Basics CAD 9783035612363

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BASICS DARSTELLUNGS GRUNDLAGEN CAD Jan Krebs

CAD DARSTELLUNGSGRUNDLAGEN

ENTWERFEN DARSTELLUNGSGRUNDLAGEN KONSTRUKTION BERUFSPRAXIS BAUPHYSIK UND HAUSTECHNIK BAUSTOFFKUNDE LANDSCHAFTSARCHITEKTUR STÄDTEBAU THEORIE

BASICS

www.birkhauser.com

Jan Krebs

CAD

Jan BertKrebs Bielefeld - Sebastian El Khouli

Entwurfsidee CAD

Birkhäuser BIRKHÄUSER Basel BASEL

Inhalt Vorwort _7 Einleitung _8 Der virtuelle Zeichentisch _10 Die Benutzeroberfläche _11 Koordinatensysteme _15 Transparente Ebenen – das Schichtprinzip _17

Zeichenfunktionen _22 Zeichenelemente _22 Konstruktionshilfen _30 Modifikationen _34

Die dritte Dimension _40 Dreidimensionales Entwerfen _41 Konstruktionsmethodik _48 Modellierung _52 Architekturelemente _54

Visualisierung _62 Oberflächen _66 Licht und Schatten _69 Perspektive und virtuelle Kamera _71 Renderparameter _75

Datenfluss _78 Programmbibliotheken _78 CAD-Schnittstellen _80 AVA _81 Drucken und Plotten _82

Systemvoraussetzungen _85 Hardware _85 Software _86

Schlusswort _88 Anhang _89 Checklisten und Softwareübersicht _89 Bildnachweis _92

Vorwort Das Zeichnen von Entwurfs- und Ausführungsplänen ist ohne Unterstützung durch Computer kaum noch denkbar, da die Komplexität grö­ ßerer Bauvorhaben einen reibungslosen Datenaustausch zwischen den beteiligten Planern und regelmäßige Planmodifikationen auf dem Weg zur baureife n Zeichnung notwendig machen. Das Computer Aided Design (CAD) hat sich dabei in den letzten Jahrzehnten zum Universalwerkzeug für Planer entwickelt. Mit Hilfe von CAD-Programmen lassen sich ein­ fache Entwurfszeichnungen bis hin zu komplexen Ausführungsplänen erstellen; CAD bietet die Möglichkeit, fotorealistische Darstellungen oder Mengen- und Bauteildaten auszugeben. So arbeiten inzwischen fast alle Architektur- und Fachplanungsbüros mit der Bandbreite des CAD, und auch aus dem Studium ist CAD nicht mehr wegzudenken. Zu jedem CAD-System gibt es Handbücher oder Publikationen, die die Funktionen des jeweiligen Programms beschreiben. Was jedoch fehlt, ist eine Gesamtübersicht der Grundprinzipien des CAD. Gerade, wenn man mit dem computergestützten Zeichnen beginnt, sind bewährte Tipps und Tricks hilfreich, um nachträgliches und arbeitsintensives Korrigieren  von Zeichenfehlern zu verhindern. Hier setzt die Studentenreihe ­„Basics“ an, in dem sie mit Basics CAD ein Grundverständnis für Funktio­ nen, ­Arbeitsabläufe und Strukturen schafft, die programmübergreifend Gültigkeit besitzen. Basics CAD richtet sich dabei an Studienanfänger in ­planenden Fachgebieten wie Architektur, Bauingenieurwesen, Landschafts- oder Innenarchitektur. Daneben sollen aber auch Auszubildende im Bereich Bauzeichnen und Technisches Zeichnen angesprochen ­werden,  die mit CAD-Programmen in ihrem späteren Arbeitsumfeld ­arbeiten ­werden. Bert Bielefeld, Herausgeber

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Einleitung CAD steht als Abkürzung für den englischen Begriff Computer Aided Design und bedeutet frei übersetzt „rechnergestützter Entwurf“. Er ist ein Schlagwort für das technische Zeichnen und Entwerfen mit Hilfe ­eines Computers. Eine große Zahl von einfachen und komplexen Com­ puterprogrammen, die CAD-Software, ermöglicht mit Eingabegeräten wie Tastatur, Maus und anderen Hilfsmitteln die Umsetzung von zwei- und dreidimensionalen Zeichnungen, welche sich durch Ausgabegeräte wie z. B. Bildschirm und Drucker darstellen lassen. CAD ist ein Anwendungsbereich der elektronischen Datenverarbeitung und hat unter anderem in den verschiedenen Ingenieursdisziplinen eine große Bedeutung. Es wird beispielsweise im Automobil- und Anlagenbau sowie in der Baustatik und, besonders thematisiert in diesem Buch, in der Architektur genutzt. ­Neben der Umsetzung von technischen Zeichnungen dienen CAD-Programme auch der Entwicklung von aussagekräftigen virtuellen Modellen, die zur Erstellung verschiedener Arten von Simulationen herangezogen werden. So können Bauwerke fotorealistisch visualisiert oder Licht- und Klima­ simulationen durchgeführt werden. Darüber hinaus berechnet entsprechende Software z. B. Belastungs- und Strömungssimulationen und vereinfacht Entwicklungs- sowie Produktionsabläufe. Die ersten CAD-Programme wurden in den 1960er Jahren entwickelt und vorwiegend im Flugzeugbau eingesetzt. In den 1980er Jahren, als der Personal Computer seinen Durchbruch hatte und damit die ComputerArbeitsplatzkosten sanken, wurden CAD-Programme einer größeren Zahl von Anwendern zugänglich gemacht. Mit dem Beginn des 21. Jahrhunderts und der Standardisierung von leistungsfähigen Computern sind

◯ Hinweis: Der wichtige konkrete Bezug zur Anwen-

dungssoftware wird in Basics CAD stellvertretend für die Vielzahl der weltweit angebotenen CAD-Programme mit ausgewählten Funktionsbeispielen führender Anbieter im Bereich des CAAD (Computer Aided Architectural Design) hergestellt. Eine weiter führende Auswahl aus dem reichhaltigen Angebot der CAD-Programme wird im Anhang des Buches aufgelistet.

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­inzwischen mit verhältnismäßig geringem finanziellen Aufwand effiziente CAD-Systeme verfügbar, die für die unterschiedlichsten Ansprüche konzipiert sind. Obwohl fast alle Programme auf gleichen Grundlagen basieren, ­unterscheiden sie sich zum Teil erheblich in der Bedienung und Anwendung. Begleitend zu der Software gibt es ein schon fast unübersicht­ liches Angebot von Literatur, die sich aber in aller Regel jeweils auf ein bestimmtes CAD-System bezieht. Das Buch Basics CAD stellt eine all­ gemeine Herangehensweise für das Erlernen des Umgangs mit CAD in den Vordergrund. Es soll anwendungsorientiertes Basiswissen schaffen und gibt dem Einsteiger außerdem Orientierungshilfen zur Auswahl eines geeigneten CAD-Systems an die Hand.

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◯

Der virtuelle Zeichentisch

Bildschirm­maßstab

Bezugsmaßstab

Beim Zeichnen mit CAD werden das Blatt Papier durch den Bildschirm, der Zeichenstift durch Maus und Tastatur ersetzt. Linien und Formen werden durch Mausklick und Tastatureingaben definiert, unterstützt durch vereinfachende Zeichenfunktionen. > Kap. Zeichenfunktionen, Zeichenelemente Beim Zeichnen mit CAD werden die Objekte in aller Regel im Maßstab 1:1, also in ihrer wahren Größe, erzeugt. Das bedeutet, dass beispielsweise eine 10 Meter lange Wand auch mit einer Länge von 10 Metern gezeichnet wird. Diese Wand ist am Bildschirm in voller Länge nur in einem verkleinerten Maßstab zu sehen, da die zur Verfügung stehende Projektionsfläche des Bildschirms nicht ausreicht, um sie in voller Größe darzustellen. Der Bildschirmmaßstab gibt das Verhältnis zwischen der Abbildung am Computermonitor und den realen Größen der gezeich­ neten  Objekte wieder. Dementsprechend ändert er sich automatisch, wenn die Bildschirmausschnitte in ihrer Größe verändert werden. Der ­eigentliche Darstellungsmaßstab, der in einer Handzeichnung direkt auf dem Papier gezeichnet wird und während des Zeichnens berücksichtigt werden muss, wird bei einer CAD-Zeichnung erst durch die Ausgabe (z. B. Drucken) erzeugt. Dieser Darstellungsmaßstab wird beim CAD-Zeichnen am Monitor als Bezugsmaßstab bezeichnet. Der Bezugsmaßstab gibt den Maßstab an, in dem das Zeichenobjekt voraussichtlich gedruckt werden soll (z. B. 1:20, 1:100 oder 1:500). Da einige bauteilunabhängige Elemente einer Zeichnung, wie z. B. die Beschriftungen in der späteren Ausgabedarstellung, in sinnvollen Größen gezeigt werden sollen, beziehen sich diese ­Elemente nicht auf den Zeichenmaßstab 1:1, sondern auf den voraussichtlichen Maßstab der späteren Planausgabe. Bereits während des Zeichnens werden dadurch die Größenverhältnisse zwischen der Schrift-

◼ Tipp: Um am Bildschirm die reale Ausgabegröße

◯ Hinweis: Neben Maus und Tastatur stehen noch

betrachten und bewerten zu können, muss der Bildschirmmaßstab dem Bezugsmaßstab entsprechen. Teilweise stellen CAD-Programme den Bildschirm­ maßstab auch über prozentuale Größen zum Bezugs­maßstab dar, so dass bei 100 % Bildschirmmaßstab die reale Ausgabegröße wieder­gegeben wird. Auch ­sollten im Arbeitsprozess Probedrucke erstellt werden, um eine Zeichnung in der Maßstabswirkung beurteilen zu können.

­ eitere Eingabegeräte wie z. B. das Sketchpad und die w Spacemouse zur Verfügung, die allerdings im Bereich des architekturbezogenen CAD eine eher untergeordnete Rolle spielen (siehe Kap. Systemvoraussetzungen, Hardware).

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größe und anderen Elementen sowie dem eigentlichen Zeichenobjekt am Bildschirm verdeutlicht. > Kap. Datenfluss, Drucken und Plotten Beim technischen Zeichnen werden allgemeingültige Längeneinheiten verwendet, um Zeichnungen zu erstellen, die von jeder Person nachvollzogen werden können. Im mitteleuropäischen Raum sind dies die Einheiten Millimeter, Zentimeter und Meter. In vielen englischsprachigen Ländern werden die Längeneinheiten Zoll und Fuß verwendet, wobei aufgrund der Vereinheitlichung für die Abwicklung internationaler Projekte zunehmend die mitteleuropäische Skalierung Verwendung findet, die ­einfacher umzurechnen ist. Die Einheiten, die einer CAD-Zeichnung zugrunde gelegt werden, sind frei wählbar. So können als kleinste Zeicheneinheit sowohl Millimeter, Zentimeter oder Meter als auch Zoll oder Fuß bestimmt werden.

◼

Maßeinheiten

Die Benutzeroberfläche

Die Benutzeroberfläche von CAD-Software setzt sich aus speziellen Bausteinen zusammen, die zur Begriffsbestimmung im Folgenden kurz erklärt werden sollen. Auf dem Computerbildschirm werden die unterschiedlichen Werkzeuge des CAD-Programms innerhalb der Benutzeroberfläche durch Symbole und Menüs dargestellt. > Abb. 1 Die Zeichnung wird mit Hilfe der ­üblichen Geräte, Maus und Tastatur, in den Rechner eingegeben. Der Zeichenbereich ist der wichtigste Teil der Benutzeroberfläche. Hier können innerhalb einer zweidimensionalen Fläche oder auch in ­einem dreidimensional definierten Raum Objekte gezeichnet und modifiziert werden. Grundsätzlich ist der CAD-Zeichenbereich mit einem Blatt Papier vergleichbar, mit dem Unterschied, dass er ein virtueller Arbeitsbereich ist, der weit reichende Möglichkeiten für verschiedene virtuelle Werkzeuge bietet. Als gängiges Zeigegerät wird die Computermaus verwendet. Das Zeige­gerät dient der Steuerung des Cursors (engl. für „Eingabezeiger“) auf der Benutzeroberfläche. Er dient als virtuelles Auswahl- und Zeichenwerkzeug und wird je nach CAD-Programm z. B. mit Hilfe eines Symbols als Pfeil, Fadenkreuz oder anderes Sinnbild dargestellt. Das Symbol ­verändert sich in der Regel während des Zeichenvorgangs sowie der ­Nutzung der verschiedenen Auswahl- und Zeichenoptionen und zeigt ­damit die aktuelle Funktion an. Im CAD können virtuelle Zeichenstifte individuell vom Benutzer in unterschiedlichen Linienstärken, Stricharten und Farben definiert werden. > Abb. 2 Die Linieneigenschaften werden vor dem Zeichnen einer ­Linie definiert oder auch nachträglich angepasst. Das dient sowohl der Übersichtlichkeit beim Zeichnen als auch der Darstellungsmethodik, da verschiedene Linien die unterschiedlichen Elemente einer Zeichnung

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◯

Zeichenbereich

Auswahl- und Zeichenwerkzeuge

Virtuelle Stifte

Abb. 1: Beispiel einer CAD-Benutzeroberfläche (Nemetschek Allplan)

Menüleiste

­ ervorheben und so optisch verdeutlichen. Bei vielen CAD-Programmen h sind Linienfarben an bestimmte Linienstärken gekoppelt, so dass auch in einer komplexen Zeichnung auf den ersten Blick klar ist, welche ­Elemente mit welcher Linienstärke gezeichnet worden sind. Außerdem ­werden die verschiedenen Zeichenelemente über die Darstellung am ­Bildschirm so auch für das spätere Drucken vorbereitet. > Kap. Datenfluss, Drucken und Plotten Die Stiftdarstellung symbolisiert das spätere Resultat im Ausdruck. Viele CAD-Programme bieten außerdem die Option, maßstabs­ gerechte Linienstärken auf dem Bildschirm auszugeben: In dem entsprechenden Bildschirmmaßstab werden die Linienstärken so gezeigt, wie sie gedruckt werden, und lassen so vorab direkt auf das Druckergebnis schließen. Darüber hinaus lassen sich die virtuellen Stifte mit weiteren virtuellen Eigenschaften assoziieren, die z. B. für die Visualisierung von Baukörpern von Bedeutung sind. > Kap. Visualisierung Die Menüleiste ist über dem oberen Rand des Zeichenbereichs angeordnet und beinhaltet in interaktiven Listen die zusammengefassten Optionen des Programms. Zum Beispiel können, wie im Allgemeinen bei Windows-Anwendungsprogrammen üblich, über das Menü „Datei“ neue

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Abb. 2: Virtuelle Stifte können in Linienstärke, Strichart und Farbe individuell definiert werden (Graphisoft ArchiCAD).

Zeichnungen angelegt, schon bestehende Zeichnungen geöffnet und ­aktuelle Zeichnungen gespeichert werden. Über die Menüleiste kann aber auch die Benutzeroberfläche individuell angepasst und auf alle weiteren Kommandos und Funktionen der Software zugegriffen werden. Dazu lassen sich sowohl Maus als auch Tastatur benutzen. Die Schaltflächen der Werkzeugkästen zeigen Symbole der zur Verfügung stehenden Zeichen- und Werkzeugfunktionen, die durch das virtuelle Auswahlwerkzeug aktiviert werden. > Abb. 3 Bewegt man das Auswahlwerkzeug auf ein Symbol, wird in der Regel zur Unterstützung des Anwenders der Name der jeweiligen Funktion angezeigt. Bei der erstmaligen Benutzung eines CAD-Programms sind in der Benutzeroberfläche

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Werkzeugkästen

Abb. 3: Beispiel eines Werkzeugkastens, der verschiedene Funktionen zusammenfasst (Graphisoft ArchiCAD)

◼

Kontextmenü

Dialogfenster

die jeweiligen Standardfunktionen angeordnet, die aber individuell an­ gepasst und bei Bedarf ein- und ausgeblendet werden können. Kontextmenüs sind beim Zeichnen an die aktuell ausgeführte Zeichenfunktion gekoppelt und beinhalten Kommandos, die für die jeweilige Zeichenoperation relevant sind. Sie werden standardmäßig durch das Betätigen der rechten Maustaste aufgerufen und erscheinen in direkter Nähe zum Zeichen- und Auswahlwerkzeug. Mit ihrer Hilfe können unter anderem Kommandos schnell wiederholt, abgebrochen oder auch zusätzliche Zeichenhilfen aktiviert werden. Mit Hilfe von Dialogfenstern kann funktionsspezifisch mit dem CADProgramm kommuniziert werden. Einerseits wird in dem jeweiligen Dialogfenster ein gewähltes Kommando oft genauer beschrieben, und es ­erläutert gegebenenfalls die notwendigen Schritte, um das Kommando

◼ Tipp: Die Werkzeugkästen können in der Regel hori-

◯ Hinweis: Neben dem kartesischen Koordinaten­

zontal und vertikal an den Rändern der Benutzer­oberfläche, aber auch freistehend innerhalb des ­Zeichnungsbereichs angeordnet werden. Eine kluge Aufteilung vergrößert den Arbeitsbereich und macht effizientes Arbeiten möglich. Mit ein wenig CAD-­ Erfahrung stellt man fest, welche Funktionen man oft benutzt, und kann dann die entsprechenden Werkzeugkästen auf der Benutzeroberfläche für den direkten Zugriff anordnen.

system sind z. B. auch Polarkoordinaten möglich und stellen eine alternative Form der Koordinateneingabe dar: Die Definition eines Punktes erfolgt nicht über eine X- und eine Y-Koordinate, sondern durch einen Radius und eine Winkelangabe.

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Abb. 4: Mit Hilfe des Dialogfensters wird mit der CAD-Software kommuniziert (Nemetschek Allplan, Graphisoft ArchiCAD, Autodesk Architectural Desktop).

auszuführen. Andererseits können hier spezielle Optionen genauer ausgewählt oder Zahlenwerte per Tastatur eingegeben werden. Dialogfenster stehen in Verbindung mit den jeweiligen Zeichen- und Werkzeug­ funktionen und öffnen sich bei der Aktivierung eines Kommandos auch automatisch auf der Benutzeroberfläche. > Abb. 4 Koordinatensysteme

Das grundlegende geometrische Bezugssystem wird in CAD durch ein Koordinatensystem gebildet, das den virtuellen Zeichenbereich als eine Konstruktionsebene definiert. Diese Konstruktionsebene kann man sich als ein Blatt Millimeterpapier vorstellen, das durch horizontale und vertikale Linien aufgeteilt ist. Innerhalb einer Fläche werden so Punkte als Koordinaten festgelegt, sind also im CAD-System eindeutig zugeordnet und können die Lage und Form von Zeichenelementen bestimmen. > Kap. Zeichenfunktionen, Zeichenelemente

Das am häufigsten genutzte kartesische Koordinatensystem wird zweidimensional durch zwei senkrecht aufeinander stehende Achsen gebildet, auf denen als X- und Y-Achse die Entfernung eines Punktes vom Nullpunkt des Systems definiert wird. > Abb. 5 Durch die gedachte Verschiebung paralleler Linien sowohl zur X- als auch zur Y-Achse wird ein Schnittpunkt im Koordinatensystem gebildet und bestimmt so die Lage eines bestimmten Punktes. Weiter gedacht ist eine Linie die Verbindung zweier Punkte und wird so auch geometrisch definiert. Auf diese Weise werden die beiden Endpunkte einer Linie in einem kartesischen Koordinatensystem festgelegt.

◯

◯

> Abb. 6

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y

y P(3,5)

5 4

4

3

3

2

2

1

1

1

2

3

4

5

6

x

Abb. 5: Der Punkt P(3,5) wird über den Abstand ­paralleler Linien zur X- und zur Y-Achse bestimmt.

Absolute­ Koordinaten

Benutzer­definiertes­ Koordinatensystem

P(3,5)

5

P(6,3)

1

2

3

4

5

6 x

Abb. 6: Die beiden Endpunkte einer Linie werden wie zwei einzelne Punkte definiert.

Absolute Koordinaten beziehen sich auf den schon erklärten Nullpunkt einer Zeichnung, in dem sich die X- und die Y-Achse schneiden. Absolute Koordinaten sind dann sinnvoll, wenn die exakten X- und Y-Werte der zu definierenden Punktkoordinaten vom Nullpunkt ausgehend bekannt sind. Beim Zeichnen wäre die ausschließliche Eingabe von absoluten ­Koordinaten mit dem Ursprungspunkt als absoluter Fixpunkt von Nachteil, da besonders größere Zeichnungen per Tastatureingabe sehr umständlich zu konstruieren wären. Nicht zuletzt aus diesem Grund kann der Ursprungspunkt des Koordinatensystems für die Eingabe neuer Zeichenelemente bei den meisten CAD-Programmen verschoben und damit der Nullpunkt neu definiert

◯ Hinweis: Ein wie in Abbildung 5 und Abbildung 6

● Beispiel: Die Wände eines Wohnungsgrundrisses

v­ orgestelltes Koordinatensystem ist in aller Regel nicht sichtbar, sondern existiert als gedachte bzw. virtuelle Grundlage für das Zeichnen. Eine Ausnahme stellen bei manchen CAD-Programmen Symbole dar, die in einer Ecke des Zeichenbereichs zur Orientierung die Richtungen der Koordinatensystemachsen anzeigen.

werden in einer Zeichnungsebene, die Inneneinrichtung aber auf einer anderen Ebene gezeichnet. Beide ­Ebenen können einzeln betrachtet und bearbeitet oder bei Bedarf auch einander zugeschaltet werden (siehe Abb. 8).

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y P2 (relativ zu P1 3,3)

5 4 3 2 P1 (1,2) 1

1

2

3

4

5

6 x

Abb. 7: Der Punkt P2 wird relativ zum Punkt P1 bestimmt.

Abb. 8: Verschiedene Inhalte einer Zeichnung können mit Hilfe der Ebenen überei­nandergelegt werden.

­ erden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, das Koordinatensystem w und damit die ganze Konstruktionsebene in einem beliebigen Winkel zu drehen. So ist bei Bedarf die einfache Konstruktion von linearen Objekten möglich, die nicht rechwinklig zum Ursprungskoordinatensystem sind. Ein solches benutzerdefiniertes Koordinatensystem wird im Folgenden mit der Abkürzung BKS bezeichnet. Eine alternative Methode der flexiblen Koordinateneingabe besteht in der Nutzung sogenannter relativer Koordinaten. Relative Koordinaten gehen von dem Punkt aus, der während des Zeichnens zuletzt bestimmt worden ist und so vorübergehend zu dem Bezugspunkt neuer Koordinaten wird. > Abb. 7

Relative ­ Koordinaten

Transparente Ebenen – Das Schichtprinzip

CAD-Zeichnungen verwalten oft große Mengen an Informationen. Je umfangreicher eine Zeichnung ist, desto unübersichtlicher kann sie sein, und umso schwieriger ist es dann, sie weiter zu bearbeiten oder zu verändern. Besonders, wenn viele verschiedene Objekte dicht nebenoder übereinander liegen, wird das Zeichnen zunehmend umständlich. Dieses Problem wird im CAD durch variable Zeichenebenen gelöst, die ganz ähnlich wie transparentes Zeichenpapier nach Bedarf übereinandergelegt werden können. > Abb. 8 Diese Ebenen haben in den verschie­ denen CAD-Programmen unterschiedliche Bezeichnungen: teilbilder (­Nemetschek Allplan), ebenen (Graphisoft ArchiCAD) und layer (Autodesk Architectural Desktop).

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●

Abb. 9: Beispiel einer CAD-Ebenenstruktur, die innerhalb eines Dialogfensters verschiedene Ebenen und ­Stifteigenschaften verwaltet (Autodesk Architectural Desktop)

◼ Tipp: Zu Beginn eines Projektes sollte man sich

● Beispiel: Liegen die Zeicheninhalte zweier Ebenen

Gedanken zu der Ebenenstruktur und damit auch zu der Projektstruktur machen. So können beispielsweise für die verschiedenen Zeichnungsinhalte eigene ­Ebenen vordefiniert werden, auch wenn man sie erst zu einem späteren Zeitpunkt nutzt. Die verschiedenen Ebenen eines Bauwerks können darüber hinaus systematisch zu sinnvollen, übergeordneten Ebenengruppen zusammengefasst werden. Auf diese Weise wird eine Hierarchie innerhalb einer Zeichnung angelegt, die auch bei komplexen Projekten die notwendige Übersicht schafft (siehe Abb. 10).

übereinander, können zwar beide sichtbar sein, aber beim Zeichnen wird sinnvollerweise eine davon gesperrt. So kann eine Ebene bearbeitet werden, ohne die andere versehentlich zu verändern. Das ist insbesondere bei vielschichtigen und komplexen ­Zeichnungen von Bedeutung.

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◯ Hinweis: Manche CAD-Programme bieten nicht nur

die Organisation von Ebenen an, sondern darüber ­hinaus auch eine Struktur in Geschossen, was besonders beim Entwurf von Gebäuden hilfreich ist (z. B. Graphisoft ArchiCAD). Die Geschosse sind mit Höhenbezügen gekoppelt und erlauben die vertikale Struk­turierung von Grundrissen (z. B. Erdgeschoss, 1. Ober­ geschoss, 2. Obergeschoss usw.).

Abb. 10: Die Hierarchisierung von Zeicheninhalten innerhalb einer Ebenenstruktur ermöglicht eine gute ­Übersicht (Graphisoft ArchiCAD).

Die Ebenenstruktur hat darüber hinaus eine große Bedeutung für die Organisation einer Zeichnung: In einem speziellen Dialogfenster lassen Ebenen sich beliebig anlegen und verschiedene Zeicheninhalte sich auf diese Weise übersichtlich verwalten. Die Planung eines Bauwerks mit seinen verschiedenen Entwurfselementen wird auf diese Weise deutlich vereinfacht. So werden z. B. für Außen- und Innenwände, Bemaßung, Text und Schraffuren jeweils selbstständige Ebenen angelegt und damit die Inhalte einer Zeichnung sortiert und direkt zugänglich gemacht. > Abb. 9

◼

und Anhang, Tab. 1

Darüber hinaus besteht durch das gezielte Anlegen der Ebenen die Möglichkeit, bestimmte Zeicheninhalte sichtbar oder unsichtbar zu schalten. Außerdem können sie „gesperrt“ werden, d. h., sie können für die Dauer der Sperre nicht verändert werden.

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● ◯

Filterfunktion

● ◼

Die oben beschriebene Systematik der Ebenenstruktur dient der Übersichtlichkeit beim Zeichnen und erlaubt innerhalb einer Zeichnung gegebenenfalls den schnellen und einfachen Zugriff auf bestimmte Bauteile oder auch allgemeine Zeichenelemente. Allerdings hat jede Zuordnungssystematik eine sinnvolle Grenze oder wird unter Umständen beim Zeichnen nicht immer konsequent eingehalten. Auch aus diesem Grund bieten viele CAD-Programme die Möglichkeit an, spezielle Elementeigenschaften in einer Zeichnung mit einer speziellen Filterfunktion zu suchen und damit Elemente herauszufiltern bzw. zu aktivieren. > Abb. 11 Diese ­Filterfunktion hat je nach CAD-System unterschiedliche Bezeichnungen (wie z. B. filter a­ ssistent oder auch – ganz pragmatisch – suchen und ­ ktivieren) und kann in der Regel in der Menüleiste ausgewählt werden. a

● Beispiel: Sind in einer komplexen Grundrisszeich-

◼ Tipp: Die Filterfunktion kann für viele CAD-Elemente

nung alle Außenwände mit einer speziellen Linienart gezeichnet worden, und stellen sich die Linien bei einem Probedruck als zu dünn oder zu dick heraus, können sie z. B. über ihre Linieneigenschaften herausgefiltert werden, um sie nachträglich mit wenigen Schritten gleichzeitig neu zu definieren. Sie müssen bei dieser Vorgehensweise nicht einzeln ausgewählt werden.

genutzt werden: Suchkriterien sind beispielsweise ­Linienfarbe und Strichart, aber auch Bauteilspezifika­ tionen (siehe Kap. Die dritte Dimension, Architektur­elemente). Deswegen ist es hilfreich, bestimmte Zeichenelemente oder auch ganze Bauteile mit einer bestimmten Linienfarbe zu zeichnen, um sie zu einem späteren Zeitpunkt leicht herausfiltern und bearbeiten zu können.

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Abb. 11: Um bestimmte Zeichenelemente zu suchen und zu aktivieren, stehen ­verschiedene Filterkriterien zur Verfügung (Graphisoft ArchiCAD).

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Zeichenfunktionen Die in diesem Kapitel vorgestellten Konstruktionsarten beschreiben grundsätzliche Wege, mit den entsprechenden Zeichenfunktionen beispielhafte Formen zu zeichnen. Sie werden hier nicht erschöpfend und in allen Variationen behandelt, sondern stellen einfache und gängige ­Methoden dar. In Abhängigkeit von programmspezifischen Konstruk­ tionsmethoden sind auch andere Vorgehensweisen möglich. Fast immer gibt es im CAD mehr als einen Weg zum Ziel: Es kommt darauf an, beim Zeichnen die individuell einfachste und schnellste Methode zu finden. Das Zeichnen wird durch vereinfachende Funktionen der CAD-­ Zeichenkommandos unterstützt. Die gebräuchlichsten geometrischen Zeichenelemente wie Punkte, Linien, Rechtecke und Kreise können auf diese Weise sehr leicht und ohne Umwege konstruiert werden. Die Auswahl der  verschiedenen Funktionen erfolgt über Symbole, die auf der ­Benutzeroberfläche in Werkzeugkästen angeordnet sind. > Abb. 12 und Kap. Der virtuelle Zeichentisch, Die ­Benutzeroberfläche

Zeichenelemente Der Punkt

◼

Wie auch beim Zeichnen mit der Hand ist das einfachste Zeichen­ element der Punkt. Geometrisch betrachtet ist er ein nulldimensionales Objekt, das keine Ausdehnung besitzt. Alle anderen geometrischen ­Objekte lassen sich damit definieren und besitzen folgerichtig eine bestimmte Anzahl von Punkten. So bestimmen zwei Punkte beispielsweise eine Linie, drei ein Dreieck, vier ein Rechteck, acht einen Würfel usw. Punkte werden je nach CAD-Programm mit Hilfe verschiedener Symbole dargestellt. > Abb. 13 Um einen einzelnen Punkt zu zeichnen, wird zunächst die entsprechende Zeichenfunktion mit dem Kommando punkt aktiviert.

Abb. 12: Beispiel eines Werkzeugkastens, der speziell der Erzeugung von einfachen ­Zeichenelementen wie Linie, Punkt, Rechteck und Kreis dient (Nemetschek Allplan)

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2

y

y

x

Abb. 13: Darstellungsvarianten von Punkten

1

x

Abb. 14: Eine Linie wird durch die beiden Endpunkte definiert.

Mit der Maus wird dann innerhalb der Konstruktionsebene durch e­ inen einfachen Tastenklick die Position des Punktes definiert. Alternativ kann auch die Tastatur benutzt und der Punkt mit Hilfe eines Dialogfensters durch die Eingabe einer X- und einer Y-Koordinate bestimmt werden. Basierend auf diesen Zeichen- und Eingabeprinzipien werden alle im Folgenden erklärten Zeichenfunktionen umgesetzt und erlauben, gegebenenfalls mit einigen Zwischenschritten, das Erzeugen nahezu jeder beliebigen Form. Eine einfache, gerade Linie wird durch zwei Punkte definiert. Das ­Zeichenkommando linie legt im ersten Schritt einen Startpunkt innerhalb der Konstruktionsebene fest. Anschließend wird ein zweiter Punkt als Endpunkt festgelegt, und das CAD-Programm erzeugt die Linie in der ­gewünschten Länge. > Abb. 14 Eine Polylinie besteht aus mehreren Linien, die in einem Polygonzug gezeichnet worden sind. Diese Linien sind, miteinander verbunden, somit ein zusammenhängendes Objekt. > Abb. 15

◼ Tipp: Zeichen- und Werkzeugfunktionen lassen sich

nicht nur über Werkzeugkästen und interaktive Menüs aktivieren, sondern auch über Shortcuts (engl. für „Abkürzungen“). Shortcuts sind spezielle Tasten­ kombinationen, die jeweils an eine bestimmte Funktion gekoppelt sind. Ein bekannter Shortcut im Betriebs­ system Windows ist z. B. STRG+C, durch den eine Datei in die Zwischenablage kopiert wird. Je nach CAD-­ System sind standardmäßig Shortcuts zugewiesen, die aber auch individuell über die Menüleiste angepasst werden können.

Die Linie

Polylinien ◯

◯ Hinweis: Ein Polygon ist ein sogenanntes Vieleck und zeichnet sich durch eine Fläche und eine be­stimmte Anzahl an Kanten aus. Dementsprechend ist ein Polygonzug eine Zeichenfolge mehrerer Kanten (Linien).

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2

6

5

6

4

1

3

1

y

4

2

y 3

5

7

x

x Abb. 15: Eine Polylinie fasst mehrere Linien in einem Objekt zusammen.

Abb. 16: Die Zeichenfunktion SPLINE passt die ­Ver­bindung beliebig gesetzter Punkte an.

2

1

y

1

2

y

x

x

Abb. 17: Im CAD kann ein Rechteck mit der Maus „­aufgezogen“ werden.

Splines

Abb. 18: Ein Kreis wird über den Radius konstruiert.

Der Begriff Spline stammt aus dem Schiffsbau und bezeichnet eine biegsame Planke, die sich, über einige Punkte fixiert, der Wölbung eines Schiffsbauchs anpasst. Ähnlich verhält sich die Zeichenfunktion mit

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2

1

4

1

2+3

3 y

y

x

Abb. 19: Ein Kreis kann auch durch drei Punkte definiert werden.

x Abb. 20: Die Konstruktion eines Kreisbogens

g­ leichem Namen, die Kurven zwischen beliebigen Punkten interpoliert und auf diese Weise weiche und fließende Formen zulässt. > Abb. 16 Ein Rechteck muss nicht umständlich über vier einzelne Linien gezeichnet werden, sondern wird einfacher mit Hilfe einer einzigen Funktion erstellt. Eine Methode besteht darin, ein Rechteck über seine Dia­ gonale einzugeben. > Abb. 17 Wahlweise kann das Rechteck mit der Maus „aufgezogen“ oder über die Tastatur eingegeben werden. Kreise werden geometrisch unterschiedlich definiert: Eine Möglichkeit besteht in der Definition des Kreises durch seinen Radius: Die ­Zeichenfunktion kreis fordert in der Dialogzeile dazu auf, zunächst den Mittelpunkt festzulegen. Anschließend wird der gewünschte Radius mit dem durch die Maus gesteuerten Zeichenwerkzeug oder in der Dialogzeile per Tastatur durch einen Zahlenwert festgelegt. > Abb. 18 Darüber ­hinaus gibt es, je nach CAD-Programm, noch weitere Möglichkeiten, Kreise zu erzeugen: z. B. über den Durchmesser, über drei Punkte, Tangenten und Kombinationen aus diesen Varianten. > Abb. 19 Ebenfalls ein wichtiges Konstruktionselement ist der Kreisbogen. Während der Eingabe eines Kreises kann man mit dem entsprechenden Kommando den ganzen Kreis oder auch nur einen Teil des Kreises zeichnen: Nachdem der Mittelpunkt und Radius eines Kreises definiert worden ist, wird der Anfang und das Ende des Kreisbogens bestimmt. > Abb. 20

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Quadrat und Rechteck

Kreise

Kreisbogen

3

1

3

2

1

2

5 4

y

y

x

x Abb. 21: Eine Ellipse wird durch die beiden Halb­messer (Punkt 2 und Punkt 3) konstruiert.

Abb. 22: Die Konstruktion eines Ellipsenbogens

Abb. 23: Schraffuren, Muster und Fillings kennzeichnen unterschiedliche Materialien.

Ellipse

Ellipsenbogen Schraffuren, Muster und Füllflächen

Die Konstruktion von Ellipsen ist mit der Konstruktion von Kreisen vergleichbar, nur dass nach Festlegung des Mittelpunktes die beiden Halbmesser durch Mausklick oder Koordinaten bestimmt werden. > Abb. 21 Ein Ellipsenbogen wird wie eine Ellipse konstruiert, er benötigt aber noch zusätzlich die Definition von Anfangs- und Endpunkt. > Abb. 22 Die Verwendung von Schraffuren, Mustern und Füllflächen (Fillings) vereinfacht die Darstellung von Flächen und damit die Lesbarkeit der einzelnen Elemente in einer Zeichnung. > Abb. 23 So geben Schraffuren Auskunft über die Eigenschaften der in der Planung verwendeten Baustoffe und Bauteile. Muster und Füllflächen erlauben auch die abstrakte Darstellung von Oberflächen und können darüber hinaus für die grafische

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Abb. 24: Ein Werkzeugkasten für die Erzeugung von Schraffuren, Mustern und Füllflächen (Graphisoft ArchiCAD)

Aufbereitung von Zeichnungen genutzt werden. Nicht alle CAD-Programme differenzieren die verschiedenen Darstellungsmöglichkeiten in Schraffur, Muster und Füllflächen. Manche Programme fassen diese Funktionen in einem einzigen Werkzeugkasten zusammen. > Abb. 24 Durch das entsprechende Symbol kann die gewünschte Flächen­ darstellung ausgewählt und auf verschiedene Weisen gezeichnet werden: So besteht die Möglichkeit, die Eckpunkte der darzustellenden Fläche Punkt für Punkt einzugeben. Außerdem kann eine rechteckige Fläche über die Diagonale wie ein Rechteck bestimmt werden. Eine Alternative zu diesen Methoden steht bei vielen CAD-Programmen für geschlossene Formen zur Verfügung: Liegt ein Objekt vor, das

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Automatische Geometrie­ermittlung

Abb. 25: Beispiel eines CAD-Texteditors (Autodesk Architectural Desktop)

◼

Textelemente

über seine Außenkanten eine Binnenfläche vollständig einschließt, besteht die Möglichkeit, eine automatische Geometrieermittlung zu akti­ vieren, die in der Regel über die Menüleiste aktiviert werden kann. Nach der Aktivierung dieser Funktion überprüft die Software die umschließende Kontur, um sie dann bis zu ihren Grenzen mit der gewählten Flächendarstellung auszufüllen. Besonders bei Objekten mit komplizierter Geometrie oder mit vielen Eckpunkten wird auf diese Weise viel Zeit gespart. Die Beschriftung von CAD-Zeichnungen erfolgt in vielen CAD-Programmen mit Hilfe eines Texteditors, der, wie übliche Textverarbei­ tungsprogramme, verschiedene Parameter wie Schriftart, Zeichenstärke und -größe bietet, die sich beliebig verändern lassen. > Abb. 25 Nach dem Starten des Editors kann man Texte Wort für Wort eingeben oder über

◼ Tipp: Die automatische Geometrieermittlung funk­ tioniert nur bei vollständig geschlossenen Flächen. Wird ungenau gezeichnet, können in der Kontur kleine Unterbrechungen auftreten, die bei einer normalen Größendarstellung auf dem Bildschirm oft nicht wahrgenommen werden – die anschließende Fehlersuche kann sehr zeitintensiv sein. Deshalb – und auch für andere aufeinander aufbauende Zeichenfunktionen – ist exaktes Zeichnen wichtig, um die Vorteile des CAD effizient nutzen zu können.

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◯ Hinweis: Für den korrekten Maßbezug von Höhen­

koten im CAD sorgt die genau definierte Bezugshöhe, auf die sich alle darüber oder darunter liegenden Höhen­koten beziehen. Üblicherweise ist diese Bezugshöhe die OKFF (Oberkante Fertigfußboden) im Erd­geschoss eines Gebäudes und betragt ± 0.00 m. Weitere Informationen zu Maßlinien im speziellen und zum technischen Zeichnen im Allgemeinen sind in Basics Technisches Zeichnen von Bert Bielefeld und ­Isabella Skiba, erschienen im Birkhäuser Verlag, Basel 2011, zu finden.

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1.50

±0.00

Abb. 26: Beispiele für Linear- und Kotenbemaßung

die standardmäßigen Kopierfunktionen aus anderen Programmen (z. B. ­ icrosoft Word) hineinkopieren. Allerdings gibt es auch CAD-Programme, M die ohne einen Texteditor mit spezieller Eingabemaske auskommen. In diesem Fall wird der Text direkt auf der Zeichenfläche eingegeben. Unabhängig davon, dass technische Zeichnungen in aller Regel ­entsprechend einem bestimmten Maßstab gezeichnet werden, sollten alle ­relevanten Maße einer Zeichnung eindeutig definiert werden. Dies ­geschieht mit Hilfe von Maßketten, Höhenkoten oder Angabe von Einzel­ maßen. Mit Hilfe der linearen Bemaßungsfunktion können horizontale, ver­ tikale und diagonale Elemente mit Maßlinien versehen werden. Dafür ­werden die zu vermaßenden Punkte in einer beliebigen Reihenfolge ausgewählt. Das CAD-Programm erstellt nach Abschluss der Funktion automatisch die Maßlinien mit entsprechenden Begrenzungssymbolen, den Maßzahlen und gegebenenfalls Text an der gewünschten Position innerhalb der Zeichnung. > Abb. 26, links Diese Parameter können über Dialogfenster eingestellt und auch nachträglich verändert werden. Außerdem können Maßpunkte in eine bestehende Maßkette eingefügt oder auch aus ihr gelöscht werden: Die Software berechnet alle sich neu ergebenden Abstände selbstständig. Höhenmaße werden in Ansichten und Schnitten auch durch Höhenkoten bestimmt, die als zeichnerisches Symbol durch ein gleichseitiges Dreieck dargestellt und zusammen mit der Höhenangabe direkt in der Zeichnung angegeben werden. Diese Bemaßungsmethode soll ausschließlich Niveauunterschiede messen und darstellen. > Abb. 26, rechts Dafür werden die maßgebenden Punkte einfach mit der Maus angeklickt und eine Bezugshöhe bestimmt. Anschließend werden die Koten vom CAD-Programm berechnet und an der vom Benutzer gewählten Position ­dargestellt.

29

Maßlinien

Lineare ­ Bemaßung

Kotenbemaßung

◯

Konstruktionshilfen

Raster

◼

Fang-Funktion

Die Konstruktionshilfen, die in diesem Kapitel vorgestellt werden, stehen stellvertretend für eine Vielzahl von Optionen, die von den Eigenschaften des jeweiligen CAD-Programms abhängen. Weder sind sie in ­jedem CAD-Programm identisch, noch funktionieren sie immer gleich. Es ist notwendig, sich mit den speziellen Funktionen eines CAD-Programms auseinanderzusetzen und mit eventuellen Besonderheiten vertraut zu machen. Letztendlich ist jede Methode abhängig von der Produktqualität und der individuellen Art zu zeichnen. Raster haben eine wichtige Funktion bei der Planung von Bauwerken. Besonders größere Objekte können mit Entwurfs- und Konstruktions­ rastern übersichtlich gehalten werden und unterstützen den Planungsprozess. Beispielsweise vereinfacht ein Stützraster die Planung der Tragwerkskon­struktion eines Gebäudes oder ein Achsraster die Gestaltung einer Fassade. Im CAD können Raster zu gleichen Zwecken eingesetzt werden und sind überdies eine konstruktive Zeichenhilfe. > Abb. 27 Um exakte Zeichnungen zu erstellen, müssen die Zeichenelemente mit exakt definierten Punkten erzeugt werden. Mit Hilfe der Koordinaten > Kap. Der virtuelle Zeichentisch, Koordinatensysteme können diese Punkte über die Tastatur eingegeben werden. Allerdings ist die Maus beim Zeichnen mit CAD oft ein schnelleres und auch unkomplizierteres Eingabewerkzeug. Um einen Punkt mit dem virtuellen Zeichen- und Auswahlwerkzeug ­exakt auswählen zu können und beim Zeichnen nicht um einige Millimeter zu verfehlen, wird die sogenannte Fang-Funktion verwendet, die über die Menüleiste oder spezielle Werkzeugkästen ausgewählt werden kann. Damit können ­Zeichenelemente innerhalb einer Zeichnung „gefangen“, also punkt­genau ausgewählt werden. Unter anderem funktionieren auch die oben beschriebenen Rasterpunkte bei Bedarf wie Fangpunkte: Bewegt man das Zeichenwerkzeug auf dem Bildschirm in die Nähe eines solchen Fangpunktes, markiert die CAD-Software diesen Punkt mit einem Symbol. Wird dann z. B. das Zeichenkommando linie ausgeführt und per Mausklick der Startpunkt einer Linie festgelegt, entspricht dieser genau dem

2

1 y x

Abb. 27: Achsraster wiederholen Hilfslinien und Hilfspunkte in X- und Y-Richtung.

30

x

x

y

y

Abb. 28: Das Zeichenwerkzeug wird in die Nähe eines Rasterpunktes bewegt, der ­daraufhin von der CAD-Software als gefangener Punkt angezeigt wird.

gefangenen Punkt. > Abb. 28 Auf diese Weise wird die beim Zeichnen notwendige Präzision gewährleistet. Die Fangfunktion arbeitet in der Regel nur im Zusammenhang mit ­anderen Zeichenbefehlen: Zuerst muss das entsprechende Zeichen­ kommando ausgewählt worden sein, bevor die CAD-Software automatisch Fangpunkte aktiviert, wenn sie in den Fangradius des Zeichenwerkzeugs kommen. Fangpunkte können auf vielfältige Weise konstruiert werden. Dazu dienen beispielsweise die End- und Mittelpunkte von Linien, Ecken von Quadraten, Mittelpunkte von Kreisen oder Schnittpunkte von zwei Objekten. > Abb. 29–31 Ähnlich wie beim Fangen von Rasterpunkten wird die Nähe eines potenziellen Fangpunktes zum Zeichenwerkzeug durch das vorübergehende Erscheinen eines Symbols deutlich. Der Abstand, den das Zeichenwerkzeug maximal zu einem Fangpunkt haben darf, um ihn zu aktivieren, wird über den Fangradius bestimmt. Innerhalb eines gedachten Kreises um einen bestimmten Punkt, dessen Radius auf dem

◯

Objektfang

◼ Tipp: Ein Raster wiederholt in beliebig definierbaren

◯ Hinweis: Genaues Arbeiten ist beim Zeichnen mit

Abständen Hilfspunkte, die auch mit Hilfslinien verbunden sein können. So kann es beispielsweise über immer gleich bleibende Punktabstände gebildet werden, die sowohl in X- als auch in Y-Richtung 1 m betragen. Raster lassen sich im CAD, genau wie der Ursprungspunkt des zugrunde liegenden BKS (benutzerdefiniertes Koordinatensystem), beliebig in einer Zeichnung verschieben.

CAD von großer Bedeutung, da sich auch kleine Fehler, die am Anfang einer Zeichnung gemacht werden, im Laufe der Zeichenarbeit schnell potenzieren können, weil sich Koordinaten und Zeichenelemente häufig ­aufeinander beziehen.

31

x

x y

y

Abb. 29: Objektfang Endpunkt

x

x y

y

Abb. 30: Objektfang Mittelpunkt

x

x y

Abb. 31: Objektfang Schnittpunkt

32

y

Bildschirm in der Regel einige Millimeter beträgt, wird dann der entsprechende Fangpunkt vorübergehend aktiviert. Um exakte technische Zeichnungen erstellen zu können, sind unter anderem genaue Winkeldefinitionen notwendig. Die verschiedenen CADProgramme haben unterschiedliche Ansätze, exakte Winkel zu erzeugen. In der Regel besteht die Möglichkeit, den gewünschten Winkel während des Zeichnens über die Dialogzeile per Tastatur oder interaktiver GradAuswahl festzulegen. Manche CAD-Programme erlauben darüber hinaus auch den Winkelfang in vordefinierten Winkelschritten, wenn beispielsweise während des Zeichnens die Shift-Taste der Tastatur gedrückt ­gehalten wird. Darüber hinaus können in der Regel auch weitere Werkzeugfunktionen als Zeichenhilfen benutzt und über die Werkzeugkästen ausgewählt werden. > Abb. 32–35

Winkelangaben

90

.0

0°

1/2

1/2

Abb. 32: Die Funktion WINKELHALBIERENDE halbiert einen beliebigen Winkel, der von zwei Linien ­eingeschlossen wird, auch wenn seine Gradzahl nicht bekannt ist.

Abb. 33: Mit der Fangfunktion LOT wird eine Linie ­lotrecht auf einem Kreis oder auf einer anderen Linie ausgerichtet.

Abb. 34: Mit der Funktion PARALLELE können Linien von der Ausgangslinie parallel vervielfältigt und ­verschoben werden.

Abb. 35: Linien können mit Punkten in beliebige oder gleichmäßige Abstände aufgeteilt werden.

33

Modifikationen

Einer der großen Vorteile des CAD liegt darin, schon gezeichnete ­ lemente nachträglich zu bearbeiten und damit zu verändern. Im EntE wurfs- und Konstruktionsprozess sind so mit relativ geringem Aufwand Änderungen und Optimierungen möglich. Außerdem können Vorlagen modifiziert und den jeweiligen Bedürfnissen angepasst werden. Auf diese Weise entfällt die Neuanfertigung von Zeichnungen, und das Zeichnen von Standardobjekten wird allgemein rationalisiert. > Kap. Datenfluss, Programmbibliotheken Assoziativität

Gruppieren

Punkte­ modifizieren

CAD-Elemente können assoziativ verändert werden: Wird z. B. ein Rechteck mit einem Filling ausgefüllt und anschließend in der Fläche ­verändert, folgt das Filling automatisch den begrenzenden Linien des Rechtecks. > Abb. 36 Rechteck und Filling sind also miteinander verbunden und geometrisch voneinander abhängig. Ein weiteres Beispiel der Asso­ zia­tivität besteht in der Veränderung von Bauteilen in Kombination mit ­Maßlinien: Werden Bauteile in der Länge verändert, verändern sich auch zugehörige Maßketten automatisch, wenn sie miteinander asso­ ziiert – also aneinander gekoppelt – sind. Es ist also nicht notwendig, ein  einmal entsprechend vermaßtes Bauteil nach dem Verändern mit neuen Maß­linien zu versehen. Objekte werden im CAD oft aus verschiedenen Elementen zusammengesetzt, die zwar in der Darstellung eine Einheit bilden, aber nicht miteinander verbunden sind. So besteht z. B. die symbolhafte Darstellung eines Bettes aus mehreren Linienelementen, die einzeln ausgewählt und modifiziert werden können. Um bei der Auswahl eines Objektes nicht alle Elemente einzeln aktivieren zu müssen, können mehrere von ihnen zusammengefasst werden. Sie werden, je nach Bezeichnung im verwendeten CAD-System, zu gruppen, blöcken oder segmenten zusammengesetzt und bilden solchermaßen definiert eine Einheit, die bei Bedarf auch wieder aufgelöst werden kann. Dies erleichtert die Arbeit in der Regel enorm. Die Möglichkeit, einzelne Punkte oder mehrere Punkte gleichzeitig zu modifizieren, gestattet beim Zeichnen von Objekten ein hohes Maß an

◼ Tipp: Der bestehende Grundriss eines Gebäudes

◯ Hinweis: Die Vorgehensweise der Elementaktivie-

lässt sich sehr einfach anpassen, indem man z. B. alle Punkte einer Gebäudeseite auswählt und dann in die gewünschte Richtung des BKS verschiebt: Alle aus­ gewählten Punkte folgend der Verschiebung, Linien und Bauteile verlängern oder verkürzen sich automatisch.

rung mit Hilfe eines Auswahlfensters wird auch bei anderen Modifikationen eingesetzt, um kontrolliert ­Zeichenelemente auswählen und modifizieren zu ­können.

34

1

2

Abb. 36: Bei einem rechteckigen Bauteil wird ein einzelner Punkt modifiziert. Das Filling folgt assoziativ der Konturveränderung.

1

2

3

Abb. 37: Zwei Bauteile werden durch das Aufziehen eines Auswahlfensters mit der Maus gelöscht.

Flexibilität. So werden Längenänderungen von Linien, aber auch Flächen und dreidimensionalen Objekten mit der Maus einfach durchgeführt. > Kap. Die dritte Dimension Nach dem Start des Kommandos wird beispielsweise die Ecke eines Rechtecks mit Hilfe der Fangfunktion gegriffen und anschließend an der gewünschten Position der virtuellen Zeichenfläche abgesetzt. > Abb. 36 Die Löschfunktion erlaubt das vollständige Entfernen von Zeichnungselementen und wird mit Hilfe des Auswahlwerkzeugs umgesetzt. Auch mehrere Elemente können gleichzeitig gelöscht werden. Dazu wird nach der Aktivierung der Löschfunktion mit der Maus ein Auswahl­ fenster aufgezogen. Je nach Grundeinstellung werden dann alle Objekte gelöscht, die vollständig innerhalb dieses Auswahlfensters liegen oder, alternativ, davon geschnitten werden. > Abb. 37

35

◼

Löschen

◯

1 2

3

Abb. 38: Mit der Werkzeugfunktion TRIMMEN werden z. B. überstehende Abschnitte einer Linie gelöscht.

2

3

1

Abb. 39: Die Werkzeugfunktion ANPASSEN verlängert eine Linie bis zum Schnittpunkt mit einer weiteren Linie.

2

3

1

Abb. 40: Das Symbol eines Esstisches wird mit Hilfe der Maus ausgewählt und kopiert.

◼ Tipp: Die Funktionen TRIMMEN und ANPASSEN

◼ Tipp: Für das Greifen eines Objekts eignen sich

k­ önnen in der Regel nicht nur auf einzelne, sondern auf mehrere Linien angewendet werden. So lassen sich beliebig viele Linien auf einmal auswählen und stutzen oder dehnen.

besonders seine Fangpunkte. So lässt es sich zielsicher fangen und an einer anderen Position absetzen, wobei auch für das Absetzen wiederum Fangpunkte benutzt werden können.

36

Darüber hinaus können auch Teilelemente ab- und herausgeschnitten werden. Mit der Funktion trimmen (je nach CAD-System auch als ­stutzen , kürzen, element zwischen schnittpunkten löschen bezeichnet) wird ein zwischen zwei Schnittpunkten liegender oder auch überstehender Teil einer Linie gelöscht, indem er nach Aktivierung der Funktion mit dem Auswahl- und Zeichenwerkzeug angeklickt wird. > Abb. 38 Die gegensätzliche Operation anpassen (auch als dehnen, verlängern und zwei elemente verschneiden bezeichnet) verlängert eine Linie bis zu dem Schnittpunkt mit einer weiteren Linie. > Abb. 39 Die Funktion kopieren ist eine der wichtigsten Zeichnungsfunktionen und erlaubt einen effizienten Arbeitsprozess: Grundsätzlich sollte zunächst immer überlegt werden, ob nicht ein schon gezeichnetes Objekt kopiert und gegebenenfalls modifiziert werden kann, bevor man es neu zeichnet. Das gilt insbesondere für komplexe Objekte, deren Erstellung viel Zeit in Anspruch nimmt. Damit sind sowohl selbst erstellte Objekte als auch Bibliothekselemente gemeint. > Kap. Datenfluss, Programmbibliotheken Um ein Objekt zu kopieren, wird es nach Aktivierung der Funktion mit dem Auswahl- und Zeichenwerkzeug an einer beliebigen Stelle durch Anklicken „gegriffen“ und dann an einer anderen Position als Kopie ­abgesetzt, wobei das Original an der ursprünglichen Position erhalten bleibt. > Abb. 40 Mit der Funktion spiegeln werden Objekte über eine beliebig defi­ nierbare Achse gespiegelt. Es ist außerdem möglich, beim Spiegeln eine ­Kopie zu erstellen – die natürlich spiegelverkehrt ist – und das Original zu erhalten. Nach Aktivierung der Funktion und der Auswahl des Objekts wird die Spiegelachse festgelegt, die einen beliebigen Abstand und ­Winkel zum Original hat. Als Spiegelachse können zwei beliebig definierbare, per Mausklick ausgewählte Punkte dienen. Es ist aber auch möglich, ­Linien und Kanten von bestehenden Elementen als Spiegelachse zu ­benutzen. So können z. B. symmetrische Objekte in Kombination mit der Kopier­ funktion effizient gezeichnet werden: Es ist nur notwendig, eine Hälfte zu zeichnen, die andere Hälfte kann über die Mittelachse gespiegelt ­werden. > Abb. 41

● Beispiel: Wird der Grundriss eines Doppelhauses

gezeichnet, besteht die Möglichkeit, den Grundriss als Kopie ganz oder auch nur teilweise über die Mittelachse der beiden Hälften zu spiegeln und dann weiter zu bearbeiten. Die gleiche Vorgehensweise bietet sich auch bei Fassaden oder anderen Bauteilen an, um schnell und effizient zu zeichnen.

37

Trimmen

Anpassen ◼

Kopieren

◼

Spiegeln

●

2 3

1

Abb. 41: Ein Objekt wird ausgewählt und nach der anschließenden Auswahl einer ­Spiegelachse gespiegelt.

2

3

1

Abb. 42: Das Verschieben erlaubt die Veränderung der Position von einem oder auch von mehreren Objekten zugleich.

Abb. 43: Ein Objekt wird nach der Auswahl um 90° gedreht.

38

1

3

4

2

Abb. 44: Ein quadratisches Bauteil wird ausgewählt, mit dem Faktor 1,41 in X- und in ­Y-Richtung des BKS skaliert und so in der Fläche verdoppelt.

Die Vorgehensweise der Funktion verschieben entspricht der Kopierfunktion mit dem Unterschied, dass eben keine Kopie erstellt wird, sondern lediglich eine Verschiebung erfolgt. > Abb. 42 Zeichnungsobjekte können mit der Funktion drehen beliebig um ­einen frei wählbaren Punkt rotiert werden. Dazu bietet sich besonders der Mittelpunkt eines Objekts als Fangpunkt an, um nur die Ausrichtung zu verändern. Mit der Maus wird ein Ursprungswinkel – in der Regel die positive X-Achse des BKS – festgelegt, von dem ausgehend das Objekt sich um den Mittelpunkt drehen lässt. Alternativ kann nach der Fest­ legung eines Drehpunktes auch ein Drehwinkel über die Tastatur ein­ gegeben und so beispielsweise eine vertikale Konstruktion um 90° gekippt werden. > Abb. 43 Alle gezeichneten Objekte können in ihrer Größe bzw. Länge und Form kontrolliert verändert werden. Die Funktion skalieren bzw. ver ­ zerren ermöglicht die Veränderung eines Objektes in alle Richtungen des Koordinatensystems. > Abb. 44

39

Verschieben

Drehen

Skalieren und ­ Verzerren

Die dritte Dimension

◼

Die vorangegangenen Kapitel haben sich vorwiegend mit den Zeichenfunktionen in der Konstruktionsebene beschäftigt, die geometrisch wie ein Blatt Zeichenpapier zweidimensional definiert ist. Ein großer Vorteil aktueller CAD-Systeme besteht in der Möglichkeit, auch räumlich, also in der dritten Dimension zu arbeiten. Während bei 2D-Konstruktionen lediglich die Ansicht oder der Schnitt eines Objektes zeichnerisch dargestellt wird, formt man durch die dreidimensionale Konstruktion mittels CAD das 3D-Objekt selbst. In unserem maßgebenden CAD-Bezugssystem, dem Koordinatensystem, ist dazu die Z-Achse notwendig, die den Schritt von der zweidimensionalen Fläche in den dreidimensionalen Raum möglich macht. Am gebräuchlichsten ist auch hier das schon beschriebene kartesische Koordinaten­ system, das um die Z-Achse erweitert wird: Sie steht senkrecht auf dem Ursprungspunkt der Fläche, die durch die X- und Y-Achse definiert wird, und ermöglicht so die Bestimmung des Punktes P(3,5) aus Abbildung 5, Seite 16, im Raum. > Abb. 45

Z

y

x

Abb. 45: Der Punkt P(3,5) wird über die Z-Achse zusätzlich auch räumlich definiert und markiert die Koordinaten P(3,5,4).

40

Abb. 46: Mit der Rechte-Hand-Regel kann sehr einfach die Richtung der positiven Z-Achse bestimmt werden.

Dreidimensionales Entwerfen

Die zweidimensionale Konstruktionsebene wird in der dritten Dimension zu einem Bestandteil des dreidimensionalen Arbeitsraums. Allerdings wird dieser Arbeitsraum in aller Regel mit Hilfe zweidimensio­ naler Zeige- und Ausgabegeräte wie Maus und Bildschirm genutzt. Das kann insbesondere bei komplexen dreidimensionalen Zeichnungen ­gewöhnungsbedürftig sein. Während bei zweidimensionalen Zeichnungen grundsätzlich nur die Projektion einer Fläche (z. B. Grundriss oder Ansicht) bearbeitet und betrachtet wird, besteht bei der dreidimensionalen Darstellung die Möglichkeit, zwischen der Drauf- und Untersicht, den vier verschiedenen Ansichten und isometrischen Darstellungen zu wechseln. > Abb. 47 Alle diese

◼

Projektionen

◼ Tipp: Die sogenannte Rechte-Hand-Regel dient zur

◼ Tipp: Man sollte beim Entwurf möglichst früh drei­

Orientierung innerhalb eines kartesischen Koordinatensystems. Mit dieser Regel kann die Richtung der posi­tiven Z-Achse bestimmt werden, wenn die Richtung der X- und Y-Achse in einem 3D-Koordinatensystem bekannt ist. Zeigen Daumen und Zeigefinger der ­rechten Hand jeweils in die positive X- und Y-Richtung, so symbolisiert der abgespreizte Mittelfinger die ­positive Z-Achse (siehe Abb. 46).

dimensional denken und auch arbeiten, da viele Bezüge und Abhängigkeiten eines Bauwerks räumlich besonders gut kontrollierbar sind. Neben einfachen Arbeits­modellen aus Pappe eignen sich dazu abstrahierte ­virtuelle 3D-Massenmodelle besonders gut, da sie vergleichsweise schnell konstruiert sind und so zügig Ergebnisse liefern können (siehe Kap. Die dritte Dimension, Konstruktionsmethodik und Kap. Visualisierung).

41

4

5

3

6

7

2

1

2

3

4

5

6

7

8

1

8

Abb. 47: Im virtuellen Raum sind verschiedene Betrachtungsweisen derselben Objekte möglich.

Modelle

Volumenmodelle

Betrachtungsweisen sind Projektionen derselben dreidimensionalen ­Objekte, erlauben in dem jeweiligen Ansichtsmodus eine eindeutige räumliche Betrach­tung und damit auch die Bearbeitung von bestimmten Punkten einer 3D-Konstruktion. Bei den meisten CAD-Programmen lassen sich mehrere Projektionen durch verschiedene Fenster gleichzeitig auf dem Bildschirm darstellen. Dadurch ist man in der Lage, das betrachtete Objekt aus allen Richtungen zu sehen. Dreidimensional definierte Objekte haben unterschiedliche Eigenschaften und lassen sich durch ihre Konstruktionsmethodik als Volumen-, Flächen- und Kantenmodelle unterscheiden: Ein Volumenkörper ist ein massives Objekt, das im CAD einen großen Informationsgehalt besitzt. > Abb. 48 Neben dem Volumen und den daraus ableitbaren Informationen wie z. B. Masse und Schwerpunkt können auch Oberflächeneigenschaften und spezifische Materialien definiert werden. > Kap. Visualisierung So kann von einem Bauteil ein virtuelles Modell

42

z y

z

z x

Abb. 48: Isometrische Darstellung eines massiven Volumenmodell­ körpers

y

x

Abb. 49: Beispiel eines Flächen­ modells

y

x

Abb. 50: Ein Kantenmodell: Über Volumen und Flächen werden keine Aussagen getroffen.

erstellt werden, das sich bei einstellbaren virtuellen Rahmenbedingungen genauso verhält wie das reale Vorbild. Darüber hinaus lässt es Durchdringungen zu, die geometrisch in dem Volumen bestimmt werden ­können. So besteht die Möglichkeit, Körper geometrisch zu vereinigen, voneinander abzuziehen oder Schnittmengen zu bilden. > Kap. Die dritte ­Dimension, Modellierung

Flächenmodelle bestehen, wie der Name schon sagt, ausschließlich aus Flächen und besitzen kein definiertes Volumen. Flächen können im CAD in den visuellen Eigenschaften ihrer Oberflächen definiert werden und lassen sich im virtuellen Arbeitsraum in beliebigen Winkeln drehen und kippen. > Abb. 49 Ein Kantenmodell bildet mit dreidimensionalen Linien lediglich die Kanten eines Körpers. Über Oberflächen oder Volumen werden keine Aussagen getroffen, sie werden also geometrisch nicht definiert. Kanten­ modelle spielen im Bereich des architekturbezogenen CAD nur eine ­untergeordnete Rolle, da ihre Darstellungsmöglichkeiten sehr abstrakt und begrenzt sind. > Abb. 50

◯ Hinweis: Flächenmodelle können ein Volumen um­-

schließen, ohne es wie ein Volumenmodell geometrisch zu definieren. Dadurch entstehen Objekte, deren Hülle Informationen über Oberflächeneigenschaften besitzt und unter Umständen wie ein Volumenmodell aussieht. Allerdings besteht diese Hülle nur aus zweidimensio­ nalen Flächen ohne eigene Materialstärke: Das Objekt ist ein reiner Hohlkörper.

43

Flächenmodelle

◯

Kantenmodell

z

z y

x

Abb. 51: Ein komplexer Volumenkörper als Drahtmodell im Konstruktionsmodus

Drahtmodell

y

x

Abb. 52: Das Drahtmodell aus der Abbildung 51 mit ­verdeckten Kanten: Es sind nur die dem Betrachter zugewandten Flächen und Kanten zu sehen.

Standardmäßig werden alle räumlichen Objekte im 3D-Konstruk­ tionsmodus der meisten modernen CAD-Programme als Drahtmodell ­dargestellt, um alle relevanten Punktkoordinaten bearbeiten zu können. Ein Drahtmodell, nicht zu verwechseln mit dem oben beschriebenen  Kantenmodell, ist eine Skelettdarstellung eines 3D-Objekts unter ­Verwendung von dreidimensional definierten Linien. Sowohl Volumenals auch Flächenmodelle werden im 3D-Konstruktionsmodus als Draht­ modelle gezeigt, wobei Informationen über Volumen und Flächen in dieser speziellen konstruktiven Darstellung vernachlässigt werden. Das Drahtmodell lässt sich im virtuellen Arbeitsraum von jedem beliebigen Punkt aus betrachten und erlaubt die Überprüfung von räumlichen Beziehungen wie Abständen zwischen Bauteilen und Überlagerungen. Es bedarf einiger Übung, um bei einem komplexen Drahtmodell zwischen „vorne“ und „hinten“ zu differenzieren, weil – trotz einer zweidimensionalen Darstellung auf dem Bildschirm – eine räumliche Tiefe ­beschrieben

44

wird. > Abb. 51 Einige CAD-Programme kommen ohne die Darstellung von Drahtmodellen aus und visualisieren dreidimensionale Objekte ­direkt mit schattierten oder farbigen Oberflächen. Bei Bedarf können alle Kanten ausgeblendet werden, die räumlich hinter dreidimensionalen Objekten und Flächen liegen, um sich in der Zeichnung besser zu orientieren. Die Anzeige wird so wesentlich übersichtlicher und ist mit ihrer Darstellung eine Vorstufe der Visualisierung, die aber im Gegensatz zu einer abgeschlossenen Visualisierung noch ­modellierbar ist. > Abb. 52 und Kap. Visualisierung Das entsprechende Kommando dieser Darstellungsoption lautet in den verschiedenen CAD-Programmen beispielsweise verdecken oder hidden line (engl. für „verdeckte Linie“). Technische Zeichnungen stellen üblicherweise Grundrisse, Ansichten und Schnitte von ganzen Bauwerken oder von Bauteilen als Detailzeichnungen dar. Im 3D-Konstruktionsmodus werden jedoch komplette virtuelle Modelle erstellt, die bei Bedarf die Grundlage für die Gene­ rierung von zweidimensionalen Abbildungen einer technischen Zeichnung sind. Standardmäßig wird die Konstruktionsebene eines CAD-Systems in der Draufsicht dargestellt, d. h., der Zeichner blickt von oben auf die ­XY-Ebene des BKS und so auch auf ein virtuelles Modell. Um ein bestimmtes Geschoss eines virtuellen Bauwerks als Grundriss darzustellen, wird eine horizontale Schnittebene angelegt, die alle Wände und Objekte ­innerhalb des Bauwerks in einer bestimmten Höhe schneidet und so als Grundrissdarstellung zeigt. > Abb. 53

Verdeckte ­ Kanten

◼◯

Generierung von Grundriss, Ansicht und Schnitt

Grundriss ­ und Horizontalschnitt

◼ Tipp: Verdeckte Linien zu berechnen kann zeitauf-

◯ Hinweis: Viele CAD-Programme besitzen neben

wendig sein. Ist vor der Konstruktion eines 3D-Modells klar, in welchem Maßstab oder Detaillierungsgrad eine dreidimensionale Darstellung später ausgegeben ­werden soll, sollte man auf das Darstellen nicht relevanter Elemente gegebenenfalls verzichten bzw. eine allzu große Detailtiefe vernachlässigen. Benötigt man ein 3D-Modell sowohl für Grob- als auch für Detail­ darstellungen, sollten Details wie Türgriffe o. Ä. auf einer zusätzlichen Ebene angeordnet werden, damit sie bei der Berechnung des Grobmodells ausgeschaltet werden können (siehe Kap. Der virtuelle Zeichentisch, Transparente Ebenen – das Schichtprinzip und Kap. Visualisierung).

einem Darstellungsfenster für den Konstruktionsmodus auch eine optionale 3D-Darstellung, die bei Bedarf als zusätzliches Sichtfenster aktiviert werden kann und dreidimensionale Objekte auf Wunsch mit verdeckten Kanten und schattierten bzw. farbigen Oberflächen ­darstellt. Die so visualisierten Objekte lassen sich in der Regel interaktiv drehen und von allen Seiten betrachten.

45

Abb. 53: Um aus einem virtuellen Gebäude einen Horizontalschnitt zu erzeugen, wird eine horizontale Schnittebene angelegt.

◯ ◼

Ansicht und­ Vertikalschnitt

Die meisten CAD-Programme verwenden für die Erstellung von Ansichten und Schnitten die gleiche Werkzeugfunktion. Zeichentechnisch gesehen ist ein Schnitt auch eine Ansicht, nur dass diese eben durch ein Gebäude oder Bauteil schneidet und man folgerichtig das Innere des ­Objekts sieht. Im Gegensatz zu der Erzeugung eines Grundrisses werden bei Längs- bzw. Querschnitten Vertikalschnitte erzeugt, die ein Objekt in Längs- oder Querrichtung schneiden: Zunächst legt man die Länge, die

◯ Hinweis: Das in den Abbildungen 53 bis 55 dar­ gestellte Gebäude zeigt den Entwurf eines frühen Wohnhauses von Le Corbusier in Vaucresson (1922), wobei Maße und Details nicht exakt denen des ­Originals entsprechen.

46

◼ Tipp: Ein Horizontalschnitt schneidet Objekte paral-

lel zur XY-Ebene des BKS. Weiter gedacht schneidet ein Vertikalschnitt die Objekte kongruent zur Z-Achse. Manche CAD-Programme bieten vordefinierte horizontale Schnittebenen als Geschossebenen an (z. B. Graphisoft ArchiCAD), zwischen denen beim Zeichnen zum Bearbeiten der verschiedenen Geschossgrundrisse gewechselt werden kann (siehe Kap. Der virtuelle Zeichentisch, Transparente ­Ebenen – das Schicht­prinzip).

Abb. 54: Um einen Vertikalschnitt zu generieren, wird eine Schnittebene mit vertikaler Ausrichtung erzeugt.

Abb. 55: Um eine Ansicht eines virtuellen Gebäudes zu erzeugen, wird die vertikale Schnittebene vor oder ­hinter das Gebäude gelegt.

Blickrichtung und -tiefe der Schnittebene fest. (Bei einer Ansicht verläuft diese Schnitt­ebene vor bzw. hinter einem Objekt). Die CAD-Software ­erzeugt anschließend in der Draufsicht das Symbol einer Schnittlinie, die man für eine Darstellung des definierten Schnittes oder der Ansicht auswählt. Je nach CAD-System wird diese Darstellung in einem speziellen Schnitt-Ansichtsfenster gezeigt oder als 2D-Zeichnung ausgegeben, die für die weitere Bearbeitung zur Verfügung steht. > Abb. 54 und 55

◯ Hinweis: Einige Programme ermöglichen es, bei-

spielsweise einen Schnitt anzulegen, zu beschriften und auf einem gesonderten Fenster auszugeben, obwohl er noch mit den 3D-Daten des zugrunde liegenden virtuellen Modells verknüpft ist (z. B. Graphisoft ArchiCAD). So können Elemente im Konstruktions­ modus bearbeitet werden und ändern sich automatisch assoziativ auch in der Projektion. Alternativ kann die Projektion als 2D-Zeichnung auf einer zusätzlichen Ebene ausgegeben werden, die nur noch aus zwei­ dimensionalen Linien besteht.

47

◯

Konstruktionsmethodik

Die 3D-Konstruktionsmethoden funktionieren in der Vorgehensweise ähnlich wie die 2D-Zeichenfunktionen. Allerdings besteht ein wesent­ licher Unterschied darin, dass Koordinaten nicht nur über die X- und die Y-Achse in der Fläche definiert, sondern darüber hinaus auch noch mit Hilfe der Z-Achse im Raum verortet werden. > Kap. Die dritte Dimension, Drei­ dimensionales Entwerfen Punkte, Linien und Flächen im Raum

◼

Genau wie beim Zeichnen in der Konstruktionsebene des BKS können Punkte, Linien und Flächen mittels einer Zeichenfunktion im Raum gezeichnet werden. Das Arbeiten in einer räumlichen Projektion ist allerdings gewöhnungsbedürftig, da nicht alle Objekte parallel zu den Koordinatenachsen gezeichnet werden und dadurch in den unterschiedlichen Projektionen verkürzt oder verlängert erscheinen. So kann der Zeichner räumliche Darstellungen oft nicht in ihrer wahren Länge wahrnehmen. > Abb. 56

Quader

Zylinder

Einfache Körper können direkt über Zeichenfunktionen als Volumenmodelle erzeugt werden: Ein Quader wird zunächst mit der Basis, also in der Grundfläche, beispielsweise über die Diagonale definiert, um anschließend eine Höhe zugewiesen zu bekommen. > Abb. 57 Die Basis liegt immer in der Konstruktionsebene und parallel zur XY-Ebene des BKS. Ein Zylinder kann eine kreisförmige oder elliptische Basis besitzen. Nachdem diese definiert worden ist, wird der Zylinder mit Hilfe der ­Z-Achse in der Höhe definiert. > Abb. 58

z

x

z

y

z

y

z

x

y

x

z

x x

z

y

z

y

z

x

y

Abb. 56: Eine Linie und eine Fläche werden in verschiedenen Ansichtsmodi dargestellt: Je nach Blickwinkel ­verändern sich die sichtbaren Größen.

48

3 2 1 z

z

z

y

y

x

y

x

x

Abb. 57: Die Erzeugung eines Quaders im isometrischen Konstruktionsmodus

3

2 1 z y

z x

y

z x

y

x

Abb. 58: Ein Zylinder ist in der CAD-Konstruktion vergleichbar mit einem Quader, er besitzt allerdings eine runde Basis.

◼ Tipp: Flächen können im dreidimensionalen Raum

als Polygonflächen erzeugt werden. Dabei stehen neben der einfachen horizontalen und vertikalen Ausrichtung auch beliebige Neigungswinkel zur Verfügung. Wenn eine Fläche eine bestimmte Neigung besitzen soll, ist es am einfachsten, sie zunächst zweidimen­ sional in der Draufsicht zu erzeugen und anschließend dreidimensional zu drehen.

49

3

2 1 z y

z y

x

z x

y

x

Abb. 59: Ein Kegel wird durch die Höhe des Scheitelpunktes über der runden Basis definiert.

Kegel

Ein Kegel ist durch eine kreis- oder ellipsenförmige Basis definiert und verjüngt sich lotrecht zu einem Punkt. Bei der Erstellung eines ­Kegels wird zunächst die Basis durch die Grundfläche definiert, um dann über die Z-Achse den Scheitelpunkt durch einen Punkt zu bestimmen. > Abb. 59

Kugel

Extrudierte­ Volumenkörper und Flächen

Eine Kugel wird im CAD durch einen Mittelpunkt in der Basis und e­ inen Radius oder Durchmesser definiert. Die Breitengrade der Kugel ­liegen parallel zu der XY-Ebene des BKS, die senkrechte Mittelachse ist kongruent mit der Z-Achse. > Abb. 60 Mit den zuvor beschriebenen 3D-Zeichenfunktionen können ein­ fache  geometrische Volumenkörper mit einem einzigen Zeichenkommando sehr leicht erstellt werden. Nicht alle CAD-Programme bieten diese Funktionen an, und die Möglichkeiten der konstruierbaren Geo­ metrien sind durch die vorgegebene Formdefinition eingeschränkt. Eine weitere Methode, Volumenkörper zu erstellen, besteht in der Extrusion. Damit wird die Erhebung eines Körpers aus einer Grundrissskizze erzeugt. Durch diese Funktion können zweidimensionale Objekte, die aus Linien, Polylinien und Splines bestehen, zu Volumenkörpern und Flächen um­ gewandelt werden. Vor allem bei Objekten mit Abrundungen, Fasen und anderen geometrischen Besonderheiten ist diese Methode von Vorteil, da diese ­Objekte sich ohne eine vorgegebene Grundform nur schwer definieren lassen. Vo­raussetzung dafür ist, dass die Linienzüge der Grundform geschlossen sind und sie sich nicht überschneiden. Ist die Grundform nicht geschlossen, wird kein Volumenkörper erzeugt, sondern eine ­Fläche. Die Extrusion hat in den verschiedenen CAD-Programmen unterschiedliche Bezeichnungen, z. B. erhebung, lineare austragung oder auch translation und trajektion . Sie wird längs einer Konstruktionslinie oder

50

2 1

z

z y

x

Abb. 60: Eine Kugel im Konstruktionsmodus als ­Drahtmodell: Breiten- und Längengrade definieren Form und Volumen der Kugel.

y

z x

y

x

Abb. 61: Die Extrusion der Skizze eines Zahnrads. In der Mitte der linken Abbildung ist der Fahrweg zu sehen, der Höhe und Richtigung der Extrusion bestimmt.

durch die Eingabe eines Höhenwertes durchgeführt. Die zweidimensionale Grundform, die in einen Volumenkörper umgewandelt werden soll, wird bei der Extrusion in der Regel als skizze bezeichnet. Die Konstruk­ tionslinie, entlang der die Skizze extrudiert werden soll, trägt oft die Bezeichnung fahrweg oder pfad . Manche CAD-Programme benötigen sowohl die Grundform als auch den dreidimensional definierten Fahrweg, um die Extrusion durchzuführen (z. B. Nemetschek Allplan). Andere (z. B. Autodesk Architectural Desktop) benötigen lediglich eine Grundform und eine durch Koordinatenangabe bestimmte Höhe, Breite oder Länge entlang der Koordinatensystemachsen, um aus der Skizze ein extrudiertes Modell zu formen. > Abb. 61 Durch das Kommando rotation wird eine zweidimensionale Grundform um die X- oder Y-Achse des zugrunde liegenden BKS oder auch um eine beliebige, durch zwei Punkte definierte Achse gedreht und dadurch erzeugt. Ähnlich wie bei dem Kommando extrusion ist die Rotation vor allem bei Objekten mit Abrundungen und anderen Details vorteilhaft, die

◼ Tipp: Mit Hilfe von extrudierten Volumenkörpern

l­assen sich z. B. sehr gut Geländemodelle erzeugen. Wie bei einem Modell aus Pappe, das das Geländeprofil in verschiedenen Schichten nachvollzieht, können diese Schichten auch virtuell mit jeder Grundform und extrudierter Höhe gebaut und übereinander gelegt ­werden. Weitere Informationen zu manuellem Modellbau sind in Basics Modellbau von Alexander Schilling, ­erschienen im Birkhäuser Verlag, Basel 2011, zu finden.

51

◼

Rotationskörper

y

z y

x

x

Abb. 62: Die Skizze eines komplexen Profils wird um eine Achse rotiert. Das Profil wird so zum Rotationskörper.

nur schwer oder überhaupt nicht durch einfache 3D-Zeichenkommandos formbar sind. Auch hier muss das zugrunde liegende Profil als Skizze ­geschlossen sein und darf keine Linien besitzen, die sich überschneiden. Im Beispiel in Abbildung 62 wird das in der XY-Ebene liegende Profil um eine Rotationsachse rotiert, die parallel zur Y-Achse des BKS liegt. Das Resultat erlaubt den Vergleich mit dem Arbeitsprozess an einer Töpferscheibe, die sich um die Längsachse dreht und auf der eine Modelliermasse durch das Rotieren nach Belieben geformt werden kann. Modellierung

In den vorangegangen Kapiteln wurden Konstruktionsmethoden vorgestellt, die mit Hilfe einer Zeichenfunktion oder durch die Ableitung aus einer Skizze einfache und komplexe Volumenkörper erzeugen. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, bestehende Volumenkörper zu modellieren, sie also in der Form zu verändern. So können je nach Geometrie einzelne oder auch mehrere Punkte eines Körpers modifiziert und in Richtung aller Achsen des BKS verschoben werden. Beispielsweise wird so in wenigen Schritten aus einem Quader ein Keil geformt > Abb. 63 oder – als Beispiel einer komplexeren Operation – die gesamte Höhe eines Bauwerks verändert.

52

z y

z x

y

z x

y

x

Abb. 63: Durch die einfache Verschiebung zweier Punkte in Richtung der Z-Achse wird aus einem Quader ein Keil.

Die Modellierung kann aber auch über diese einfachen Punktmanipulationen hinaus in sehr vielen Varianten und mit mehr oder weniger komplexen Kommandos durchgeführt werden. So können Volumen­ körper beispielsweise addiert und voneinander subtrahiert werden und erlauben damit weitgehende Optionen der Modellierung. Wie bei vielen Zeichenfunktionen benutzen die Softwareanbieter unterschiedliche Bezeichnungen für diese geometrischen Operationen, die nahezu dieselben  Kommandos verdeutlichen, z. B. kombination , csg (Abkürzung für ­Constructive Solid Geometry, frei übersetzt: „Konstruieren mit Volumen­ körpern“) und boolesche operationen . Die wesentlichen Funktionen dieser so umschriebenen Konstruktionsmethodik sind Addition, Subtraktion und Schnittmengenbildung. Die Addition erlaubt die Vereinigung von zwei oder mehreren Volumenkörpern zu einem Objekt. Dabei spielt die Reihenfolge, in der die Objekte zur Addition ausgewählt werden, keine Rolle. Nach der Vereinigung können sie nur noch zusammen ausgewählt und bearbeitet werden, da sie nun in einem neu definierten Objekt aufgegangen sind. Diese Operation ist besonders von Vorteil, wenn einzelne Bauteile zu einem Gesamtbauteil zusammengefasst werden sollen. > Abb. 64b Durch die Subtraktion können Körper voneinander abgezogen werden und so Differenzobjekte bilden. Bei dieser Operation ist die Reihenfolge der Objektaktivierung von entscheidender Bedeutung, da nur das zuerst Aktivierte erhalten bleibt, das zweite zusammen mit der Volumenschnittmenge gelöscht wird und so die Negativform der Durchdringung im ersten Objekt ausprägt. > Abb. 64c Auf diese Weise lassen sich z. B. Aussparungen in einem Wandelement als Fenster sehr einfach erzeugen. Mit der Schnittmengenbildung wird die Volumenschnittmenge zweier Körper als neues Objekt gebildet. Auf diese Weise wird die Form des zu ­erzeugenden Objekts durch die Art der Durchdringung zweier Körper

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Konstruieren mit Volumen­körpern

Addition

Subtraktion

Schnittmengenbildung

a

b

c

d

Abb. 64: Konstruieren mit Volumenkörpern: Addition, Substraktion und Schnittmenge

bestimmt und bleibt als Positivform zurück. Bereiche, die sich nicht überschneiden, werden entfernt. > Abb. 64d Architekturelemente

Das Zeichnen­ von Architektur­ elementen ◯

Grundsätzlich sind CAD-Elemente geometrisch über die Koordinaten ihrer Punkte definiert. Diese geometrischen Informationen lassen die Auswertung von Längen, Breiten und Höhen zu und bestimmen so Flächen und Volumen. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, sie mit weiteren Informationen zu assoziieren und somit allgemeine und spezifische Eigenschaften zu definieren. CAD-Programme, die auf das Zeichnen und Visualisieren im Bereich der Architektur spezialisiert sind, nutzen diese Assoziationsmöglichkeiten zur effizienten Erstellung von typischen ­Architekturbauteilen. So können beispielsweise komplexe Bauteile wie mehrschalige Wände, Fenster und Treppen weitgehend vordefiniert und damit optimiert gezeichnet werden. Diese Bauteile müssen dann nicht mehr in vielen einzelnen Schritten konstruiert und zusammengefügt werden, sondern werden in einem Dialogfenster vorab definiert. Dabei lassen sich beispielsweise auch Darstellungsparameter für Stifte und Schraffuren sowie für Oberflächen eines Bauteils in Farbe und Transparenz festlegen. > Kap. Visualisierung Daneben besteht die Möglichkeit, die verschiedenen Bauteile für eine spätere Flächen- und Volumenermittlung vor­ zubereiten und zuzuordnen. > Kap. Datenfluss, AVA Auf diese Weise kann ein ganzes ­Gebäude effizient virtuell konstruiert, visualisiert und mengenmäßig erfasst werden. Üblicherweise werden Architekturelemente, ähnlich wie 2D-Elemente im Grundriss, in der Draufsicht konstruiert. Der wesentliche ­Unterschied zum 2D-Zeichnen besteht darin, dass nicht einfach nur eine Linie gezeichnet wird, sondern das ganze Bauteil.

54

Abb. 65: Dialogfenster WAND-Zeichenwerkzeug (Nemetschek Allplan)

Wird eine Wand als komplexes Bauteil mit einem wand -Werkzeug g­ ezeichnet, besteht über ein der Zeichenfunktion zugehöriges Dialogfenster die Möglichkeit, die Eigenschaften dieses Bauteils vor dem ­eigentlichen Zeichenvorgang zu definieren. > Abb. 65 So lassen sich standardmäßig die Höhe und auch der Aufbau der Wand als ein- oder mehrschaliges Element einstellen. Die Schichten werden als Linien mit unterschiedlichen Stiften definiert und gegebenenfalls

◯ Hinweis: Ein Vorteil beim Konstruieren besteht in der

Kombinationsfähigkeit von bestimmten Bauteilen, die sich assoziativ gegenseitig beeinflussen. So bilden sich beispielsweise die Materialverbindungen zweier sich überschneidender mehrschichtiger Wände automatisch und müssen nicht umständlich konstruiert werden.

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Wände

z

z

y y

y

x

x

x Abb. 66: Ein mehrschichtiges Wand-Element in einer Grundrissprojektion, als isometrisches Drahtmodell und als isometrisches Oberflächenmodell

z

z y

y

x

z x

y

x

Abb. 67: Im Konstruktionsmodus werden in eine bestehende Wand Öffnungen und Fensterelemente eingesetzt.

Öffnungen, Fenster und Türen

◯

Decken

mit zusätzlichen Attributen für eine später folgende Mengenermittlung oder Visualisierung ausgestattet. Wird nun die Wand gezeichnet, besitzt sie bereits alle zuvor definierten Informationen und entsteht als fertiges Bauteil. > Abb. 66 So wird eine ganze Reihe von Schritten, die beim Zeichnen von 2D- und 3D-Elementen notwendig wären, in einer einzigen ­Zeichenfunktion zusammengefasst. Nach dem Zeichnen der Wände können nun Fenster und Türen in frei einstellbaren Formaten in den Wandflächen erzeugt werden. Dabei legt man nicht nur Breite und Höhe einer Öffnung fest, sondern kann außerdem Fenster und Türen als fertig konstruierte Bauteile mit Rahmen, ­Unterteilungen und Füllelementen in die Öffnung einsetzen und anpassen. > Abb. 67 Decken werden, vergleichbar mit der automatischen Erzeugung von Wänden, geometrisch über Form, Aufbauhöhe und Position bestimmt ­sowie grafisch in der Darstellung über Schraffuren und Oberflächen­

56

Abb. 68: Dialogfenster Deckenwerkzeug (Autodesk Architektural Desktop)

eigenschaften vordefiniert und bei Bedarf mit weiteren Attributen für Mengen­ermittlung oder Visualisierung ausgestattet. > Abb. 68 Auf diese Weise vordefiniert, wird eine Decke mit einer beliebigen Grundfläche mittels eines Polygonzugs gezeichnet und als fertiges Bauteil erzeugt. Nachträglich können Deckenaussparungen, beispielsweise Treppenlöcher, innerhalb der Deckenfläche ebenfalls als Polygonzug konstruiert und ausgespart werden. Treppen müssen beim Zeichnen mit der Hand aufwendig konstruiert und berechnet werden. Im CAD übernimmt das die Software: Steigungsverhältnisse und Auftrittsbreiten bilden in Kombination mit dem Treppengrundriss

◯ Hinweis: Wandöffnungen und eingesetzte Bauteile

wie Türen und Fenster sind assoziativ miteinander ­verknüpft. Die Bauteile passen sich mit einer entspre­ chenden Leibung automatisch dem Aufbau der Wand an.

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Treppen

Abb. 69: Dialogfenster Treppenwerkzeug: Verschiedene Treppentypen können ausgewählt werden (Graphisoft ArchiCAD).

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z

y

y

x

x Abb. 70: Eine automatisch erzeugte, zweiläufig gegenläufige Podesttreppe in Grundriss­ projektion und Isometrie

und der Geschosshöhe die Treppengeometrie, die in ­allen Parametern während oder auch nach der Konstruktionsphase ­verändert werden kann. Nachdem die Treppenform gewählt worden ist, werden die gewünschte Geometrie und Konstruktionsdetails der Treppe in einem Dialogfeld ausgewählt und festgelegt. > Abb. 69 Die Treppe wird mit allen Konstruktionsmerkmalen automatisch berechnet und erzeugt. Anschließend kann sie in der dreidimensionalen Ansicht begutachtet und bei Bedarf auch wieder verändert werden. > Abb. 70

◯ Hinweis: Manche CAD-Programme, die über ein

Treppenwerkzeug verfügen, definieren die Treppe zunächst als komplettes Bauteil innerhalb eines Dialogfensters vor und bieten die Möglichkeit, es als Biblio­thekselement abzuspeichern, bevor es an einer belie­ bigen Position des virtuellen Zeichenbereichs abgesetzt werden kann (z. B. Graphisoft ArchiCAD). Andere Programme bauen auf eine vorgegebene 2D-Grundrissform auf, die polygonal an den Eckpunkten abgeklickt wird, bevor geometrische konstruktive Eigenschaften fest­ gelegt werden (z. B. Nemetschek Allplan).

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◯

Abb. 71: Dialogfenster DACH-Werkzeug: Neben Linienattributen lassen sich auch ­Parameter wie Geschosshöhe, Dachneigung usw. definieren (Graphisoft ArchiCAD).

60

y

z

y x x

y

x

Abb. 72: Über einem bestehenden Außenwandgrundriss werden Trauflinien, Dachschrägen und First eines ­Satteldaches definiert.

Dächer werden geometrisch durch die Form der Grundfläche, das Dachprofil und Dachneigung, gegebenenfalls einen Dachüberstand sowie durch First und Traufhöhe bestimmt. Einfache Dächer können in ­vielen CAD-Systemen mit einem dach -Werkzeug konstruiert werden, ­indem man die Grundfläche des Daches als Polygonzug zeichnet und alle gewünschten Parameter des Dachprofils über das entsprechende ­Dialogfenster eingibt. > Abb. 71 und 72

◼ Tipp: Einige CAD-Programme ermöglichen nach

der Erstellung der Dachform die nahezu automatische Erstellung eines Sparrenplans und auch Definitionen des Dachaufbaus. Sie transferieren so mit wenigen Schritten ein virtuelles Modell aus dem Entwurfs­ stadium in die Phase der Werkplanung.

61

Dächer

◼

Visualisierung

◯

Visualisierung – ­ ilfsmittel im Entwurf H

In der Architektur bezeichnet der Begriff der Visualisierung die bildliche Darstellung eines Details oder eines geplanten Bauwerks. Die Visuali­sierung ersetzt bei Bedarf die technische Zeichnung durch eine Computersimulation und ist, insbesondere für Laien – zu denen oft auch Bauherren zählen –, leichter nachzuvollziehen, da die technischen Informationen einer Bauzeichnung weitgehend bildlich umgesetzt werden. Computervisualisierungen haben unterschiedliche Verwendungs­ zwecke: Als Hilfsmittel im Entwurf dienen sie dem Planer zur Überprüfung der Baukörperproportionen und der räumlichen Beziehungen zur Umgebung. Darüber hinaus können die Wirkungen unterschiedlicher

Abb. 73: Die Visualisierung als Hilfsmittel im Entwurf: In verschiedenen Entwurfsphasen werden Kubatur, Belichtungssituation und Materialität überprüft.

62

­ aterialien und Lichtverhältnisse bewertet werden und unterstützen M so die Planung von Bauwerken. Wird schon in einem frühen Entwurfs­ stadium  mit virtuellen Modellen gearbeitet, die auch vergleichsweise schlicht und abstrahiert sein können, lassen sich viele entwurfsrelevante Aspekte wie z. B. angestrebte Materialität und Proportion von Baukörpern überprüfen. So entstehen aussagekräftige Computersimulationen, die je nach Entwurfsstand und Differenzierungsgrad des zugrunde liegenden virtuellen Modells Entscheidungshilfen für weitere Planungsschritte sind. Die Bandbreite reicht von einfachen Massenmodellen bis hin zu virtuellen Baukörpermodellen, die jeweils den aktuellen Planungsstand wiedergeben. > Abb. 73 Darüber hinaus lassen sich mit Computervisualisierungen alter­native Entwurfsansätze in Bezug auf Vor- und Nachteile gut bewerten, wenn sie im Kontext ihres geplanten Standortes miteinander verglichen werden ­können. Der Kontext des Außenraumes bleibt unverändert, während sich alternative bauliche Strukturen entsprechend ihrer architektonischen Sprache auf diesen Außenraum beziehen. > Abb. 74 Architektonische Visualisierungen dienen – neben weiteren Darstellungsmethoden wie z. B. Zeichnungen und maßstabsgerechten Modellen – auch der finalen Präsentation eines Entwurfs. Je nach Anspruch und Zielgruppe kann eine Visualisierung in der Wirkung fotorealistisch oder abstrahiert sein. Für eine gelungene Präsentation ist nicht zwangsläufig  Fotorealismus notwendig: Reduzierte Kubaturen und abstrahierte Oberflächen können sich von der Realität abgrenzen und trotzdem viele ­Aspekte der geplanten architektonischen Wirkung transportieren. > Abb. 75 Virtuelle Modelle sollten gegebenenfalls auf die Visualisierung ­ab­gestimmt werden. Es ist von Vorteil, die Detailtiefe des Modells nach ­Möglichkeit der beabsichtigten Darstellung anzupassen, um die ­Arbeitszeit sowohl beim Konstruieren als auch bei der Berechnung der

◼

Visualisierung zur Präsentation

◯ Hinweis: Voraussetzung für die Erzeugung einer

◼ Tipp: Viele Renderprogramme bieten die Möglichkeit

Visualisierung ist eine entsprechend geeignete Software, die sogenannte Rendersoftware (siehe Kap. Renderparameter und Anhang Software, Tab. 4). Einige CAD-Programme besitzen ein integriertes Render­ modul, das zumindest erste Schritte in der Visuali­sierung erlaubt. Um gute und anspruchsvolle Resultate zu erzielen, ist darüber hinaus oft spezielle Software nötig, die als Renderer bezeichnet wird.

an, ein Pixelbild in den Hintergrund eines virtuellen Objekts zu legen und auf diese Weise eine reale Kulisse in einer virtuellen Situation zu erzeugen. Beispielsweise kann ein geplantes Gebäude in seiner zukünftigen ­realen Umgebung dargestellt werden, indem ein Digitalfoto des umgebenden Bestandes als Hintergrundbild verwendet wird.

63

Abb. 74: Unterschiedliche architektonische Ansätze in demselben städte­baulichen ­ ontext K

Visua­lisierung sinnvoll einzusetzen.

> Kap. Die dritte Dimension, Dreidimensionales

Entwerfen und Kap. Visualisierung, Render­parameter Beispielsweise sind für die Simu-

lation des Luftbildes einer städtebaulichen Planung genaue bauliche ­ etails wie beispielsweise kleinere Vor- und Rücksprünge, FenstereinteiD lungen oder auch exakte Materialdifferenzierungen nicht notwendig, weil sie aus einer großen Distanz nicht mit allen Feinheiten wahrgenommen werden können. > Abb. 76 Erst mit geringerer Distanz werden Details der Gebäudekubatur und Materialstruktur deutlich und damit entsprechend wichtig für die Visualisierung. Außenraummerkmale wie Bäume, Autos und Menschen er­ füllen die Visualisierung gegebenenfalls mit Leben, schaffen – wie bei

64

Abb. 75: Abstrahierte Visualisierungen können viele Aspekte eines Entwurfs ­verdeutlichen.

Abb. 76: Visualisierung einer geplanten städtebaulichen Struktur

65

Abb. 77: Mit größerer Nähe werden Gebäude- und Umgebungsdetails zunehmend wichtig.

◼

­einem Foto – gewohnte Bezüge zur Alltagsrealität und erlauben dem ­ etrachter, die Darstellung je nach Größe und Perspektive maßstäblich B einzuordnen. > Abb. 77 Für die architektonische Visualisierung ist nicht nur der Außen-, sondern auch der Innenraum von Bedeutung. Eine realitätsnahe Visualisierung geht hier besonders auf bauliche Details und Oberflächenwirkung ein, da sie in einer innenräumlichen Perspektive oft aus direkter Nähe wahrgenommen werden. > Abb. 78 Oberflächen

Ein wichtiges Kriterium einer Computervisualisierung ist die optische Wirkung von Oberflächen, die mit Farben, Texturen und Beleuchtungs­ effekten materialisiert werden.

◼ Tipp: Virtuelle Welten erscheinen in einer technisch

hochwertigen Visualisierung perfekt – und genau ­deswegen oft unrealistisch. Die reale Welt hat viele „Fehler“, die für eine Computervisualisierung von Bedeutung sind. Deshalb können z. B. Fassaden virtuell mit kleineren Unebenheiten und erst auf den zweiten Blick zu sehenden Farbabstufungen besser visualisiert werden und so durch gezielt eingesetzte „Verschlech­ terungen“ deutlich realer wirken.

66

Abb. 78: Unterschiedliche Darstellungen einer Innenraum­perspektive im ­Visualisierungsprozess

Die Oberflächen der realen Welt nehmen wir visuell durch das Farbspektrum wahr. Das Licht, das auf eine Oberfläche trifft, wird absorbiert oder reflektiert. Wird das gesamte mögliche Farbspektrum durch ein Objekt reflektiert, erscheint das Objekt weiß; wird das gesamte Spektrum

67

Farben

Abb. 79: Durch Abstufungen in der Helligkeit wirken virtuelle Oberflächen realistisch.

●

absorbiert, erscheint das Objekt schwarz. Unterschiedliche Farben werden wahrgenommen, wenn die Oberfläche eine entsprechende Farbe nicht absorbiert, sondern reflektiert. Beispielsweise reflektiert eine ­orangefarbene Oberfläche die Farbe Orange, alle anderen Farbwerte ­absorbiert sie. Eine wichtige Methode, Oberflächen wirklichkeitsgetreu zu simulieren, besteht in dem gezielten Wechsel ihrer Farben. Erst durch Nuancen in den Farbwerten, die durch unterschiedliche Lichtreflexionen hervorgerufen werden, wirken Objekte realistisch. > Abb. 79 Die Seiten, die von der Lichtquelle abgewandt sind, erscheinen dunkler als diejenigen, die der Lichtquelle direkt ausgesetzt sind. Darüber ­hinaus können auf stark reflektierenden Oberflächen Glanzpunkte entstehen. Die Rendersoftware erlaubt in der Regel in den Definitionsmöglichkeiten der Renderobjekte Variationen in der Körperfarbe und in der Reflexionsfarbe und außerdem in spezifischen Spiegel- und Transparenz­ eigenschaften, die gegebenenfalls prozentual in einem Dialogfenster ­festgelegt werden. Um ein Objekt in Farbe, Spiegel- und Transparenzeigenschaften zu definieren, wird der virtuelle Zeichenstift genutzt, mit dem das Objekt gezeichnet worden ist: Der Stift bzw. die Stiftfarbe wird im CAD-System mit den entsprechenden virtuellen Informationen assoziiert, die in der Computervisualisierung als sichtbare Eigenschaften abbildet werden. > Kap. Der virtuelle Zeichentisch

Texturen

Die Oberflächen eines virtuellen Objektes lassen sich mit Texturen belegen, um jedes erdenkliche Material darzustellen. Dazu wird meist der Ausschnitt eines Pixelbildes genutzt, das z. B. eine Mauerwerkswand in

68

Abb. 80: Texturen lassen sich beim Rendern zur Visualisierung von Oberflächen nutzen.

einer fotografischen Nahaufnahme zeigt. > Kap. Visualisierung, Renderparameter Dieses Pixelbild wird mit Hilfe des sogenannten Mappings über die virtuellen Ober­flächen gelegt und kann beliebig in einer Fläche wiederholt und in der Größe angepasst werden. Wird anschließend die Ansicht der virtuellen Mauerwerkswand gerendert, besitzt sie die Oberfläche ihres realen Vorbildes. So wird mit Hilfe eines Fotoausschnitts ein Stück reale Welt als  Vorlage genommen, in das virtuelle Gegenstück „implantiert“ und zur Visualisierung genutzt. > Abb. 80

◼

Licht und Schatten

Gut platzierte Lichtquellen und eine gezielt eingesetzte Schatten­ wirkung sind eine wichtige Voraussetzung, um Oberflächen real er­ scheinen zu lassen und eine bestimmte Atmosphäre zu erzeugen. Die Rendersoftware ermöglicht die Platzierung und Einstellung von unterschiedlichen virtuellen Lichtquellen, die sowohl Lichtverhältnisse im ­Außenraum als auch im Innenraum simulieren können. Virtuelle Lichtquellen können unterschiedlich in Intensität und Farbe definiert werden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, das Licht, das  unter normalen Bedingungen bis zu seinem Auftreffen auf eine

Virtuelle ­ Lichtquellen

● Beispiel: Normales Fensterglas zeichnet sich einer-

◼ Tipp: In der Regel wird mit der Rendersoftware eine

seits dadurch aus, dass es die Umgebung zu einem bestimmten Maß spiegelt, anderseits auch durch Transparenz. In der Regel können die Einstellungen zu den jeweiligen Oberflächenmaterialien in einer Voransicht des Renderers überprüft werden, um eine Vorstellung der Wirkung zu erlangen. So können – etwas Übung mit der jeweiligen Software vorausgesetzt – erste Schritte unternommen werden, um die Realität zu simulieren.

Auswahl an standardisierten Texturen geliefert, so dass für die ersten Versuche nicht eigenhändig die Umwelt abfotografiert werden muss. Außerdem stellt auch das Internet unter dem Schlagwort „Textur“ eine große Auswahl zur Verfügung.

69

Abb. 81: Lichtquellen haben einen wesentlichen ­Einfluss auf die Atmosphäre, die mit einer Visualisierung vermittelt wird.

Abb. 82: Ein Spotlicht ist eine gerichtete Lichtquelle, deren Licht sich kegelförmig ausbreitet. Um das Lichtziel bildet sich – je nach Einfallswinkel zur angestrahl­ten Oberfläche – ein Lichtkreis oder eine Ellipse.

Abb. 83: Ein Parallellicht strahlt gerichtetes Licht ­parallel aus, ohne einen Lichtkegel zu bilden.

Abb. 84: Ein Punktlicht strahlt ungerichtet Licht­ strahlen aus, deren räumliche Ausdehnung mit den Strahlen einer Glühbirne vergleichbar ist.

◯

­Oberfläche unsichtbar ist, sichtbar zu machen – vergleichbar mit den Lichtstrahlen einer Taschenlampe, die im Nebel zu sehen sind. Mit Spot-, Parallel- und Punktlicht stehen verschiedene lokale ­virtuelle Lichtquellen zur Verfügung, die sich in der Lichtverteilung und -wirkung deutlich unterscheiden. > Abb. 81–84

70

Neben den lokalen Lichtquellen kann für die Beleuchtung das sogenannte Umgebungslicht eingesetzt werden. Umgebungslicht ist ein im Raum gleichmäßig vorhandenes ungerichtetes Licht, welches die Objekte konstant beleuchtet und einfärbt. Je heller dieses Licht eingestellt ist, desto weniger stark ist der Einfluss anderer Lichter. Das Umgebungslicht sollte zur Feineinstellung der Beleuchtung benutzt werden, auch, um eine zu große Sättigung oder Trübung der Visualisierung zu vermeiden. Die Intensität der Beleuchtung wird durch die Lichtfarbe gesteuert, die bei den jeweiligen Lichtquellen einer Szene einzeln geregelt wird. Je heller die Lichtfarbe gewählt wird, desto stärker ist die Leuchtkraft der Lichtquelle. Beispielsweise besitzt das reine Weiß die stärkste Leuchtkraft. Reicht die Leuchtkraft einer Lichtquelle nicht aus, können zusätzliche Lichtquellen aktiviert werden. Lichtfarben können alle Farbwerte des Lichtfarbenspektrums besitzen und damit in jeder möglichen Farbe strahlen. Virtuelle Lichtquellen können wie reale Lichtquellen Schatten erzeugen und so eine virtuelle Szene wirklichkeitsgetreuer erscheinen lassen. Bei der Erzeugung von Schatten lassen sich grundsätzlich harte und weiche Schatten sowie Flächenschatten als verschiedene Methoden der Schattenberechnung differenzieren. > Abb. 85–87

Umgebungslicht

Beleuchtungs­ intensität

Schatten

◼

Perspektive und virtuelle Kamera

Die Wahl der richtigen Perspektive ist eine wichtige Voraussetzung für die Computervisualisierung. > Abb. 73–78 und 81 Sämtliche darstellungsrelevanten Aspekte sollen in ein ansprechendes Bildformat aufge­nommen werden, gegebenenfalls mit Details, die dem Betrachter ins Auge fallen. Auch sollte man Bildinhalte in einem üblichen Blickwinkel dar­stellen, um innerhalb einer realistischen Visualisierung auch in der Pers­pektive gewohnte Parallelen zur Realität aufzuzeigen. So werden im ­Arbeitsprozess für eine Visualisierung virtuelle Modellelemente im Zusammenspiel mit virtuellen Lichtquellen in einer vorteilhaften Perspektive arrangiert und

◯ Hinweis: Obwohl das Sonnenlicht prinzipiell als

◼ Tipp: Einige CAD-Programme bieten Sonnen- und

Punktlicht anzusehen ist, wirkt es aufgrund der astronomischen Dimensionen beim Auftreffen auf der Erdoberfläche wie paralleles Licht.

Schattenstudien als Hilfsmittel für den Entwurf an (z. B. Graphisoft ArchiCAD und Nemetschek Allplan). In einem Dialogfenster lassen sich globale Längen- und Breitengrade sowie Tages- und Jahreszeiten analog zum Sonnenstand festlegen. So kann man die Lichtverhältnisse an jedem Ort der Erde zu jeder Tages- und Jahres­zeit simulieren und wertvolle Erkenntnisse für die Ausrichtung von Baukörpern gewinnen.

71

Abb. 85: Die Lichtquelle erzeugt einen harten Schattenwurf, der zwar geometrisch abstrahiert ist, aber wenig Berechnungszeit in Anspruch nimmt.

Abb. 86: Der hier dargestellte weiche Schatten wirkt realistischer als der harte Schatten der Abbildung 85 und wird als Graustufengrafik in relativ kurzer Zeit berechnet.

Abb. 87: Der Flächenschatten erzeugt einen geo­me­ trisch ­korrekten Schattenwurf, benötigt aber im Gegen­satz zum harten und ­weichen Schatten deutlich mehr Berechnungszeit.

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bilden eine Renderszene. Durch den Einsatz von Szenen wird oft Zeit g­ espart, da sie als Einstellung gespeichert werden können und nicht für  jede Visualisierungsberechnung neu erstellt werden müssen. Die ­Renderszene wird in der Regel durch eine virtuelle Kamera visualisiert, die in den Anwendungspara­metern wie eine reale Kamera benutzt und eingestellt werden kann und neben Aug- und Zielpunkt auch Brennweite und Kamerawinkel definiert. > Abb. 88 Dabei entspricht der Augpunkt der „Augenhöhe“ des Betrachters im virtuellen Raum und kann, genau wie der Zielpunkt des Blickes, dreidimensional über Koordinaten definiert werden. > Kap. Der virtuelle Zeichentisch, Koordinatensysteme

◯ Hinweis: Bei der Anwendung der Rendersoftware

können üblicherweise Szenen abgespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt wieder aufgerufen werden. Eine Szene ist eine Zusammenstellung virtueller Objekte und Lichtquellen innerhalb einer gewählten Perspektive, die in der Regel durch virtuelle Kameras eingestellt werden kann (siehe Kap. Visualisierung, ­Perspektive und virtuelle Kamera).

Abb. 88: Einstellungsoptionen für die Parameter virtueller Kameras (Nemetschek Allplan)

73

◯

Abb. 89: Beispiel eines Dialogfensters für Render-Voreinstellungen (Cinema 4D)

Kamerawinkel und Brennweite sind geometrisch voneinander abhängig und bestimmen den sichtbaren Bereich der Kameraperspektive: Durch das Heruntersetzen der Brennweite lässt sich der sichtbare Bereich auch bei engen räumlichen Situationen erweitern. Allerdings sollte die Brennweite nicht zu sehr herabgesetzt werden, um den sogenannten Fischaugeneffekt zu vermeiden. Aug- und Zielpunkt sollten nach Möglichkeit auf einer Höhe liegen, damit vertikale Kanten möglichst parallel zueinander abgebildet werden können und nicht „kippen“.

◯ Hinweis: Manche Renderprogramme stellen ver-

schiedene Renderengines (Rendertypen) zur Verfügung, die sich in den grundsätzlichen Berechnungsmethoden unterscheiden, wie z. B. Raytracing, Phong Shading, Gouraud Shading, OpenGL und Z-Buffer. Vor- und ­Nachteile der Darstellungsqualität und Berechnungsdauer können recht einfach durch das vergleichsweise ­Rendern derselben Objekte überprüft werden.

74

Renderparameter

Die Qualität einer Visualisierung wird nicht nur durch ein kluges ­ rrangement der Objekte, Oberflächen und Lichtquellen bestimmt, sonA dern auch durch die technische Bildqualität. Die Bildqualität hängt von ­einer Vielzahl von Parametern ab, die gut aufeinander abgestimmt werden müssen. Diese Parameter werden unter anderem in den Voreinstellungen der Rendersoftware definiert und im Folgenden grundsätzlich erläutert.

◯

> Abb. 89

Allgemein bezeichnet der Begriff Rendern die Generierung neuer ­ aten aus geeigneten Rohdaten, im speziellen Bereich der Computer­ D visualisierung (Rendering) die Umwandlung einer Vektorgrafik in eine Rastergrafik (Pixelgrafik). Die Auflösung einer Pixelgrafik bestimmt die Qualität der Darstellung über die Anzahl von Bildpunkten in einer bestimmten Fläche. In der ­Regel wird sie durch Breite × Höhe mit dem Kürzel dpi (engl.: dots per inch = dt.: Punkte pro Zoll) angegeben. Je mehr Pixel eine Darstellung besitzt, desto feiner wirkt sie. Im Umkehrschluss wirkt ein Bild mit relativ wenigen Pixeln gröber und stellt Feinheiten undeutlicher dar. > Abb. 90 Die Auflösung beeinflusst im Verhältnis zur Gesamtzahl der Pixel die effektive Größe einer Pixelgrafik in Zentimetern: Ein Rendering hat mit 1000 × 1000 Pixel bei einer Auflösung von 300 dpi ein quadratisches Seitenverhältnis und eine Größe von 8,47 cm × 8,47 cm. Wird die Auflösung auf 150 dpi heruntergesetzt, wird das Bild mit 16,94 cm × 16,94 cm deutlich größer – dieselbe Pixelanzahl wird auf eine viermal so große Fläche verteilt. Eine Pixelgrafik lässt sich aus diesem Grund – im Gegensatz zu einer Vektorgrafik) – nicht mit gleich bleibender Qualität vergrößern, da lediglich die einzelnen Bildpunkte vergrößert werden: Die Qualität des Bildes wird beeinflusst, das Bild wird „pixelig“ und damit gröber ­aufgelöst. Aus der geplanten Auflösung eines Renderings kann mit ein wenig Erfahrung der notwendige Rechenaufwand abgeleitet werden: Je mehr

◯ ◯

Auflösung

◯ Hinweis: Eine Vektorgrafik ist eine zwei- oder drei­

◯ Hinweis: Die Rastergrafiken (auch als Pixelgrafik

dimensionale Computerdarstellung, die aus den ver­schiedenen Zeichenelementen zusammengesetzt ist. Vektorgrafiken können im Gegensatz zu Raster­grafiken ohne Qualitätsverlust nach Belieben vergrö­ßert werden und benötigen im Vergleich zu anderen Grafikformaten wenig Speichervolumen.

bezeichnet) bestehen aus einer Anordnung einzelner Pixel (dt. Bildpunkte). Ein Pixel ist die kleinste Einheit einer Pixelgrafik und beinhaltet einen bestimmten Farbwert als grafische Information. Anders ausgedrückt ist eine Pixelgrafik in der Kombination vieler Pixel vergleichbar mit einem Mosaik, das sich aus vielen kleinen Teilen zusammensetzt.

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Abb. 90: Dasselbe Renderobjekt wird mit unterschiedlichen Auflösungen abgebildet.

Antialiasing

Pixel für eine Computergrafik berechnet werden müssen, desto aufwendiger und zeitintensiver ist die Berechnung. Weiter gedacht benötigen Renderings für die Darstellung von Entwurfszwischenschritten eine geringere Auflösung als finale Präsentationen und damit auch geringere Renderzeiten. Mit dem Antialiasing kann die Abstufung schräger Linien – der sogenannte „Treppenstufeneffekt“ – bei der Umwandlung von einer Vektorgrafik zu einer Pixelgrafik vermieden werden. Nur horizontale und ver­ tikale Linien können problemlos rastergrafisch ausgegeben werden. Ist eine Linie schräg, so entstehen Abstufungen, da die einzelnen quadra­ tischen Pixel einer Pixelgrafik zueinander versetzt die Schräge bilden. > Abb. 91

◼

Ähnliches kann man auch bei allen runden Formen oder auch Schrifttypen feststellen. Je gröber die Auflösung ist, desto größer werden die einzelnen Pixel, und desto deutlicher wird der Treppenstufen-Effekt. Beim Antialiasing werden die Farbwerte der Abstufungen interpoliert und teilweise abgeschwächt und sind damit nicht mehr so stark wahrnehmbar. Die Stärke des Antialiasing hat einen großen Einfluss auf die Berechnungs­ dauer eines Renderings: Je schärfer Rundungen und Schrägen dargestellt werden sollen, desto länger dauert die Berechnung. Deswegen sollten erst für finale Präsentationen maximale Antialiasing-Einstellungen gewählt werden.

76

Abb. 91: Schräge Linien werden rastergrafisch mit dem Treppenstufeneffekt dargestellt.

Neben der Masse der geometrischen Informationen eines virtuellen Modells haben besonders die Rendereinstellungen einen großen Einfluss auf die Berechnungsdauer, die eine Visualisierung in Anspruch nimmt. Aus diesen Gründen sollte man sich nach Möglichkeit schon vor dem ­Rendern Gedanken über den Verwendungszweck und die beabsichtigte Qualität und Größe der Visualisierung bzw. der Renderresultate machen.

◼

> Anhang, Tab. 2

◼ Tipp: Der Treppenstufen-Effekt kann auch mit einer

◼ Tipp: Die Rendereinstellungen sollten zunächst an

hohen Auflösung eingeschränkt werden, da schräge Linien und Kanten dann mit besonders vielen Pixeln berechnet und so die unvermeidbaren Abstufungen ­feiner dargestellt werden.

einem Ausschnitt der virtuellen Szene getestet werden, um die Wirkung von Beleuchtung und Materialien vorab zu überprüfen, da besonders komplexe Modelle eine Renderzeit von mehreren Stunden in Anspruch nehmen können.

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Datenfluss Programmbibliotheken

Symbole

Bauteile

CAD-Programme besitzen in der Regel integrierte Programmbibliotheken mit einer Auswahl an Symbolen, Dokumentvorlagen und vordefinierten Bauteilen. Architekturspezifische CAD-Programme stellen diverse Objekte zur Verfügung, die als Zeichenstandards genutzt oder entsprechend eigener Vorstellungen verändert werden können. > Abb. 92 Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, selbst gezeichnete Objekte als Vorlagen zu definieren und projektübergreifend einzusetzen. Die Verwendung der auf diese Weise vordefinierten Objekte spart viel Zeit, da sie nicht aufwendig recherchiert und neu gezeichnet werden müssen, sondern einfach in eine Zeichnung integriert und dort nach Belieben ­kopiert und verändert werden können. Dazu zählen beispielsweise Symbole für Inneneinrichtungsgegenstände (Möbel, Sanitär- und Küchenelemente etc.) und Außenraum­ gestaltung (Bäume, Pflanzen, Autos, Menschen etc.), aber auch Symbole aus Statik, Haustechnik und weiteren Planungsbereichen, die Schnittmengen mit der Architektur bilden. Die Nutzung genormter Bauteile erspart besonders in der Werk­ planung viel Zeichenarbeit, da z. B. Stahlbauteile (Profilträger, Rohre etc.) und Verbindungsmittel (Schrauben, Muttern etc.) aus Katalogen ausgewählt, direkt in eine Zeichnung integriert und dort bearbeitet werden können. Auch komplexe Bauteile wie z. B. Treppen, Fenster und Türen ­können so verwaltet und immer wieder genutzt werden. > Kap. Die dritte Dimension, ­Architekturelemente

Pixelbilder

◼

Neben vektorgrafischen Bibliothekselementen können auch Pixel­ bilder Bestandteile einer Bibliothek sein und dort verwaltet und systematisiert werden. Dazu zählen beispielsweise Digitalfotografien, Scans oder auch Renderings, die importiert, gespeichert und bei Bedarf in eine Zeichnung integriert werden können.

◼ Tipp: Mit Hilfe eines Scanners können Freihand­

skizzen oder auch technische Handzeichnungen ein­gescannt und als Pixelgrafik in eine CAD-Zeichnung importiert werden. Im Umkehrschluss lassen sich ­Zwischenstadien der CAD-Zeichnung ausdrucken und mit Hilfe von Transparentpapier per Hand überarbeiten, um die Resultate anschließend wieder in CAD umzu­ setzen. So lassen sich die Vorteile von CAD- und Handzeichnungen kombinieren.

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Abb. 92: Beispiel einer Programmbibliothek (Graphisoft ArchiCAD)

Auch Planrahmen lassen sich importieren und bearbeiten. Das Gleiche gilt für eine standardisierte Beschriftung und Planköpfe in dem ­jeweils gewünschten Maßstab. So lassen sich Dokument- und Druck­ vorlagen erstellen, die nur ein Mal nach den eigenen Vorstellungen erstellt werden müssen und dann zur späteren Verwendung in der Programmbibliothek abgespeichert werden. > Kap. Datenfluss, Drucken und Plotten

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Dokument­vorlagen

CAD-Schnittstellen

◯ ◯

CAD-Schnittstellen dienen dem Austausch von Informationen zwischen verschiedenen Programmen. Obwohl alle CAD-Programme grundsätzlich mit vektorgrafischen Informationen operieren, verwenden die meisten Programme eigene Dateiformate, die miteinander oft nicht kompatibel sind. Das erschwert den Datenaustausch zwischen den CAD-­ Programmen. Als Datenaustauschformat im Architekturbereich hat sich das DXF-Format als Standard für Zeichnungen weitgehend durchgesetzt und kann von nahezu allen CAD-Programmen und auch einigen Grafikprogrammen gelesen und geschrieben werden. Das DXF- oder Drawing Interchange Format (auch Drawing Exchange Format) ist ein Dateiformat der Firma Autodesk zum CAD-Datenaustausch. Wird eine DXF-Datei in ein CAD-Programm importiert, bestehen in der Regel Optionen, mit denen spezifische Eigenschaften der vektorgrafischen Daten angepasst werden können, z. B. Einheit, Maßstab und die zweidimensionale oder dreidimensionale Art der Übertragung. > Abb. 93 Neben dem DXF-Format und dem eigenen Datenformat bieten einige architekturspezifische CAD-Programme Schnittstellen zu ausgewählten Programmen an, um einen reibungslosen Datenaustausch zu ermöglichen. Dies gilt beispielsweise für den Bereich der Renderprogramme, die als Zusatzsoftware notwendig sind, um hochwertige Resultate in der Visualisierung zu ermöglichen. So besteht bei der Software Nemetschek Allplan die Möglichkeit, 3D-Modelle in einem speziellen Datenformat für die Rendersoftware Cinema 4D zu exportieren. Autodesk Architectural Desktop bietet eine vergleichbare Schnittstelle zu 3D STUDIO MAX/VIZ, Graphisoft ArchiCAD entsprechend zu Artlantis.

◯ Hinweis: Der Datenaustausch von verschiedenen

◯ Hinweis: Eine Alternative zum DXF-Datenaustausch

CAD-Daten ist nicht unproblematisch; oft gelingt er nur unvollkommen. Beim Import gehen nicht selten CAD-systemspezifische Besonderheiten verloren oder können nicht wie die exportierten, originalen Infor­ mationen dargestellt werden. Dies wird besonders bei Schriften, programmspezifischen Symbolen und ­Bemaßungen deutlich, da sie im Zielsystem oft keine Entsprechung finden.

bieten spezielle Programme, die mehrere Dateiformate lesen und schreiben können und so den Import und Export zwischen verschiedenen CAD-Programmen ermöglichen. Allerdings bleiben auch hier ohne die notwendige Erfahrung oft Transferprobleme bestehen.

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Abb. 93: Beispiel eines Dialogfensters für den Ex- und Import von DXF-Dateien (­Nemetschek Allplan)

AVA

Die Kurzbezeichnung AVA steht für Ausschreibung, Vergabe und Abrechnung und fasst einen wesentlichen Bereich der Bauausführung ­zusammen. Nachdem ein architektonisches Objekt in der Entwurfsund Werkplanung geplant wurde, werden die einzelnen Bauleistungen aus­geschrieben, d. h. in Textform beschrieben, mit Ausführungsmengen spezifiziert und zusammen mit relevanten Zeichnungen potenziellen Ausführungsfirmen zur Angebotsabgabe übergeben. Nach der Angebots­ abgabe werden die ausführenden Baufirmen auf der Grundlage der angebotenen Preise und festgelegten Qualitätsstandards ausgewählt und die jeweiligen Bauleistungen beauftragt. Nach Fertigstellung der Bau­ leistung werden die angefallenen Kosten abgerechnet. Das notwendige Mengen- und Kostenmanagement bei der Bauausführung wird durch spezielle AVA-Programme wesentlich erleichtert. Wird ein Bauwerk mit CAD als komplettes virtuelles Modell erzeugt, besteht

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Vom CAD-System über AVA-Software auf die Baustelle und zurück

die Möglichkeit, die einzelnen Bauteile nach Gewerk und Material mengenmäßig zu erfassen. > Kap. Die dritte Dimension, Architekturelemente Diese Information können ­direkt in AVA-Programme importiert und dort weiter bearbeitet werden. So wird eine umständliche Mengenberechnung von Hand überflüssig. Idealerweise kommen die Daten bereits aus der CAD-Zeichnung in das Ausschreibungsprogramm. Mit der Mengenermittlung werden einzelne Bauteile aus der CAD-Zeichnung direkt mit dem AVA-Programm ­verknüpft. Damit kann die Zuordnung sowie die Mengen- und Massen­ ermittlung von Bauteilen und Positionen im CAD-, aber auch im AVA-­ Programm überprüft werden. Ein Leistungsverzeichnis wird auf diese Weise effi­zient und mit einer hohen Kontrollierbarkeit erstellt. So können Informationen aus dem CAD-Programm (Attribute, Mengen usw.) berechnet und in entsprechenden Listen zusammengefasst werden. Drucken und Plotten

◯ ◼

Druckmaßstab

Nachdem eine Zeichnung im Konstruktionsmodus fertiggestellt ­ orden ist, kann sie gedruckt oder geplottet werden. Großformatige w ­CAD-Zeichnungen werden auf Plottern ausgegeben, kleinere Formate auch auf handelsüblichen ISO/DIN-A4- und ISO/DIN-A3-Druckern. Üblicherweise bereitet man die Zeichnungen und Pläne in speziellen Planfenstern zum Druck vor. Hier können verschiedene Zeicheninhalte und Pixelbilder auf einem Blatt arrangiert und nachträglich beschriftet und weitere druckrelevante Einstellungen vorgenommen werden. Dazu gehört z. B. das letztendliche Festlegen des Druckmaßstabes bzw. der entsprechend benötigten Papiergröße. Auch die Wirkung von maßstabsrelevanten Einstellungen wie Linienstärke und Schriftgrößen können hier vor dem Drucken noch einmal überprüft werden. Wichtig ist in diesem Zusammenhang, dass der Bezugsmaßstab dem Druckmaßstab entspricht, da ansonsten unter Umständen Schriftzeichen und andere maßstabs­abhängige Zeichnungsattribute zu klein oder zu groß ausfallen. > Kap. Der virtuelle Zeichentisch

◯ Hinweis: Plotter sind Großformatdrucker, meist im

◼ Tipp: Beim Plotten kann in der Regel zwischen drei

Format A1 oder A0, auf denen über Rollenpapier Pläne ausgegeben werden. Die Rollenbreiten betragen in der Regel bei A1-Rollen 61,5 cm, bei A0-Rollen 91,5 cm. Die Plangröße lässt sich in den CAD-Programmen ­individuell eingeben, so dass innerhalb der gegebenen Rollenbreite jedes Planformat genutzt werden kann.

verschiedenen Qualitätseinstellungen gewählt werden. Eine niedrige Qualitätsstufe druckt mit einer geringen Auflösung – und einem somit weniger scharfen Druckergebnis – wesentlich schneller als eine hohe Qualitäts­stufe. Außerdem wird weniger Tinte verbraucht.

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Auf einem Plan können Zeichnungen auch in unterschiedlichen Maßstäben abgelegt werden, wenn z. B. neben einem Fassadenschnitt entsprechende Detailausschnitte dargestellt werden sollen. Dabei wird ­jeder einzelnen Zeichnung ein entsprechender Maßstab zugewiesen. Zu Präsentationszwecken sind beliebige Planformate mit unterschied­ lichen Seitenverhältnissen möglich. In der Regel ist es sinnvoll, für Bauzeichnungen ein übliches Papierformat zu wählen (z. B. die ISO/DIN ­A -Reihe), da es unkompliziert reproduziert werden kann. Bei Ausführungsplänen sind große Formate notwendig. Bei Detailzeichnungen ist es häufig vorteilhaft, ein auf den meisten Kopiergeräten zu vervielfältigendes Format wie ISO/DIN A3 oder ISO/DIN A4 zu verwenden. Das ausgewählte Papierformat wird in der Regel mit einem Plan­ rahmen belegt, der sowohl die Fläche für die Zeichnung definiert als auch Schneidekanten für das spätere Zurechtschneiden eines Ausdrucks vorgibt. Der Plankopf der Zeichnung beinhaltet technische Informationen wie die genaue Bezeichnung des Zeicheninhalts (Grundriss, Schnitt, ­Ansicht etc.), Maßstab (M 1:50, 1:100 etc.) und weitere Informationen, z. B. Ausgabe­datum und Verfasser. > Abb. 94 Planrahmen und Plankopf können als Vorlage in den jeweils benötigten Maßstäben erstellt und so in den Grundeinstellungen auch für andere Projekte verwendet werden. > Kap. Datenfluss, Programmbibliotheken Zeichnungen und Pläne können auch als Datei virtuell gedruckt werden. Dabei werden die vektorgrafischen Informationen einer Zeichnung nicht zu einem realen Drucker oder Plotter gesendet, sondern über die Druckersoftware als Plotdatei gespeichert. Eine Plotdatei beinhaltet alle Informationen einer Zeichnung, die ein bestimmter Drucker oder Plotter benötigt, um sie zu einem späteren Zeitpunkt ausdrucken zu können, ohne die Druckumgebung der CAD-Software zu verwenden. Das PDF-Format (Portable Document Format, Adobe Systems) ist ein gängiges Austauschformat, das sowohl vektorgrafische als auch raster­grafische Informationen beinhalten kann. Manche CAD-Systeme bieten die direkte Erstellung von PDF-Dateien als Exportfunktion an.

◯

Papierformate

Virtueller Druck

◼

PDF

◯ Hinweis: CAD-Programme unterscheiden sich zum

◼ Tipp: Diese Methode wendet man z. B. an, wenn man

Teil erheblich in den Möglichkeiten der Plangestaltung und sind damit unterschiedlich komfortabel. Darüber hinaus bieten einige Anwender Zusatzmodule an, die speziell für Plangestaltung und Ausdruck gedacht sind (z. B. Nemetschek Plandesign).

als Student keinen eigenen Plotter besitzt und die Planausgabe an Studentenplottern der Universität bzw. in professionellen Kopiergeschäften durchführen muss. So können Daten am Plotter ausgegeben werden, ohne dass am zugehörigen Computer das entsprechende CAD-Prgramm installiert sein muss.

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Abb. 94: Beispiel eines Planfensters (Autodesk AutoCAD)

Pixelgrafiken

­ lternativ kann ein virtueller Drucker, z. B. der Adobe Acrobat Destiller, A wie ein realer Drucker installiert und anschließend zum Drucken aus­ gewählt werden. Es wird dann ein PDF-Dokument erstellt, das alle gra­ fischen Informationen der virtuell gedruckten Zeichnung enthält. Einige CAD-Systeme bieten den Export von Zeichnungsinhalten als Pixelgrafiken an, die in verschiedenen Dateiformaten und gegebenenfalls auch in benutzerdefinierten Auflösungen gespeichert werden können, beispielsweise im JPEG- oder TIFF-Format. Das JPEG-Format zeichnet sich dadurch aus, dass es die rastergrafischen Informationen weitgehend komprimiert abspeichert und die Datei-Größen dementsprechend klein und leicht zu verwalten sind. Das TIFF-Format ist wesentlich speicher­ intensiver, beinhaltet dafür aber auch mehr grafische Informationen und ist besser für weitere Bearbeitungsschritte geeignet (z. B. in Bildbearbeitungsprogrammen).

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Systemvoraussetzungen Hardware

Obwohl man als reiner Anwender nicht notwendigerweise über das Innenleben eines Computers Bescheid wissen muss, sind im Folgenden grundsätzliche Dinge über einige wesentliche Hardwarekomponenten ­eines Computersystems dargelegt. Der Hauptprozessor (engl.: Central Processing Unit oder kurz CPU) ist der zentrale Prozessor eines Computers, der alle anderen Bestandteile steuert. Das Mainboard oder Motherboard (dt.: Hauptplatine) ist die zentrale Platine eines Computers. Das Mainboard besitzt Steckplätze für den Prozessor, für Speicherbausteine und für Erweiterungskarten wie Grafik-, Sound- und Netzwerkkarten. Es ist jedoch auch möglich, dass diese Komponenten bereits auf dem Mainboard integriert („onboard“) sind. RAM (Random Access Memory – Speicher mit wahlfreiem Zugriff) dient in Computern als Arbeitsspeicher. Die Grafikkarte steuert in einem PC die Bildschirmanzeige und sorgt unter anderem für die schnelle Datenberechnung im Bereich der Visualisierung. Grafikkomponenten sollten nach Möglichkeit für CAD-Systeme nicht „onboard“ sein, da der vergleichsweise langsam getaktete Arbeitsspeicher für die Grafikverarbeitung genutzt wird („shared memory“ – dt.  „geteilter Speicher“) und andere Vorgänge sich unter Umständen ­verlangsamen. Eine Festplatte ist ein Speichermedium, das Daten auf die magne­ tische Oberfläche einer rotierenden Scheibe schreibt. Dazu wird die ­Oberfläche entsprechend der aufzuzeichnenden Information magne­ tisiert. Auch wenn Festplatten meist ausreichend Speicherkapazität für alle CAD-Daten besitzen und eine vergleichsweise sichere Speichermöglichkeit darstellen, sollte man CAD-Daten sehr regelmäßig extern z. B. auf CDs oder DVDs sichern, um mögliche Datenverluste zu vermeiden. Die Bildschirmgröße eines Monitors wird in der Regel in Zoll ange­ geben und bezieht sich auf die Diagonale der Bildröhre. Da der Bildschirm den virtuellen Arbeitsbereich abbildet, sollte er nicht zu klein gewählt werden. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, zwei Bildschirme gleichzeitig zu nutzen, wobei auf einem Bildschirm alle Steuerungsfunktionen der Benutzeroberfläche angeordnet werden und auf dem anderen die virtuelle Zeichenfläche ohne Einschränkungen genutzt werden kann. Allerdings muss die verwendete Grafikkarte diese Funktion unterstützen. Neben Tastatur und Maus gibt es weitere Eingabegeräte, die spe­ziell für den virtuellen Arbeitsraum zugeschnitten sind. Allgemein bekannt sind in diesem Zusammenhang Joysticks, welche die Steuerung von 3DComputerspielen ermöglichen.

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Hauptprozessor

Mainboard

RAM – Arbeitsspeicher Grafikkarte

Festplatte

Monitor

Spezielle ­ Eingabegeräte

Spacemouse

Sketchpad

Touchscreen

Die sogenannte Spacemouse funktioniert wie ein Joystick und steuert die virtuellen Ansichten effizient. Außerdem können die zusätzlichen Tasten programmiert und mit Zeichen- und Werkzeugkommandos belegt werden. Das Sketchpad, auch als Digitalisierbrett bezeichnet, digitalisiert die Daten, die mit einem stiftähnlichen Zeigegerät eingegeben werden. Da das Sketchpad eine wesentlich höhere Auflösung zur Verfügung stellt als die normale Computer-Maus, kann mit seiner Hilfe, ähnlich wie mit Stift und Papier, direkt gezeichnet werden. Entsprechend skaliert, stimmt der Zeichenbereich der Benutzeroberfläche exakt mit der Zeichenfläche des Sketchpads überein. Neue Varianten des Touchscreens können, vergleichbar mit dem Sketchpad, auch zum Zeichnen verwendet werden. Dabei steht der Touchscreen nicht wie ein Monitor senkrecht vor dem Zeichner, sondern wird als liegende Arbeitsfläche sowohl zur Eingabe als auch zur Ausgabe von Zeichnungen genutzt. Software

◯

◼

Nach Möglichkeit sollte die CAD-Software auf die zur Verfügung s­ tehende Hardware abgestimmt sein. Problematisch kann in diesem ­Zu­sammenhang die Verwendung von moderner Software auf älteren Rechnersystemen sein, da diese eventuell nicht die notwendigen Rechenkapazitäten besitzen, um die Softwareoperationen problemlos umzu­ setzen. Auch das verwendete Betriebssystem muss dementsprechend geeignet sein. Betriebssysteme sind eine Grundvorrausetzung für die Funktion jeder Anwendungs-Software. Ein Betriebssystem steuert alle grundlegenden Prozesse auf einem Computer. Weit verbreitet sind die Betriebssysteme WINDOWS (Microsoft), Mac OS (Apple) sowie zunehmend auch LINUX, das viele Komponenten weitgehend lizenzfrei zur Verfügung stellt. Nicht jedes CAD-Programm ist für jedes Betriebssystem geeignet. Deshalb sollte unbedingt auf die notwendigen Spezifikationen der Anbieter geachtet werden. Das Angebot von CAD-Software ist groß, und die verschiedenen CADProgramme funktionieren zum Teil sehr unterschiedlich und differieren stark im Preis. Von kostenlosen Angeboten im Free- und Shareware-­ Bereich bis hin zu hoch spezialisierten und entsprechend kosteninten­ siven Programmen steht eine große Auswahl zur Verfügung. > Anhang, Tab. 3 Alternativen zu teuren Vollversionen sind Demo-, Schüler- und Studentenversionen der verschiedenen CAD-Programme, die von einigen Herstellern angeboten werden. Sie sind im Vergleich zu den normalen Versionen kostengünstig, im Falle von Demoversionen für einen begrenzten Zeitraum sogar umsonst, dürfen allerdings nicht professionell ein­ gesetzt werden. Besonders Demoversionen sind für die ersten Schritte sinnvoll, da die Software im individuellen Umgang ausprobiert und auf Stärken und Schwächen untersucht werden kann.

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Die Auswahl eines CAD-Systems hängt von vielen Faktoren ab: dem Angebot spezieller (architekturrelevanter) Funktionen, den besonderen Eigenschaften in der Bedienung und Anwendung, den Kosten der Software und der notwendigen, darauf abgestimmten Hardware. Ein wei­ teres  Kriterium ist das persönliche oder professionelle Umfeld des ­CAD-Anwenders, da der Datenaustausch z. B. mit Projektpartnern ge­ gebenenfalls möglichst problemlos stattfinden sollte und am besten mit Daten einer einzigen Software funktioniert. Zu den verschiedenen CAD-Programmen werden sowohl programmspezifische Fachliteratur als auch Schulungen an Universitäten, Volkshochschulen und privaten Institutionen angeboten. Falls man sich CAD nicht autodidaktisch aneignen möchte, was natürlich auch möglich ist, kann man sich so dem individuellen Wissensstand entsprechend fort­ bilden. Es ist vorteilhaft, sich nicht nur mit einem einzigen CAD-System zu beschäftigen, sondern auch noch weitere Programme zumindest in den Grundlagen zu beherrschen, um sich nicht auf bestimmte Systemvoraussetzungen beschränken zu müssen und flexibel arbeiten zu können. Obwohl sich viele CAD-Programme in der Bedienung unterscheiden, basieren sie doch auf den gleichen Grundlagen. Werden diese Grundlagen beherrscht, sind sie in der Anwendung auch auf andere Programme übertragbar, die dann einfacher zu erlernen sind.

Auswahl der Software

◯ Hinweis: Die verschiedenen Softwareanbieter

◼ Tipp: Free- und Sharewaresoftware kann beispiels-

e­ mpfehlen Hardware-Konfigurationen, die aber im ­CAD-Bereich oft als Untergrenze anzusehen sind: Die Software funktioniert zwar, kann aber unter Umständen, besonders bei großen Datenmengen, Arbeits­prozesse nicht effizient ausführen. Deshalb sollte man sich nach Möglichkeit beim Kauf eines geeigneten ­Computersystems von einem Fachhändler beraten ­lassen.

weise aus dem Internet heruntergeladen werden und stellt im CAD-Bereich in der Regel Grundfunktionen zur Verfügung.

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Schlusswort

Ausblick

Der Computer und speziell das Zeichnen mit CAD rationalisieren ­ rbeitsprozesse und erlauben eine effiziente und exakte Methodik der A ­Eingabe und Verwaltung von digitalen Zeichnungen und anderen Daten. ­Assoziative Bauteile und virtuelle Modelle können die Realität nicht nur simu­lieren, sondern auch durch eine neue Art des Entwerfens und dementsprechend systematisierte Planungen direkt beeinflussen. Bei allen Vorteilen hat diese Arbeitsweise aber auch einige Nachteile. Wird mit CAD entworfen, erfolgt das Zeichnen in der Regel mit Hilfe der Maus, die bei weitem nicht so genau kontrolliert werden kann wie ein Stift. Es besteht sozusagen nur ein indirekter Kontakt zum Zeichenobjekt über die Ein- und Ausgabegeräte – ein Aspekt, der nicht unterschätzt werden sollte. Besonders der Einsteiger wird beim Zeichnen mit CAD mit vielen Operationen konfrontiert, die in ihrer Anwendung zunächst kompliziert sind und besonders beim kreativen Entwerfen Gedankenprozesse beeinflussen können. Das Zeichnen mit der Hand ist dagegen oft ein intuitiver Vorgang, der direkt und manchmal sogar weitgehend unterbewusst persönliche Vorstellungen umsetzt. Das Resultat auf dem Papier wird während des Zeichnens beeinflusst; die Methodik der Darstellung, nicht zuletzt abhängig von Erfahrung und Gefühl, steht in Korrespondenz mit dem Zeichen­ material und dem darzustellenden Objekt. Auch aus diesem Grund sollte man im Entwurfsprozess auf Handzeichnungen nicht verzichten und nach Möglichkeit die CAD-Anwendung mit Handskizzen begleiten. CAD ist aus dem Arbeitsalltag der Planer kaum wegzudenken und wird weiter an Bedeutung gewinnen. Im Bereich der Architektur spielen besonders Entwicklungen eine Rolle, die ein Objekt vom Entwurf bis hin zur Werkplanung und Ausführung für alle Projektbeteiligten als virtuelles Modell direkt zugänglich machen. Sämtliche planungs- und ausführungsrelevanten Daten und Darstellungen können so direkt ausgewertet, ausgegeben und auch angepasst werden und ermöglichen einen virtuellen Planungsstand, der immer aktuell ist und bei Bedarf dem Bauobjekt bis ins Detail entspricht. Darüber hinaus beeinflusst CAD, selbst einem andauernden Entwicklungsprozess unterliegend, die Entwicklung neuer Planungsansätze und erlaubt den Entwurf architektonischer Strukturen, die mit Handzeichnungen in der Darstellung nur eingeschränkt umsetzbar wären, beispielsweise amorphe oder in einem anderen Sinn freie Formen. Auch komplexe statische Berechnungen oder die Ermittlung von kom­ plizierten Bauteilgeometrien sind in diesem Zusammenhang wichtige Grundlagen für den Planungs- und Ausführungsprozess. CAD stellt mehr dar als eine komfortable Zeichenhilfe – es ist ein umfassendes Werkzeug und ein bedeutender Baustein in der Entwicklung und für die Zukunft der ­Architektur.

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Anhang Checklisten und Softwareübersicht Tab. 1: Beispielhafte Ebenenstruktur für die Planung eines Bauwerks Umgebung

Gelände Bebauung Bäume Grundstück

Entwurf

Entwurfsraster Grundrisse Ansichten Schnitte

Tragstruktur

Konstruktionsraster Fundamente Außenwände Innenwände Stützen Unterzüge Treppen Decken Dachkonstruktion

Ausbau

Ausbauraster Leichtbau Installation Elektro Installation Heizung/Sanitär

Einrichtung

Sanitärgegenstände Mobiliar Einrichtungsgegenstände Bodenbeläge

Planinformationen

Bemaßung Beschriftung Flächen und Räume Raumstempel Schraffuren Muster Fillings

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Symbole Marker Fixpunkte Planlayout

Planrahmen Illustrationen Scans Renderings

Tab. 2: Checkliste für eine Computervisualisierung Kapazitäten

Hardwareleistung Softwareoptionen zur Verfügung stehender Zeitrahmen

Verwendungszweck der Visualisierung

Hilfsmittel im Entwurf Zwischenpräsentation finale Präsentation

Detailtiefe der Visualisierung

Nahaufnahme Gebäudeportrait erweiterter Kontext (z. B. Luftbild)

Renderszene

Wahl der Perspektive, Kameraeinstellungen Bildformat Renderobjekte Beleuchtungsszenario Hintergrund bzw. Umgebungskontext

Renderparameter

ggf. Rendertyp (z. B. Raytrace, Phong, Gouraud, OpenGL, Z-Buffer etc.) Auflösung Antialiasing

Oberflächen

Farben Texturen Reflexionen Transparenz

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Tab. 3: CAD-Software im Überblick Programm

Homepage

Allplan

www.nemetschek.com

ArchiCAD

www.graphisoft.com

ArCon

www.arcon-software.com

AutoCAD/Architectural Desktop/ Inventor/ Revit Building

www.autodesk.com

BricsCad IntelliCAD

www.bricscad.com

CAD

www.malz-kassner.com

CADKON

www.cadkon.de

CATIA

www.catia.com

ideCAD

www.idecad.de

MAY CADdy

www.may.co.at

MegaCAD

www.megatech.de

Messerli Informatik GmbH EliteCAD

www.messerli-informatik.de

MicroStation

www.bentley.com

Reico CADDER

www.reico.de

RIB ARRIBA® CA3D

www.rib.de

SketchUp Pro

www.sketchup.com

Spirit

www.softtech.com

Solid Edge

www.ugs.com

TurboCAD

www.imsi.com

VectorWorks

www.computerworks.de

Tab. 4: Rendersoftware im Überblick Programm

Homepage

3ds Max/VIZ

www.autodesk.com

Artlantis

www.graphisoft.com

Cinema 4D

www.maxon.net

Maya

www.alias.com

mental ray

www.mentalimages.com

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Bildnachweis

Abbildungen 1, 4a, 12, 65, 88, 93: Nemetschek AG, München – ­ Allplan 2006 Abbildungen 2, 3, 4b, 10, 11, 24, 69, 71, 92: Graphisoft – ArchiCAD 10 Abbildungen 4c, 9, 25, 68, 94: Autodesk GmbH Deutschland – ­Architectural Desktop 2007 Abbildungen 53–55: Bert Bielefeld, Isabella Skiba Abbildungen 73, 74, 76, 77, 78: ch-quadrat architekten Abbildung 75: Frank Münstermann Abbildung 81: HKplus architekten Abbildungen 82–87: HKplus architekten / der Autor Abbildung 89: Maxon Computer GmbH – Cinema 4D R10 Alle anderen Abbildungen: der Autor

Reihenherausgeber: Bert Bielefeld Konzeption: Bert Bielefeld, Annette Gref Layout Printausgabe: ­Andreas Hidber EPUB-Herstellung: Kösel Media, Krugzell Library of Congress Cataloging-in-Publication data A CIP catalog record for this book has been ­applied for at the Library of Congress. Bibliografische Information der Deutschen ­Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen National­ bibliografie; ­detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.dnb.de ­abrufbar. Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, des ­Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und ­Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfältigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungs­

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anlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfältigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der ­gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes in der jeweils geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsätzlich vergütungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Straf­ bestimmungen des Urheberrechts. Dieses Buch ist auch als Printausgabe (ISBN 978-3-7643-8086-1) und in englischer Sprache (ISBN PDF 978-3-0356-1274-5; ISBN EPUB 9783-0356-1213-4) erschienen. © 2014 Birkhäuser Verlag GmbH, Basel Postfach 44, 4009 Basel, Schweiz Ein Unternehmen der Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston ISBN 978-3-0356-1236-3 PDF ISBN 978-3-0356-1097-0 EPUB

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