Von CAD zu 3d CAD
Das Computer-aided Design, was deutsch so viel wie rechnerbasiertes Konstruieren bedeutet, zeichnet sich durch die Konstruktion eines Produktes am Computer aus. Im Computer wird eine Zeichnung erstellt und diese wird auf dem Bildschirm sichtbar gemacht. Sie kann dann ausgedruckt werden. Diese Hilfestellung für das technische Zeichnen wurde zum 3D CAD (z.B. Inneo) erweitert. CAD-Anwendungen erstellen dreidimensionale Modelle mittels Computer. Die technischen Zeichnungen entstehen dann als Ableitungen der Modelle. Weiter können von den 3D-Modellen räumliche Abbildung nach Wunsch erstellt werden. Die Materialeigenschaften werden in die Simulation mit einbezogen und können helfen, geeignete Lösungen zu finden, Informationen für die Herstellung ableiten und Dokumentationen über das Produkt bereitstellen. Die CAD-Anwendungen werden in den meisten technischen Branchen genutzt. Das gilt für die Architektur und das Bauingenieurwesen genauso wie für Maschinenbau und Elektrotechnik und die sich ergebenden Kombinationen aus diesen Branchen. In der Elektrotechnik werden dabei elektronische Schaltungen entworfen für die Installationstechnik zum Beispiel oder dem Leiterplattenentwurf. Die Softwareprogramme zur Herstellung der Schaltungen werden eCAD genannt.
Das 3d CAD
Neben der Simulation eines dreidimensionalen geometrischen Modells werden beim 3D CAD auch physikalische Eigenschaften mit einbezogen. Das Volumenmodell wird zum Körpermodell. Volumenmodelle werden aus geometrischen Grundkörpern erschaffen. Die Zusammensetzung der einfachen Formen erlaubt die Simulation verschiedener komplexer Strukturen. So kann ein Dreikant-Prisma mit einem vertikalen Quader verbunden werden, um einen Schornstein, der aus einem Dach austritt, zu simulieren. Im Körpermodell spielen Dichte, Elastizitätskoeffizienten, Verformungs- und Bruchspannungen, thermische und elektrische Leitfähigkeiten, genauso wie der thermische Ausdehnungskoeffizient und andere physikalische Größen eine wichtige Rolle. Das so geschaffene Modell kann im Rechner gewogen und thermisch, plastisch und elastisch verformt werden. Durch die mit gegebenen Geometrie- und Materialeigenschaften erfolgen Untersuchungen in Hinsicht auf die Verformungsmöglichkeiten oder das Bruchverhalten. Dank simulierter Beleuchtung können optische Eigenschaften erkannt werden. In der Automobilindustrie oder dem Flugzeugbau wird ein Zwischenmodell in der Oberflächenarbeit genutzt. Dieses Flächen-Modell stellt ästhetische Formen der Karosserie dar oder hilft strömungstechnische Optimierungen für den Flugzeugrumpf oder die Flügel zu erschaffen. Das Flächenmodell kann hier, wo keine Flächengleichungen helfen, Formen beschreiben.