Technische und technische Zeichnung und Visualisierung des Projekts - Geschichte

Wie hat sich das technische Zeichnen im Laufe der Geschichte entwickelt? Querschnitt von 2100 v. Chr. bis zum heutigen Tag.

2100 U/min - Das erste erhaltene Bild des Objekts in einer rechteckigen Projektion unter Berücksichtigung des entsprechenden Maßstabs. Die Zeichnung ist auf der Statue von Gudea abgebildet (1), Ingenieur und Herrscher

Sumerischer Stadtstaat Lagasch im heutigen Irak.

XNUMX. Jahrhundert v – Marcus Vitruvius Pollio gilt als Vater des Konstruktionszeichnens, d.h. Vitruv, römischer Architekt, Konstrukteur

Militärfahrzeuge während der Herrschaft von Julius Cäsar und Octavian Augustus. Er schuf den sogenannten vitruvianischen Menschen – ein Bild eines nackten Mannes, eingeschrieben in einen Kreis und ein Quadrat (2), das Bewegung symbolisiert (Leonardo da Vinci verbreitete später seine eigene Version dieser Zeichnung). Berühmt wurde er als Autor der Abhandlung „Über die Architektur der zehn Bücher“, die zwischen 20 und 10 v. Chr. verfasst wurde und erst 1415 in der Bibliothek des Klosters St. Gallen in der Schweiz. Vitruv beschreibt ausführlich sowohl die griechischen klassischen Ordnungen als auch ihre römischen Variationen. Die Beschreibungen wurden durch entsprechende Abbildungen ergänzt; die Originalzeichnungen sind jedoch nicht erhalten. In der Neuzeit fertigten viele berühmte Autoren Illustrationen für dieses Werk an und versuchten, verlorene Zeichnungen nachzubilden.

3. Eine der Zeichnungen von Guido da Vigevano

Średniowiecze – Bei der Gestaltung von Gebäuden und Gärten werden geometrische Prinzipien angewendet - ad quadratum und ad triangulum, d.h. Zeichnen in Form eines Quadrats oder Dreiecks. Die Erbauer der Kathedrale erstellen im Arbeitsprozess Skizzen und Zeichnungen, jedoch ohne strenge Regeln und Standardisierung. Buch mit Zeichnungen von Belagerungsmaschinen des Hofchirurgen und Erfinders Guido da Vigevano, 13353) zeigt die Bedeutung dieser frühen Zeichnungen als Hilfsmittel zur Gewinnung von Sponsoren und Kunden, die bereit sind, Bauinvestitionen zu finanzieren.

1230-1235 – Erstellt ein Album von Villard de Honnecourt (4). Dabei handelt es sich um eine Handschrift, die 33 zusammengebundene Pergamentblätter mit einer Breite von 15–16 cm und einer Höhe von 23–24 cm enthält und auf beiden Seiten mit Zeichnungen und Notizen bedeckt ist, die mit einem Stift angefertigt und zuvor mit einem Bleistift gezeichnet wurden. Zeichnungen zu Gebäuden, architektonischen Elementen, Skulpturen, Menschen, Tieren und Geräten werden von Beschreibungen begleitet.

1335 – Guido da Vigevano arbeitet am Texaurus Regis Francie, einem Stück zur Verteidigung des von Philipp VI. ausgerufenen Kreuzzugs. Das Werk enthält zahlreiche Zeichnungen von Kriegsmaschinen und -fahrzeugen, darunter gepanzerte Streitwagen, Windkarren und andere ausgeklügelte Belagerungsgeräte. Obwohl Philipps Kreuzzug aufgrund des Krieges mit England nie stattfand, geht das Militäralbum von da Vigevano auf viele der Militärgebäude von Leonardo da Vinci und anderen Erfindern des XNUMX. Jahrhunderts zurück und nimmt sie vorweg.

4. Eine Seite aus dem Album von Villars de Honnecourt.

1400-1600 - Die ersten technischen Zeichnungen sind in gewisser Weise moderneren Ideen näher, die Renaissance brachte viele Verbesserungen und Veränderungen nicht nur in der Bautechnik, sondern auch in der Gestaltung und Präsentation von Projekten.

XNUMX. Jahrhundert – Die Wiederentdeckung der Perspektive durch den Künstler Paolo Uccello wurde in der technischen Zeichnung der Renaissance genutzt. Filippo Brunelleschi begann, in seinen Gemälden die lineare Perspektive zu verwenden, was ihm und seinen Anhängern zum ersten Mal die Möglichkeit gab, architektonische Strukturen und mechanische Geräte realistisch darzustellen. Darüber hinaus zeigen Zeichnungen aus dem frühen XNUMX. Jahrhundert von Mariano di Jacopo namens Taccola die Verwendung der Perspektive zur genauen Darstellung von Erfindungen und Maschinen. Taccola verwendete Zeichenregeln ausdrücklich nicht als Mittel zur Dokumentation bestehender Strukturen, sondern als Entwurfsmethode mit Visualisierung auf Papier. Seine Methoden unterschieden sich von früheren Beispielen des technischen Zeichnens von Villard de Honnecourt, Abbé von Landsberg und Guido da Vigevano in der Verwendung von Perspektive, Volumen und Schattierung. Die von Taccola initiierten Methoden wurden von späteren Autoren verwendet und weiterentwickelt. 

Frühes XNUMX. Jahrhundert – Die ersten Spuren der Merkmale moderner technischer Zeichnungen wie Draufsichten, Zusammenbauzeichnungen und detaillierte Schnittzeichnungen stammen aus den Skizzenbüchern von Leonardo da Vinci, die zu Beginn des XNUMX. Jahrhunderts angefertigt wurden. Leonardo ließ sich von der Arbeit früherer Autoren inspirieren, insbesondere von Francesco di Giorgio Martini, einem Architekten und Maschinendesigner. Objekttypen in Projektionen finden sich auch in den Werken des deutschen Meisters der Malerei aus der Zeit Leonhard Albrecht Dürers. Viele der von da Vinci verwendeten Techniken waren innovativ in Bezug auf moderne Designprinzipien und technisches Zeichnen. So war er beispielsweise einer der ersten, der vorschlug, Holzmodelle von Objekten als Teil des Designs anzufertigen. 

1543 – Beginn der formalen Ausbildung in Zeichentechniken. Die Venezianische Akademie der Künste del Disegno wird gegründet. Maler, Bildhauer und Architekten wurden gelehrt, Standarddesigntechniken anzuwenden und Muster in einem Bild zu reproduzieren. Von großer Bedeutung war die Akademie auch im Kampf gegen geschlossene Ausbildungssysteme in Handwerksbetrieben, die der Anwendung gemeinsamer Normen und Standards im Konstruktionszeichnen meist entgegenstanden.

XNUMX. Jahrhundert – Die technischen Zeichnungen der Renaissance waren in erster Linie von künstlerischen Prinzipien und Konventionen geprägt, nicht von technischen. Diese Situation begann sich in den folgenden Jahrhunderten zu ändern. Gerard Desargues stützte sich auf die Arbeit des früheren Forschers Samuel Maralois, um ein System der projektiven Geometrie zu entwickeln, das zur mathematischen Darstellung von Objekten in drei Dimensionen verwendet wurde. Einer der ersten Sätze der projektiven Geometrie, der Satz von Desargues, ist nach ihm benannt. In Bezug auf die euklidische Geometrie sagte er, wenn zwei Dreiecke so auf einer Ebene liegen, dass die drei Linien, die durch die entsprechenden Paare ihrer Eckpunkte definiert sind, zusammenfallen, dann sind die drei Schnittpunkte der entsprechenden Seitenpaare (oder ihrer Verlängerungen ) bleiben kollinear.

1799 - Das Buch "Beschreibende Geometrie" des französischen Mathematikers Gaspard Monge aus dem XNUMX. Jahrhundert (5), erstellt auf der Grundlage seiner früheren Vorlesungen. Diese Veröffentlichung gilt als die erste Darstellung der darstellenden Geometrie und der Formalisierung der Darstellung im technischen Zeichnen und geht auf die Anfänge des modernen technischen Zeichnens zurück. Monge entwickelte einen geometrischen Ansatz zur Bestimmung der wahren Form der Schnittebenen erzeugter Formen. Obwohl dieser Ansatz Bilder erzeugt, die im Aussehen mit den Ansichten identisch sind, die Vitruv seit der Antike propagierte, ermöglicht seine Technik den Designern, proportionale Ansichten aus jedem Winkel und jeder Richtung zu erstellen, vorausgesetzt, es gibt eine Reihe grundlegender Ansichten. Aber Monge war mehr als nur ein praktizierender Mathematiker. Er beteiligte sich an der Schaffung des gesamten Systems der technischen und gestalterischen Ausbildung, das weitgehend auf seinen Prinzipien basierte. Die damalige Entwicklung des Zeichnerberufs wurde nicht nur durch die Arbeit von Monge erleichtert, sondern auch durch die industrielle Revolution im Allgemeinen, die Notwendigkeit der Herstellung von Ersatzteilen und die Einführung von Designprozessen in die Produktion. Wirtschaftlichkeit war ebenfalls wichtig – eine Reihe von Konstruktionszeichnungen machte es in den meisten Fällen unnötig, ein Modell eines funktionierenden Objekts zu erstellen. 

1822 Eine beliebte Methode der technischen Darstellung, das axonometrische Zeichnen, wurde Anfang des 1822. Jahrhunderts von Pastor William Farish aus Cambridge in seinem Werk über Angewandte Wissenschaft formalisiert. Er beschrieb eine Technik, die Objekte im dreidimensionalen Raum zeigte, eine Art Parallelprojektion, die den Raum mithilfe eines rechteckigen Koordinatensystems auf eine Ebene abbildet. Ein Merkmal, das die Axonometrie von anderen Arten der Parallelprojektion unterscheidet, ist der Wunsch, die tatsächlichen Abmessungen der projizierten Objekte in mindestens einer ausgewählten Richtung beizubehalten. Einige Arten der Axonometrie ermöglichen es Ihnen auch, die Abmessungen der Ecken parallel zur ausgewählten Ebene beizubehalten. Farish verwendete in seinen Vorlesungen häufig Modelle, um bestimmte Prinzipien zu veranschaulichen. Um den Aufbau von Modellen zu erklären, nutzte er die Technik der isometrischen Projektion – die Abbildung des dreidimensionalen Raums auf eine Ebene, eine Art Parallelprojektion. Obwohl das allgemeine Konzept der Isometrie schon früher existierte, war es Farish, der weithin als der erste Mensch bekannt war, der die Regeln des isometrischen Zeichnens festlegte. Im Jahr 120 schrieb er in dem Artikel „Über die isometrische Perspektive“ über „die Notwendigkeit präziser technischer Zeichnungen, frei von optischen Verzerrungen“. Dies veranlasste ihn, die Prinzipien der Isometrie zu formulieren. Isometrisch bedeutet „gleiche Maße“, da für Höhe, Breite und Tiefe der gleiche Maßstab verwendet wird. Das Wesen der isometrischen Projektion besteht darin, die Winkel (XNUMX°) zwischen jedem Achsenpaar auszugleichen, sodass die perspektivische Kontraktion jeder Achse gleich ist. Seit der Mitte des XNUMX. Jahrhunderts ist die Isometrie zu einem gängigen Werkzeug für Ingenieure geworden (6), und bald darauf wurden Axonometrie und Isometrie in Architekturforschungsprogramme in Europa und den Vereinigten Staaten einbezogen.

6. Technische Zeichnung in isometrischer Ansicht

80-er Jahren – Die neueste Innovation, die technische Zeichnungen zu ihrer heutigen Form brachte, war die Erfindung, sie auf verschiedene Arten zu kopieren, von Fotokopie zu Fotokopie. Das erste populäre Fortpflanzungsverfahren, das in den 80er Jahren eingeführt wurde, war die Cyanotypie (7). Dadurch konnten technische Zeichnungen bis auf die Ebene der einzelnen Arbeitsplätze verteilt werden. Die Arbeiter wurden darin geschult, den Bauplan zu lesen und mussten sich strikt an Maße und Toleranzen halten. Dies hatte wiederum enorme Auswirkungen auf die Entwicklung der Massenproduktion, da dadurch die Anforderungen an die Professionalität und Erfahrung des Produktherstellers sanken.

7. Kopie der technischen Zeichnung

1914 – Zu Beginn des 1914. Jahrhunderts waren Farben in technischen Zeichnungen weit verbreitet. Bis zum Jahr 100 wurde diese Praxis jedoch in den Industrieländern zu fast XNUMX% aufgegeben. Farben in technischen Zeichnungen hatten unterschiedliche Funktionen – sie wurden verwendet, um Baumaterialien darzustellen, sie wurden verwendet, um Strömungen und Bewegungen in einem System zu unterscheiden, und sie wurden einfach verwendet, um Bilder von Geräten damit zu dekorieren. 

1963 – Ivan Sutherland entwickelt in seiner Doktorarbeit am MIT Sketchpad für Design (8). Es war das erste CAD-Programm (Compute Aided Design), das über eine grafische Oberfläche verfügte – wenn man es überhaupt so nennen kann, denn es erstellte lediglich x-y-Diagramme. Die organisatorischen Innovationen von Sketchpad waren Vorreiter bei der Verwendung objektorientierter Programmierung in modernen CAD- und CAE-Systemen (Computer Aided Engineering). 

8. Ivan Sutherland präsentiert Sketchpad

60-s. – Ingenieure großer Unternehmen wie Boeing, Ford, Citroën und GM entwickeln neue CAD-Programme. Computergestützte Designmethoden und Designvisualisierung werden zu einem Weg, Automobil- und Luftfahrtprojekte zu vereinfachen, und die schnelle Entwicklung neuer Fertigungstechnologien, hauptsächlich Werkzeugmaschinen mit numerischer Steuerung, ist nicht ohne Bedeutung. Aufgrund des erheblichen Mangels an Rechenleistung im Vergleich zu heutigen Maschinen erforderte die frühe CAD-Konstruktion viel finanzielle und technische Kraft.

9. Porter Pierre Bezier mit seinen mathematischen Formeln

1968 – Die Erfindung der XNUMXD-CAD/CAM-Methoden (Computer Aided Manufacturing) wird dem französischen Ingenieur Pierre Bézier zugeschrieben.9). Um die Konstruktion von Teilen und Werkzeugen für die Automobilindustrie zu erleichtern, entwickelte er das UNISURF-System, das später zur Arbeitsgrundlage für nachfolgende Generationen von CAD-Software wurde.

1971 – ADAM, Automated Drafting and Machining (ADAM) erscheint. Es war ein CAD-Tool, das von Dr. Patrick J. Hanratty, dessen Unternehmen Manufacturing and Consulting Services (MCS) Software an große Unternehmen wie McDonnell Douglas und Computervision liefert.

80-s. – Fortschritte bei der Entwicklung von Computerwerkzeugen für die Modellierung von Körpern. 1982 gründete John Walker Autodesk, dessen Hauptprodukt das weltberühmte und beliebte 2D-Programm AutoCAD ist.

1987 – Pro/ENGINEER wird veröffentlicht und kündigt den verstärkten Einsatz von Funktionsmodellierungstechniken und Bindung von Funktionsparametern an. Hersteller dieses nächsten Meilensteins im Design war die amerikanische Firma PTC (Parametric Technology Corporation). Pro/ENGINEER wurde für Windows/Windows x64/Unix/Linux/Solaris und Intel/AMD/MIPS/UltraSPARC-Prozessoren entwickelt, aber im Laufe der Zeit hat der Hersteller die Anzahl der unterstützten Plattformen schrittweise eingeschränkt. Seit 2011 sind die einzigen unterstützten Plattformen Systeme aus der MS-Windows-Familie.

10. Roboter in einem modernen CAD-Programm entwerfen

1994 – Autodesk AutoCAD R13 erscheint auf dem Markt, d.h. die erste Version des Programms einer bekannten Firma, die an dreidimensionalen Modellen arbeitet (10). Dies war nicht das erste Programm, das für die 3D-Modellierung entwickelt wurde. Diese Art von Funktionalität wurde in den frühen 60er Jahren entwickelt und 1969 veröffentlichte MAGI SynthaVision, das erste kommerziell erhältliche Programm zur Volumenmodellierung. 1989 erschien NURBS, eine mathematische Darstellung von 3D-Modellen, erstmals auf Silicon Graphics-Workstations. 1993 entwickelte die CAS Berlin ein interaktives NURBS-Simulationsprogramm für den PC namens NöRBS.

2012 – Autodesk 360, eine Cloud-basierte Design- und Modellierungssoftware, kommt auf den Markt.