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Rechnergestütztes Konstruieren

Handskizziertechniken Ergänzungsskript zur Vorlesung im Sommersemester 2019 Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion Prof. Dr.-Ing. R. Anderl L. Fischer, M.Sc. L. Niemczik, M.Sc.

Rechnergestütztes Konstruieren

Handskizziertechniken Ergänzungsskript zur Vorlesung im Sommersemester 2019 Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion Prof. Dr.-Ing. R. Anderl L. Fischer, M.Sc. L. Niemczik, M.Sc.

Ergänzungsskript zur Vorlesung Rechnergestütztes Konstruieren Prof. Dr.-Ing. Reiner Anderl Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion Fachbereich Maschinenbau Technische Universität Darmstadt Otto-Berndt-Straße 2 D-64287 Darmstadt © Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion, 2019

Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis

I

Abbildungsverzeichnis

II

1

1

Vorbemerkungen

1.1

Von Hand skizzieren .......................................................................................................... 1

1.2

Allgemeine Hinweise zum Üben des Skizzierens .............................................................. 1

1.3

Werkzeuge zum Skizzieren ................................................................................................ 3

2

Techniken zum Erstellen von Handskizzen

4

2.1

Theorie ............................................................................................................................... 4

2.1.1

Geraden ................................................................................................................................... 4

2.1.2

Rechtecke ................................................................................................................................. 6

2.1.3

Abmessungen ........................................................................................................................... 7

2.1.4

Bogen und Kreise ..................................................................................................................... 9

2.2

Übungen .......................................................................................................................... 13

3

Perspektivisches Zeichnen

15

3.1

Vorbemerkungen ............................................................................................................. 15

3.2

Hilfreiche Vorgehensweisen zum Erstellen von Skizzierelementen ................................ 17

3.2.1

Skizzieren von Parallelogrammen .......................................................................................... 18

3.2.2

Halbieren von Parallelogrammkanten .................................................................................... 18

3.2.3

Hinweise zur Ellipsenkonstruktion ......................................................................................... 19

3.3

Vorgehensweisen beim perspektivischen Skizzieren von Formelementen ..................... 20

3.3.1

Einfache Grundelemente ........................................................................................................ 20

3.3.2

Perspektivisches Skizzieren komplexer Gegenstände ............................................................. 21

3.4

Übungen .......................................................................................................................... 24

4

Hinweise für das Vorbereitungstestat

28

5

Literaturverzeichnis

29

Inhaltsverzeichnis

I

Abbildungsverzeichnis Abbildung 1-1: Kontrolle der Geradheit von skizzierten Linien (Viebahn, 2013) ................................... 2 Abbildung 1-2: Unterschiedliche Strichstärken mit gleichem Stift (Viebahn, 2013)............................... 3 Abbildung 2-1: Armbewegung beim Skizzieren langer Geraden (Viebahn, 2013) ................................. 5 Abbildung 2-2: Bewegung beim Skizzieren von Geraden mittlerer Länge (Viebahn, 2013) ................... 5 Abbildung 2-3: Skizzieren kurzer horizontaler und vertikaler Linien (French, et al., 1953) .................. 6 Abbildung 2-4: Skizzierreihenfolge der Linien bei Rechtecken (Viebahn, 2013) .................................... 6 Abbildung 2-5: Müller-Lyer-Illusion ....................................................................................................... 8 Abbildung 2-6: Skizzieren großer Kreise mit Hilfe der Zentralen (French, et al., 1953) ...................... 10 Abbildung 2-7: Kreise mit einhüllendem Quadrat (Viebahn, 2013) ..................................................... 12 Abbildung 3-1: Darstellung eines Würfels aus verschiedenen Blickrichtungen..................................... 15 Abbildung 3-2: Perspektivische Darstellung aus zwei verschiedenen Blickrichtungen ......................... 16 Abbildung 3-3: Projektionsarten für das Skizzieren technischer Objekte ............................................. 16 Abbildung 3-4: Perspektivische Darstellung von Quadraten und Kreisen (Keiser, 1929) ..................... 17 Abbildung 3-5: Parallelen und Proportionen in der perspektivischen Darstellung ............................... 17 Abbildung 3-6: Skizzieren von Parallelogrammen (1.Schritt) .............................................................. 18 Abbildung 3-7: Skizzieren von Parallelogrammen (2.Schritt) .............................................................. 18 Abbildung 3-8: Skizzieren von Ellipsen (Viebahn, 2013) ..................................................................... 19 Abbildung 3-9: Ellipsen - Hauptachsen in perspektivischen Skizzen (Viebahn, 2013) ......................... 20 Abbildung 3-10: Vorgehensweise beim Skizzieren von Quadern.......................................................... 20 Abbildung 3-11: Perspektivisches Skizzieren von Drehteilen (Viebahn, 2013) .................................... 21 Abbildung 3-12: Perspektivische Darstellung durch sukzessives Skizzieren der Flächen ...................... 22 Abbildung 3-13: Perspektivisches Skizzieren durch sukzessives Hinzufügen von Elementen ............... 23 Abbildung 3-14: Vorgehensweise beim Skizzieren von Drehteilen ....................................................... 23 Abbildung 3-15: Frästeil 1.................................................................................................................... 25 Abbildung 3-16: Frästeil 2.................................................................................................................... 25 Abbildung 3-17: Übungsteile zum perspektivischen Skizzieren............................................................ 26 Abbildung 3-18: Drehteil (Viebahn, 2013) ........................................................................................... 27 Abbildung 3-19: Kurbelwelle ............................................................................................................... 27

II

Abbildungsverzeichnis

1

Vorbemerkungen

Das Skizzieren von Hand ist ein wesentlicher Bestandteil im Ausbildungskonzept der Lehrveranstaltung Rechnergestütztes Konstruieren. Die Kapitel 1 bis 3 des Skripts Handskizziertechniken stellen eine Einführung in die Grundlagen dar. Durch zahlreiche Tipps und Übungsbeispiele soll Ihnen der Einstieg in das Skizzieren von Hand erleichtern werden. Die hier erworbenen Kenntnisse werden zu Beginn des Semesters in einem Vorbereitungstestat geprüft. Angaben zu den Prüfungsmodalitäten des Vorbereitungstestats erhalten Sie in Kapitel 4. Beachten Sie bitte, dass lediglich die aktuellen Angaben auf den Internetseiten zum CAD-Kurs als verbindliche Prüfungsregelung gelten! Informationen und relevante Unterlagen finden Sie auf der Moodle-Seite zur Veranstaltung: https://moodle.tu-darmstadt.de

1.1

Von Hand skizzieren

Die Fähigkeit, Sachverhalte anschaulich und realitätsgetreu von Hand zu skizzieren, ist eine Fertigkeit, die in sehr hohem Maße eingeübt werden kann. Sie ist in gewisser Weise der Fähigkeit zu Schreiben ähnlich: Die Fähigkeit zu Schreiben ist nach langem Üben soweit automatisiert, dass beim Niederschreiben („Skizzieren“) von komplexen Gedankengängen keinerlei Konzentration auf die handwerkliche Fertigkeit des Schreibens verwendet werden muss, sondern sich voll auf die darzustellenden Inhalte konzentriert werden kann. Wie beim Schreiben entsteht der eigentliche Gedanke, das eigentliche Bild des zu skizzierenden Gegenstandes oder Sachverhaltes im Kopf des Bearbeiters. Die Skizze ist nur ein Hilfsmittel, um die Gedanken festzuhalten oder zu verdeutlichen. Um eine möglichst große Ausdrucksfähigkeit zu erlangen, müssen die handwerklichen Fertigkeiten so automatisch wie möglich ablaufen. Dies erfordert ein ständiges Üben und Auffrischen dieser Fertigkeiten. Wie beim Schreiben geht es beim Üben des Skizzierens am Anfang nicht darum, schnell zu skizzieren, sondern es steht die Genauigkeit der Skizze im Vordergrund. Die Schnelligkeit stellt sich mit zunehmender Übung ein, ohne dass die erzielte Genauigkeit nachlässt.

1.2

Allgemeine Hinweise zum Üben des Skizzierens

Keine Hilfsmittel verwenden Im Berufsalltag darf man beim Skizzieren natürlich alles verwenden, was einen Zeitgewinn bedeutet. Beim Üben sollte aber auf alle Hilfsmittel verzichtet werden, da sie zwar im Augenblick helfen, Zeit zu sparen. Langfristig jedoch behindern sie die Entwicklung der Skizziergeschicklichkeit. Insbesondere sollte die Handskizze auch dann als Ausdrucksmittel und Kommunikationsmedium zur Verfügung stehen, wenn außer Papier und Stift keine Hilfsmittel vorhanden sind.

Vorbemerkungen

1

Nicht Radieren Vor allem beim Üben, aber auch in der Anwendung, sollte in Handskizzen nicht radiert werden. Beim Üben ist das Ziel die Verbesserung der handwerklichen Fertigkeiten und nicht die Vollkommenheit der Form und der Maße des skizzierten Gegenstandes. Auch in der späteren Anwendung sollte in Handskizzen nicht radiert werden. Einerseits sollte man in der Lage sein, mit gleicher Genauigkeit zu skizzieren, wenn statt eines Bleistifts nur ein Kugelschreiber zu Verfügung steht. Andererseits ist der eigentliche Vorteil einer Handskizze der Gewinn an Zeichengeschwindigkeit durch die bewusste Zurücknahme der Vollkommenheit von Form und Maß. Radiert man in einer Zeichnung, wendet man sich doch wieder der Vollkommenheit zu und verliert so den Vorteil des Skizzierens. Hinzu kommt, dass die durch Radieren erzielbaren Verbesserungen meist in keinem Verhältnis zur Radierzeit stehen. Radieren beschädigt mitunter die korrekten Nachbarlinien und kann trotzdem einen Fehler nicht spurlos tilgen. Vielfach werden Skizzen am Whiteboard oder Overheadprojektor erstellt, ohne die Möglichkeit zum Radieren. Hier wird die Skizze einfach neu begonnen, wenn ein grober Fehler auftritt. Neue Impulse können in die Skizze eingebracht werden, anstatt sich mit der Korrektur aufzuhalten. Vorzeichnen und Hilfskonstruktionen Für das Vorzeichnen von Linien gilt bezüglich der Zeichengeschwindigkeit ähnliches wie für das Radieren. Einerseits benötigt man Zeit, um dünn vorgezeichnete Linien oder Kreisbögen in einem zweiten Schritt nachzuziehen. Außerdem können die nachgezogenen Linien von den vorgezeichneten Linien abweichen und somit die Zeichnungsqualität verschlechtern. Andererseits kann dünnes Vorzeichnen insbesondere im fortgeschrittenen Stadium einer Skizze hilfreich sein, denn es besteht die Gefahr, dass eine Skizze durch eine fehlerhafte und dick ausgezogene Linie unbrauchbar wird. Für eine Neuerstellung der Skizze ist dann unter Umständen mehr Zeit aufzuwenden, als für das Nachziehen der vorgezeichneten Linien. Hier müssen die Vor- und Nachteile gegeneinander abgewogen werden. Beim Üben sollten Sie jedoch anstreben, möglichst wenige Linien vorzuzeichnen. Wenn der darzustellende Gegenstand durch fest ausgezogene Linien beschreiben wird, können dünn vorgezeichnete Linien eindeutig als Hilfslinien erkannt werden und brauchen deswegen nicht durch nachträgliches Radieren entfernt werden. Hilfslinien vermindern nicht die Aussagefähigkeit der erstellten Skizze. Erfolgskontrolle Machen Sie sich bewusst, welche Skizziertechnik Sie gerade üben wollen, und kontrollieren Sie den Erfolg objektiv durch Nachmessen mit dem Geodreieck. Notieren Sie sich die Abweichung vom angestrebten Wert.

Abbildung 1-1: Kontrolle der Geradheit von skizzierten Linien (Viebahn, 2013)

2

Vorbemerkungen

1.3

Werkzeuge zum Skizzieren

Zeichenunterlage Als Zeichenunterlage empfiehlt sich eine glatte, nicht zu harte Unterlage etwa in der Größe 500 x 700 mm. Es kann zum Beispiel eine normale Schreibunterlage oder ein Reststück eines PVC-Bodenbelags als Skizzierunterlage dienen. Eine Verwendung von DIN A3 oder sogar DIN A4 Zeichenplatten ist nicht sinnvoll! Skizzierpapier Benutzen Sie weißes Papier ohne Karos oder Linien zum Skizzieren. Besonders gut eignet sich einfaches Kopierpapier, da es fast immer verfügbar und dünn genug ist, um bei Bedarf eine Zeichnung auch durchpausen zu können. Stift Sinnvoll ist ein Feinminen-Bleistift in der Stärke 0,5 oder 0,7. Verschiedene Strichstärken können durch eine unterschiedliche Stifthaltung erzeugt werden (Abbildung 1-2). Der Härtegrad der Minen sollte entsprechend der persönlichen Skizziergewohnheiten gewählt werden. Für das Skizzieren relevante Härtegrade sind: B = weich;

F = fest;

HB = mittelhart;

H = hart

Sinnvoll sind zumindest am Anfang Minen der Härte HB oder H, wobei bei Verwendung von Minen der Härte H darauf zu achten ist, dass das Papier nicht beschädigt wird.

Abbildun Abbildung g 1-2: Unterschiedliche Strichstärken mit gleichem Stift (Viebahn, 2013)

Radiergummi Generell sollte angestrebt werden, in Handskizzen nicht oder so wenig wie möglich zu radieren. Zum Radieren von kleineren Details in einer fast fertigen Skizze empfiehlt sich ein Radierstift. Großes Geodreieck Mit Hilfe des Geodreiecks soll die skizzierte Geometrie in der Übungsphase hinsichtlich Form und Maß überprüft werden. Setzen Sie das Geodreieck nicht zum Zeichnen von Linien oder zum Abtragen von Maßen ein.

Vorbemerkungen

3

2 2.1

Techniken zum Erstellen von Handskizzen Theorie

Die im Folgenden erläuterten Skizziertechniken, verwendeten Beispiele und Übungsaufgaben sind teilweise stark angelehnt bzw. direkt entnommen aus dem Buch „Technisches Freihandzeichnen“ von U.Viebahn (Viebahn, 2007), das zur Vertiefung des Stoffes empfohlen wird. Die aufgeführten Methoden stellen Techniken dar, die sich bewährt haben, und keine verbindlichen Vorgehensweisen, die eingehalten werden müssen. Beobachten Sie sich selbst bei Ihren Übungen und finden Sie durch konstantes Üben Ihren eigenen Stil. Nach jeder vorgestellten Technik findet sich ein Hinweis auf Aufgaben zum Üben im Anhang. Auch diese Aufgaben stellen wieder nur Beispiele für denkbare Übungsaufgaben dar und sollten durch eigene Aufgabenstellungen ergänzt werden.

2.1.1 Geraden Gerade Linien verschiedener Länge sind die am häufigsten wiederkehrenden Elemente in Handskizzen. Die Technik, sie zu skizzieren, variiert in Abhängigkeit von der Länge der Geraden.

2.1.1.1 Lange Geraden Lange Geraden sind in Handskizzen insbesondere bei der Darstellung eines Gegenstandes in seinen Hauptansichten ein fester Bestandteil, z.B. als Berandung des Zeichenblattes oder als Mittel- und Symmetrielinien. Sie können im Wesentlichen nach zwei verschiedenen Techniken skizziert werden. 

Lange Geraden sollten am Anfang der Skizze gezeichnet werden, wenn das Blatt noch leer ist, da andere, schon in der Skizze vorhandene Elemente, eine „magnetische“ Anziehungskraft ausüben und somit von der exakten Richtung ablenken. Zudem kann das Blatt dann noch so orientiert werden, dass die Kanten des Blatts als Referenzen genutzt werden können. Tipp: Der kleine Finger kann als „Führung“ entlang einer Kante dienen.



Die Linie sollte mit der Nase fluchten, da dadurch während des Skizzierens die Geradheit der Linie am besten beurteilt und ggf. korrigiert werden kann.

Non Stop  Die Gerade sollte mit mäßiger Geschwindigkeit ohne abzusetzen auf den Körper zu gezogen werden. Die Bewegung kommt dabei vollständig aus dem Oberarm (Abbildung 2-1). Bei zu langsamer Zeichengeschwindigkeit erhält man ruckende, schlängelnde Bewegungen, bei zu hoher Zeichengeschwindigkeit kann auf sich abzeichnende Abweichungen von der idealen Linie kein Einfluss mehr genommen werden. 

4

Am Anfang der Geraden erhält man in der Regel durch den „Anfahrvorgang“ Abweichungen von der idealen Geometrie. Deswegen sollte die Gerade einige Zentimeter vor dem eigentlichen Startpunkt begonnen werden. So können die „Anfangswackler“ nachträglich wegradiert werden.

Techniken zum Erstellen von Handskizzen

Abbildung 2-1: Armbewegung beim Skizzi Skizzieren eren langer Geraden (Viebahn, 2013)

Übung Ü1 In Abschnitten zwischen Stützpunkten Insbesondere wenn schon Elemente auf der Skizze vorhanden sind empfiehlt es sich, lange Geraden mit Hilfe von Stützpunkten zu skizzieren: 

Das Papier so ausrichten, dass Anfangs- und Endpunkt der zu zeichnenden Gerade mit der Nase fluchten.



Einen Punkt etwa in der Mitte der zu verbindenden Punkte markieren, der möglichst exakt auf der gedachten, idealen Geraden liegt.



Falls notwendig die Abschnitte durch wiederholtes Halbieren weiter verfeinern, bis sie sicher verbunden werden können. Das Verbinden erfolgt dann ohne Absetzen des Stifts.

2.1.1.2 Geraden mittlerer Länge 

Geraden mittlerer Länge werden im Wesentlichen aus dem Handgelenk erstellt (Abbildung 2-2: Bewegung beim Skizzieren von Geraden mittlerer Länge ). Die Hand liegt leicht mit der Handkante auf dem Papier auf. Der Bogen, der bei einer reinen Drehung des Handgelenkes entstehen würde, wird durch eine Bewegung der Finger, die den Stift führen, ausgeglichen.



Auch hier sollte das Skizzierpapier so ausgerichtet werden, dass die zu erstellende Gerade mit der Nase fluchtet. Die Skizzierbewegung sollte zum Körper hin gerichtet sein.

Abbildun Abbildung g 2-2: Bewegung beim Skizzieren von Geraden mittlerer Länge (Viebahn, 2013)

Übung Ü2 Techniken zum Erstellen von Handskizzen

5

2.1.1.3 Kurze Geraden Geraden kleiner Länge werden nur durch eine Bewegung der den Stift führenden Finger erzeugt. Die Hand liegt beim Zeichnen fest auf (Abbildung 2-3).

Abbildung 2-3: Skizzieren kurzer horizontaler und vertikaler Linien (French, et al., 1953)

2.1.2 Rechtecke Rechtecke kommen in technischen Formen außerordentlich häufig vor. Sie werden beim Skizzieren aus Geraden zusammengesetzt. Deswegen unterscheiden sich die Techniken zum Skizzieren von Rechtecken, ebenso wie die Techniken beim Skizzieren von Geraden, je nach Größe des zu skizzierenden Rechtecks voneinander.

2.1.2.1 Große Rechtecke 

Die Zeichentechnik entspricht der von langen Geraden.



Die parallelen Kanten des Rechtecks werden immer paarweise gezeichnet.



Nach Zeichnen des ersten Kantenpaares wird das Blatt gedreht, damit die Skizzierrichtung für das zweite Linienpaar ebenfalls mit der „Nasenrichtung“ fluchtet.

Abbildung 2-4: Skizzierreihenfolge der Linien be...