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Modellbau Praxis – Von der Zeichnung zum CNC-gefrästen Bauteil

Eingereicht

Eine Einführung
Teil 2

Rückblende
Wir schreiben das Jahr 1974. Ein junger Modellbauer sägt, schleift und leimt schließlich mit Feuereifer Teile zu einem Modell zusammen. Natürlich baut er zunächst den Kastenrumpf, dann die Leitwerke und Flügel. Jetzt »nur noch« der Anlageneinbau. Oh je, die Löcher für die Bowdenzüge in den Spanten fehlen, die Servobrettchen finden keinen guten Halt, die Bohrungen für die Tankschläuche sind nicht da, wo sie hingehören. Damit nicht genug: Aufgrund der beengten Platzverhältnisse führen auch die nachträglich angebrachten Bohrungen für das Bugfahrwerk nicht zum gewünschten Ergebnis …

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Hier einige Screenshots, um das Grundprinzip von 3D-Konstruktionssoftware zu verdeutlichen. Schritt 1: Man erstellt sich ein dreidimensionales Werkstück, den »Block«. (Die vorliegende Zeichnung wurde mit der Software Solid Edge erstellt.)

Zeitsprung in das Jahr 1994: Unser Modellbauer kann bereits auf reichlich Erfahrung zurückblicken. Jetzt sind bei jedem neuen Projekt Lineal, Zirkel und Geodreieck seine steten Begleiter. Er hat gelernt, durch maßstäbliche Skizzen in Form von Drauf- und Seitenansichten die gröbsten Fehler zu vermeiden. Grundlegende Änderungen an Konzepten führen jedoch zu Radierorgien oder gar aufwendigen Neukonstruktionen. Weil selten etwas so einfach ist, wie es auf den ersten Blick scheint, bedecken verworfene Skizzen wie Herbstblätter den Werkstattboden …

Im Kalender steht das Jahr 2014: Unser alter Hase in Sachen Modellbau weiß längst die Vorteile moderner Computertechnik zu nutzen. Die Einarbeitung in die 3D-Konstruktion war unserem Modellbauer bislang zu zeitaufwendig, die Anschaffung der benötigten Software zu teuer. Aber er verfügt über ausreichend räumliches Vorstellungsvermögen, um mit einem gängigen 2D-Graphikprogramm die notwendigen Zeichnungen zu verwirklichen. Dank moderner Software lässt sich der ganze Prozess präzise gestalten. Ganze Modellflugzeuge werden auf dem Bildschirm 1 : 1 angefertigt. Die Querschnitte der gängigsten Servos stehen längst als fertige Vorlagen zur Verfügung und werden bei Bedarf in einen neuen Entwurf hineinkopiert, ebenso die immer wieder notwendigen Servohalterungen. Schon in diesem Stadium wird die optimale Form für die Ruderhörner getestet, ausprobiert, ob sich mit den gegebenen Servohebeln und -ausschlägen die gewünschten Ruder­ausschläge realisieren lassen, und, und, und.

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Was muss man tun, wenn man eine Zeichnung nachträglich verändern möchte? Muss man beispielsweise die nicht mehr benötigte Bohrung löschen und eine neue setzen? Nicht in jedem Fall. In Solid Edge hat es in diesem Fall genügt, über die Funktion »Smart Dimensions« den …

Zurück zur Realität
Allerorten wird CAD-Software angeboten, die mit Vektorgraphik arbeitet. Für den unbedarften Laien ist sie ein Buch mit sieben Siegeln. Eine Schritt-für-Schritt-Anleitung, wie man sich mit einem bestimmten Programm ein Bauteil zeichnet, halte ich an dieser Stelle nicht für angebracht: Zu weitläufig ist das Angebot an Software, zu der Sie greifen können. Deshalb gebe ich Ihnen lediglich ein paar Hinweise zum Grundverständnis, nenne Funktionen, nach denen Sie Ausschau halten sollten, und biete ein paar Lösungsansätze für typische Probleme.

3D-Software ist z. B. so aufgebaut, dass der Bildschirm Ihnen zunächst die Grundrahmen der drei Hauptebenen x, y und z anzeigt. Als Erstes legen Sie sich ein dreidimensionales Werkstück an, einen Würfel oder Quader. Beispielsweise (je nach Programm) durch einen Doppelklick mit der linken Maustaste dreht sich Ihnen eine ausgewählte Ebene zu, die anderen beiden »verschwinden« vorübergehend. Jetzt legen Sie – gerade so, wie Sie es von der Arbeit im Geometrieunterricht noch kennen – den Grundriss für Ihren Quader fest. Dann kehren Sie in die 3D-Ansicht zurück und geben Ihrer Grundfläche eine Ausprägung. Ein »Block« entsteht. Dieser Begriff wird auch in den Programmen oft verwendet. Wie ein Bildhauer aus einem Block eine Figur herausmeißelt, so tragen Sie als CAD-Konstrukteur Schritt für Schritt einzelne Bereiche ihres Blocks ab, bis sie Ihr gewünschtes Bauteil dreidimensional auf dem Bildschirm sehen.

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Und hier das Ganze in natura: Alle Innenkonturen des Motorspants sind ausgefräst, das erste Werkzeug ist abgearbeitet. …

3D-Programme sind zweifellos eine feine Sache. Mit geeigneten Funktionen lassen sich fertige 3D-Bauteile zu komplexen Strukturen oder gar beweglichen Mechaniken vereinen. Wer weiß, wie es geht, kann sich per Mausklick alle Komponenten in 2D extrahieren, eine Explosionszeichnung anfertigen lassen und so weiter. Es sei Ihrem üppigen Freizeitkontingent, Ihrer Softwareaffinität und Frustrationstoleranz (und natürlich auch Ihrem Geldbeutel) überlassen, ob Sie gleich mit 3D beginnen möchten. In 2D beschreitet man grundsätzlich den entgegengesetzten Weg. Statt Material abzutragen, baut man in einem 2D-Programm seine Zeichnung so auf, wie man es in der Realität mit Lineal, Geodreieck und Zirkel usw. auch tun würde.

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… Jetzt folgt die Außenkontur – und fertig ist unser Motorspant.

Für beide Kategorien von Zeichensoftware gilt: Die Programme bieten Grundformen wie Rechtecke, Ellipsen, Kreise und gerade oder geschwungene Linien an, die sich über entsprechende Werkzeuge aufrufen lassen. Man kann die gewünschten Formen mit der Maus aufziehen oder auch in einem Eingabefenster die benötigten Werte eintippen. Natürlich lassen sich gezeichnete Grundformen mit Tools verändern, beschneiden, zu einer neuen Einheit verbinden usw. Mit dem »Bezierkurven«-Werkzeug – wie auch immer es in der jeweiligen Software auch bezeichnet sein mag – kann man beliebig geschwungene Linien erstellen.

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Eine Helling für eine Fläche zu erstellen, ist mit CAD-Software eher eine Fleißaufgabe denn ein Problem.

Bezierkurven sind immer durch mehrere Punkte definiert, die man je nach Programm z. B. als »Ankerpunkte« oder »Fang« bezeichnet. Solche Ankerpunkte finden sich beispielsweise in großer Zahl entlang der Außenlinie eines Profils. Aktiviert man Ankerpunkte, zeigen sich »Griffpunkte«, die man mit der Maus verschieben kann. Dabei ändert die Bezierkurve ihre Form. So erstellt man sich z. B. die exakte Linienzeichnung eines eingescannten Profils. Da viele unserer üblichen Bauteile sehr häufig allerlei »krumme Kanten« haben, gehört das Bezierkurven-Werkzeug mit zu den am häufigsten benutzten Tools der Software.

Für den Flugmodellbauer besonders interessant sind auch jene Werkzeuge, mit deren Hilfe man in einem frei definierten Abstand perfekte Parallelen zu jeder beliebigen Linie oder Kurve ziehen kann. Sie ahnen es sicherlich schon: Genau diese Funktionen benötigen wir, um von Rippen oder Spanten die Stärke der Beplankung abziehen zu können.

Einen ausführlichen Bericht lesen Sie in der Ausgabe 2/2014 und 2/2014 des MFI Magazins.