verarbeiten sollten.

1943: ENIAC

Eine Zusammenarbeit zwischen der US Army und der Moore School of Electrical Engineering der Universität Pennsylvania brachte den ersten universellen Computer ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) hervor, der Artillerie-Geschossballistik berechnen sollte.

1953: Frühe CNC-Maschinen

Frühe Computer Numerical Control (CNC) Maschinen unterschieden sich erheblich von modernen CNC-Maschinen. Statt elektronischer Displays nutzten sie numerische Steuerung und ein Schneidwerkzeug.

1963: Sketchpad und DAC-1

Ein Jahrzehnt später schuf Ivan Sutherland Sketchpad mit einer innovativen grafischen Benutzeroberfläche. Sketchpad ermöglichte zugänglichere Mensch-Computer-Interaktionen mittels Icons. GM und IBM kollaborierten zur Erstellung von DAC-1 (Design Augmented by Computer), das etwa ein Jahrzehnt genutzt wurde, bevor es durch eine neuere Version ersetzt wurde.

1964: Erste kommerzielle CAD-Systeme

Nicht lange nach Sketchpad wurden die frühesten kommerziellen CAD-Systeme wie DAC-1 GM, IBM und Luftfahrtkonzernen verfügbar gemacht.

1971: ADAM

Dr. Patrick J. Hanratty von Manufacturing and Consulting Services (MCS) schuf das System Automated Drafting and Machining (ADAM). Bemerkenswert: Dieses 3D-CAD-Programm wurde in den 70ern eingeführt, aber nicht in die kommerzielle Industrie integriert.

Die 1980er: Desktops und 2D AutoCAD

Desktops wurden für die breite Öffentlichkeit produziert, und Autodesks AutoCAD war ein bedeutender Fortschritt des Jahrzehnts.

Die 1990er: SolidWorks eingeführt

SolidWorks leitete schrittweise Verbesserungen im 3D-CAD ein.

Die 2000er: Plattformverfügbarkeit und CAD/CAM-Integration mit Fusion 360

Neue Plattformen erfordern neue Integration. Autodesks integrierte, cloudbasierte CAD/CAM-Software Fusion 360 wurde für viele Anwendungen geschaffen – von Industriedesign bis PCB-Design. Heute treibt Fusion 360 die Bemühungen voran, den Designprozess schnell, einfach und bezahlbar zu machen.

Die Zukunft von 3D-CAD-Software

Während sich 3D-CAD-Software weiterentwickelt, werden mehr Fortschritte und Werkzeuge für Designer verfügbar. Bei Fusion 360 arbeiten wir ständig daran, unserer Community Zugang zum „Was kommt als Nächstes“ im Design zu geben, einschließlich:

• Generative Design-Tools, die Bauteiloptimierung für Kosten, Material und verschiedene Fertigungsprozesse verbessern.
• Umfassende PCB-Design-Tools für technikbasierte Produkte.
• Parametrische Modellierungsfunktionen, um Dimensionen einfach zu aktualisieren und Auswirkungen in Echtzeit zu sehen.
• Eine Fülle von Features für 3D-Druck/additive Fertigung (hier sind ein paar Tutorials!).
• Unsere laufende Forschung in KI und Machine Learning.

Bleiben Sie dran – wir veröffentlichen monatlich spannende Fusion 360 Updates.

Die Integration von CAD und CAM in Produktentwicklungs-Workflows kann den Designprozess straffen und hohe Kosten- und Zeiteinsparungen ermöglichen. Mit Autodesk Fusion 360 ist nahtlose Zusammenarbeit zum Greifen nah. Testen Sie Fusion 360 heute für die ultimative integrierte Plattform.