Thomas Pfeiffer CAD für Architekten Thomas Pfeiffer CAD tür Architekten Hardwaregrundlagen Softwaregrundlagen 2 D-Arbeitstechniken 3 D-Arbeitstechniken CAD-Übungen M Friedr. Vieweg & Sohn Braunschweig/Wiesbaden CIP-Titelaufnahme der Deutschen Bibliothek Pfeiffer, Thomas: CAD für Architekten: Hardwaregrundlagen, Softwaregrundlagen, 2D-Arbeitstechniken, 3D-Arbeitstechniken, CAD-Übungen I Thomas Pfeiffer. - Braunschweig; Wiesbaden: Vieweg, 1988 Der Verlag Vieweg ist ein Unternehmen der Verlagsgruppe Bertelsmann. Alle Rechte vorbehalten © Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig 1989 Softcover reprint of the hardcover 1s t edition 1989 Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlags unzulässig und strafbar. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. ISBN-13: 978-3-528-08830-9 e-ISBN-13:978-3-322-84134-6 DOI:I0.I007/978-3-322-84134-6 In unserer Zeit gewinnt die Technisierung immer größere Be deutung. Auch der Architekt kann sich auf Dauer dieser Ent wicklung nicht entziehen. Die Verantwortung des Architekten gegenüber der Gesellschaft und deren Erwartungen zwingen ihn geradezu, sich über den Stand der Technik in seiner Branche zu informieren. CAD (Computer Aided Design) ist ein Begriff für Konstruk tionssysteme, die mit Computerhilfe leichter zu konstruieren ermöglichen. Zahlreiche Hersteller, unter ihnen viele Archi tekten und Ingenieure, versuchen in brillanter Weise, diese Konstruktionstechniken der konventionellen Arbeitsweise des Architekten anzupassen. Manche CAD-Systeme haben bereits ei ne solche Vielfalt und Flexibilität erreicht, daß Entwurfs gedanken nicht mehr gehemmt werden - wie in der Anfangszeit des CAD -, sondern mit Programmen im Gegenteil völlig neue Möglichkeiten geschaffen werden, die es dem Entwerfenden in bisher unbekanntem Maße erlauben, kreative Gedanken umgehend in ausführbare Planzeichnungen bei gleichzeitiger Projekt planung umzusetzen. Außer bei Messebesuchen vergleicht der Interessent die Lei stungen von CAD-Systemen häufig anhand der Informationsma terialien einzelner Hersteller. Da solche Informationen je doch überwiegend in Form von Firmenwerbung gegeben werden, ist zur kritischen Beurteilung von CAD-Systemen ein ausrei chendes, firmenunabhängiges Grundwissen unumgänglich. Die~ßs Buch, dessen Gerüst Informationen von annähernd 30 baus pe zifischen CAD-Systemen bilden, will dem Leser dieses Grund wissen liefern. Besonders zu erwähnen sind die leicht ver ständlichen Illustrationen von CAD-Funktionen anhand praxis bezogener Detailzeichnungen. Sämtliche Konstruktionen wurden mit einem bauspezifischen CAD-System entworfen und über ei nen Laserdrucker ausgedruckt. Die Hardwarebeschreibungen in diesem Buch beziehen sich vor wiegend auf CAD-Systeme im Mikrocomputerbereich, wie sie selbst in kleineren Architekturbüros eingesetzt werden. Die Softwarebeschreibung läßt sich auf die Konstruktionsmöglich keiten aller CAD-Systeme, die für die Architektur konzipiert sind, übertragen. An dieser Stelle möchte ich mich ganz besonders bei Herrn Professor Georg Nemetschek bedanken, dessen Engagement das Entstehen dieses Buches ermöglichte. Besonderen Dank auch an die Fachhochschule München, die mir ihre Computeranlagen mit den CAD-Systemen ALLPLOT/ALLPLAN zur Verfügung stellte, um dieses Buch zeichnen zu können. Für die ständige technische Betreuung, die eine Ausarbei tung in kürzester Zeit ermöglichte, bin ich auch Herrn Diplomingenieur Axel Berger zu Dank verpflichtet. München, im August 1988 Thomas Pfeiffer VI Inhalt Hardwaregrundlagen •.••..•..•.....•••...••.•••.•••••.••••••• 1 Grobe Beschreibung von CAD-Arbeitsplätzen ......•.••....••••..• 2 Tastatur, Grafische Eingabegeräte, Tablettmenüs, Bildschirm Welcher Drucker ist für den CAD-Einsatz geeignet? .•••.•••.•.•• 9 Typenraddrucker, Nadeldrucker, Tintenstrahldrucker, Thermodrucker, Laserdrucker Was leistet ein Plotter und welche Gesichtspunkte sind beim Umgang mit ihm zu beachten? •..•••.••••••••••...•••••••• 13 Flachbettplotter, Trommelplotter, Reibungsplotter, Elektrostatische Plotter Wie funktioniert ein Computer? .•••••..•.•••.••...•••.••••••.• 17 Rechnerkomponenten, RAM, ROM, BIT, BYTE, Prozessoren, Coprozessoren Welches sind geeignete Speichermedien? .•..••••••..•••••..•.•. 22 Festplatte, Hardcard, Diskette, Magnetband, Optische Speicherplatte Was versteht man unter Workstations? ...•.•..•..•••.•.•.••.••• 25 PC-basierende Workstation, "Intelligenter" Grafik- Terminal, "klassische Workstation", Computational Node Wie können Mikrocomputer vernetzt werden? .••••..•••••••.•..•• 28 LAN, Ethernet, Bus-Netz, Zentral-Netz, Token-Ring CAD-Systemaufbau •................•.......•........•...•..•.•. 31 Betriebssystem, Kompatible Rechner, Multi-tasking, Multi-user 2 Softwaregrundlagen .••.........•....•..••••.•••..•..•..•.•. 35 Auf welche mathematischen Voraussetzungen treffen wir bei der CAD-Anwendung? •..•.•.•..•.•.••.•.•..•.••. 36 Zweidimensionale/Dreidimensionale Koordinatensysteme Wie werden 2D-/3D-Modelle differenziert? •••.••...••••••...•.• 40 Welche CAD-Philosophien versuchen sich in der Baubranche durchzusetzen? ...•.••.••••.......••... 43 Worin unterscheidet sich die computergesteuerte Geometrieerstellung von der konventionellen Zeichentechnik? .. 45 Geometrieerstellung allgemein, Orientieren Wie fUnktioniert das Arbeiten mit CAD-Menüs allgemein? .•.•... 47 Inhalt VII 3 CAD-Grundfunktionen........... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 49 Erläuterungen zu den in diesem Buch verwendeten Symbolen der allgemeinen CAD-Funktionsbeschreibung ........... 50 Systemparameter .............................................. 52 Darstellungsbezogene Parameter ............................... 53 Darstellungsmaßstab, Schraffur typen , Muster, Darstellungsgenauigkeit, Darstellung verdeckter Kanten, Plottmaßstab, Flächendarstellung, Ansichtendarstellung, Darstellung von Strichstärken Elementbezogene Parameter .................................... 56 Strichart, Strichstärke, Maßlinienbegrenzungssymbole, Bewehrungssymbole, Dezimalstellenanzeige, Bezugsmaßstab, Zeichnungsebenen Handhabungsbezogene Parameter ................................ 59 Maßeinheiten, Identifizierungsart, Normen, Zeitabstand, Textspiegelung, Gitterdefinition, Hilfskonstruktionen Hilfsfunktionen .............................................. 62 Fangradius, Linealfunktion, Lupe, Teilbildübersicht, Summenfunktion, Verschieben von Zeichnungsebenen, Ausschnittsdefinition, Schnittpunkt, Gesamtübersicht, Hintergrund aktivieren, Systemwinkel, Bezugspunkt, Winkelmessung, Längenmessung, Flächenmessung, Segmentdefinition Positionieren, Identifizieren ................................ 69 4 Arbei tstechniken im 2D-CAD ................................ 74 Einleit ung ................................................... 75 Erzeugen von CAD-Grundelementen .............................. 76 Punkt, Linie, Kreis, Ellipse, Elementketten Ubungen Grundelemente ...•..••••••••.••....•••••.•..••••.•.•.• 90 Modifikationsfunktionen ...................................... 97 Löschen, Trimmen, Verzerren übungen Modifikationsfunktionen •••..••.....•...•••.•.•••.•.. 101 Manipulationsfunktionen ..................................... 111 Spiegeln, Verschieben, Drehen, Kopieren Rotieren, Versetzen, Rastern übungen Manipulationsfunktionen .••.•••••........•••••••.••.• 115 Übernahme vorhandener Pläne ................................. 122 Symbol technik ............................................... 1 24 ................................. Makro/Variantenkonstruktion 126 Übung Makroaufbau, grafisch 128 Planbeschriftung, Vermaßung .................. .............. . 131 ' VIII Inhalt 5 Arbeitstechniken im 3D-CAD ............................... 139 Tabelle mit groben Unterscheidungsmerkmalen verschiedener Modelltypen im räumlichen CAD 140 Grundeinheiten für räumliche Darstellungsweisen ............. 141 2 1/2D-Drahtmodell ..•••.•.•.•.•••...•••..•..••...•••.•..•.•. 141 2 1/ 2D-Kantenmodell .•..•....•........•......•.....••...••••• 142 3D-Kantenmodell .•••..••••..•••.•••..•.•....••..•••.•••.••••. 146 Flächenorientierte Darstellung (Modell) ....••..••.•••••••••• 150 3D-Flächenmodell •...•••.....••••...••...•••••...••••••.••••• 151 3D-Volumenmodell .•..•.••.•.•.•..•.•••.•••••.•••.••.•.•••.••. 153 3D-Makros •••...••.••..••••••••••••..•••..••••••••••.••••••.• 157 3D-Konstruktionselemente ....•••.•..••..•••••••••••...•••.•.. 162 Pos i tionieren ............................................... 16 4 Identifizieren .............................................. 1 65 3D-Modifikationsfunktionen .................................. 168 Löschen, Trimmen, Verzerren, Verschneidangen 3D-Manipulationsfunktionen .................................. 172 Spiegeln, Verschieben, Drehen, Kopieren Schnitterzeugung 176 Projektionsarten ............................................ 178 Parallelprojektion, Perspektiven, Rotation, Innenraumperspektive 3D-übungsaufgabe ••.••••.•..••.•.•••••••.••.•••.•••••.••....• 184 Verzeichnis über bauspezifische CAD-Systeme .....•.•..••..•..• 192 Stichwortverzeichnis ........... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 199 Quellenverzeichnis .......................................... 203 1 Hardwaregrundlagen 1 Hardwaregrundlagen Das erste Kapitel macht mit der erforderlichen CAD-Hard ware vertraut. • Grobe Beschreibung von CAD-Arbeitsplätzen .•••..••.. 2 Welcher Drucker ist für den CAD-Einsatz geeignet? .•.•.••.••.•.•.•. 9 Was leistet ein Plotter, und welche Gesichts- punkte sind beim Umgang mit ihm zu beachten? .••.• 13 · Wie funktioniert ein Computer? ••..•....•..••..••• 17 · Welches sind geeignete Speichermedien ? ...••...... 22 · Was versteht man unter Workstations? ......•...••. 25 · Wie können Mikrocomputer vernetzt werden? ...••... 28 · CAD-Systemaufbau •...........•.••.•...••........... 31 Hier werden Antworten auf Fragen gegeben, die vor allem CAD-Einsteiger interessieren. 2 Hardwaregrundlagen CAD-Arbeitsplatz (hier ohne Drucker) Nemetschek Programmsystem GmbH Komponenten, aus denen sich ein interaktives CAD-Compu tersystem zusammensetzt: HARDWARE - Grafikterminal bzw. Grafikterminal mit zusätzlichem normalen Monitor - Tastatur - Grafische Eingabegeräte, häufig mit Eingabetablett - Printer (Drucker) - Plotter (automatische Zeichenmaschine) - Datenspeicher SOFTWARE Alle erforderliche Daten und Programme; CAD-Programme werden in der Regel auf Festplatten aufgespielt. PERSONAL Architekten, Ingenieure, Konstrukteure und Technische Zeichner. Die reale Einarbeitungszeit beträgt der zeit im Durchschnitt etwa 6 bis 8 Wo chen. Programmierkenntnisse sind nicht erforderlich ! Hardwaregrundlagen 3 Die TASTATUR FUNKTIONSTASTEN SCHREIBMASCHINE TASTENFELD RECHEN3LOCK STEUERUNGSTASTEN Tastatur Cherry 0777 Cherry Mikroschalter GmbH Auf den ersten Blick liefern uns Computertastaturen das von Schreibmaschinen gewohnte Bild. Sie sind jedoch um drei Tastenblöcke erweitert. Die Anordnung der Tasten felder ist herstellerbedingt unterschiedlich. Das SCHREIBMASCHINENTASTENFELD entspricht der Tastatur einer Schreibmaschine. Im CAD bietet es die Möglichkeit, gewünschte Texte oder Koordinaten unabhängig von einem grafischen Eingabegerät einzugeben. Die Tasten dieses Feldes sind um eine UBERGABETASTE (RE TURN-TASTE) ergänzt. Diese dient zur Bestätigung ein gegebener oder vom Rechner vorgeschlagener Werte. Bei der Anschaffung eines Computers sollte man im deutsch sprachigem Raum darauf achten, daß die Tastatur Umlaute und IIßII enthält. STEUERUHGSTASTEN können die Funktion besitzen, Programm abläufe zu steuern. Dieses Tastenfeld dient beim Umgang mit allgemeinen Computerprogrammen generell zur Cursor steuerung. Häufig finden wir diese Steuerungsfunktionen auch in den Tasten des Rechenblocks als Zweitfunktionen integriert. RECHENBLOCK. Mit seiner Hilfe werden Rechenoperationen durchgeführt. In ihm befinden sich Tasten mit den Zahlen Obis 9 und den Grundrechenarten. Dieser Block ist immer auf der rechten Seite angeordnet. FUNKTIONSTASTEN liegen entweder auf der linken Seite oder am oberen Rand der Tastatur. Sie dienen dazu, häu fig wiederkehrende Programmfunktionen auszulösen. Diese Tasten werden auch als SOFTKEY-TASTEN bezeichnet, da sie in ihrer Funktion programmiert werden können. Welche Funktionen sie gerade bewirken, wird oftmals in einer Menüzeile am Bildschirm angezeigt. Manche Tasta turen verfügen über LCD-Tasten, die einen Funktionswech sel direkt auf dem Tastenkopf anzeigen können.