Im Original veränderbare Word-Dateien

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1 Freihandskizze Im Original veränderbare Word-Dateien Grundlagen des geometrischen Zeichnens Bevor ein Ingenieur / Konstrukteur sich daran macht, ein Produkt zu konstruieren, bringt er seine Gedanken zu Papier. Dabei fertigt er mehr oder weniger einfache Skizzen an, sogenannte technische Freihandzeichnungen bzw. -skizzen. Schon Leonardo da Vinci fertigte Freihandskizzen von allerlei Maschinen an, die allerdings nie gebaut wurden. Bildquelle: ( ) Zeichnungen bzw. Skizzen sind die Weltsprache der Ingenieure. Mit einer Skizze lässt sich ein Gegenstand viel leichter beschreiben als mit Tausend Worten. Sie ist überall auf der Welt ohne Übersetzung verständlich. Diese Verständlichkeit beruht auf international anerkannten Regeln bei der Darstellung von Gegenständen, den sogenannten Normen. Freihandskizzen lassen sich schnell erstellen und sie sind kostengünstig. Man braucht nur Bleistift, Papier und evtl. Radiergummi. Ist die Freihandskizze erst einmal erstellt und für gut befunden worden, wird eine normgerechte technische Konstruktionszeichnung angefertigt, meist mit dem Computer mit den entsprechenden Zeichenprogrammen, sog. CAD-Software (CAD = Computer Aided Design/Computerunterstützte Konstruktion). Freihandskizzen dienen fast immer als zusätzliches Hilfsmittel für die Arbeit am Computer.

2 Verschiedene Arten der Freihandzeichnung Skizze Wird mit wenigen Strichen angefertigt. Sie dient zur Verdeutlichung eines Prinzips. Man verwendet sie, wo eine Erklärung mit Worten zu umständlich ist oder wo Sprachbarrieren herrschen. Konstruktionsskizze Diese ist vollständiger und detaillierter und hat meistens einen technischen Bezug. Sie dient als Arbeitsgrundlage des Zeichners. Zeichnung Sie wird freihändig und nach den Normen und Regeln des technischen Zeichnens auf DIN-A4- Papier angefertigt. Illustration Illustrationen sind relativ aufwändig gezeichnet. Sie finden Verwendung bei Lehrunterlagen (Fachbücher etc.) oder bei wissenschaftlichen Berichten. Bildquelle: Скорострельный огневой арбалет.jpg ( )

3 Die Übergänge zwischen den oben dargestellten Arten von Zeichnungen sind fließend. Um eine technische Freihandskizze anzufertigen, benötigst du Folgendes: Bleistift Feinminenbleistift, 0,7 mm Radiergummi sollte möglichst wenig verwendet werden weißes Papier weißes Schreibpapier / Kopierpapier DIN A4, besser DIN A3. Bei komplexeren Skizzen kann kariertes Papier oder Rasterpapier verwendet werden. glatte Unterlage sollte mindestens 500 x 700 mm umfassen gute Beleuchtung Schlagschatten vermeiden Geodreieck Im Original veränderbare Word-Dateien zum Nachmessen und Prüfen der gezeichneten Formen viel Geduld und Konzentration Nicht jeder hat das Talent eines Leonardo da Vinci. Bevor wir in das Skizzieren einsteigen, sollten wir die wichtigsten Elemente des Freihandzeichnens kennen lernen und üben: gerade Linien zeichnen parallele Linien, Schraffuren zeichnen Kreise, Kreisbögen, Ellipsen zeichnen verschiedene Winkel zeichnen Linien in gleiche Abschnitte teilen Winkel in gleiche Abschnitte teilen Linienlängen schätzen Punkte durch gerade Linien verbinden Tangenten zeichnen verschiedene Linienarten verwenden Um diese Fertigkeiten zu beherrschen, muss viel geübt werden. Stifte Empfehlenswert ist ein Feinminenstift Größe 0,7. Die Mine sollte nicht federn. Ein Clip stört beim Drehen des Stiftes.

4 Zunächst vorzeichnen dann nachzeichnen Wenn du eine Skizze anfertigst, zeichnest du zunächst mit dünner Linie die Objekte vor. Fehler können so leichter mit dem Radiergummi entfernt werden. Auch Hilfslinien werden dünn gezeichnet. Wenn du mit deinem Ergebnis zufrieden bist, zeichnest du mit kräftiger Linie nach (Ausziehen, Nachspuren). Wenn man eine gewisse Fertigkeit erworben hat, kann man auf das Vorzeichnen verzichten. Stifthaltung Wenn du den Bleistift richtig in der Hand hältst, fällt dir das Skizzieren leichter. Sowohl für das Vorzeichnen als auch für das Nachspuren gibt es eine optimale Stifthaltung in der Hand. Vorzeichnen Zum Vorzeichnen (lange, dünne Linien) muss der Stift möglichst weit aus der Hand herausragen. Dadurch wird der Stift flach gehalten. Der Druck der Bleistiftmine wird dadurch geringer und man sieht die Umgebung der zu ziehenden Linie besser. Nach dem Vorzeichnen müssen die gültigen Linien durch dickere Linien hervorgehoben (nachgespurt) werden.

5 Dazu wird der Stift weiter vorne angefasst, steiler gehalten und kräftiger auf das Papier aufgedrückt. Beim Nachspuren kann man den Stift auch öfter einmal absetzen. Die Stiftbewegung kommt nur aus den Fingern. Grundregeln Linien werden zuerst dünn vorgezeichnet und anschließend nachgespurt. Auf gleichmäßige Geschwindigkeit achten. Ecken müssen geschlossen werden. Beim Nachspuren die Linie exakt bis zum Eckpunkt ziehen. Schraffuren werden gleichmäßig und parallel gezeichnet. Sie enden an der Umrisslinie des Körpers. Linienarten In technischen Freihandskizzen wie auch in technischen Zeichnungen kommen verschiedene genormte Linienarten zum Einsatz. Diese Normen erleichtern die Lesbarkeit von Skizzen. breite Volllinie schmale Strichlinie schmale Strich-Punktlinie schmale Volllinie sichtbare Kanten, sichtbare Umrisse verdeckte Kanten, verdeckte Umrisse Mittellinien, Symmetrielinien (Rotationsachsen) Bemaßungen, Projektionslinien, Schraffuren

6 Es gibt noch weitere Linienarten in technischen Zeichnungen. Linien ziehen Linien werden dünn vorgezeichnet und anschließend kräftiger nachgezogen (nachgespurt). Sie werden in einem Zug, ohne abzusetzen, erstellt. Gerade Linie Das wichtigste Element einer Skizze ist die gerade Linie. Eine lange gerade Linie ziehst du immer direkt auf deine Nasenspitze zu. Bei schrägen Linien musst du dazu das Blatt entsprechend schräg legen. Du verwendest die Stifthaltung zum Vorzeichnen.

7 RICHTIG! Copyright Bildquelle: D. Rößler Das Handgelenk bleibt starr. Du ziehst die Linie auf deinen Körper zu, wobei du nur den Oberarm schwenkst. Der Ellenbogen bewegt sich parallel zur zu zeichnenden Linie. FALSCH! Wenn du den Ellenbogen nicht bewegst, entsteht unwillkürlich ein Kreisbogen. So zeichnest du, wenn du einen Kreisbogen mit großem Radius erhalten willst.

8 Gerade Linien werden in einer einzigen flüssigen Bewegung gezeichnet, ohne abzusetzen. Die Bewegung erfolgt dabei nicht zu schnell. Mit einem Geodreieck oder Lineal kannst du die Geradheit der Linien bestimmen. Du zeichnest zwei parallele Linien, und zwar so, dass die Freihandlinie in Linienrichtung gerade dazwischen passt. Der Abstand der Parallelen zueinander stellt die Abweichung der skizzierten Geraden von einer idealen Geraden dar. Wenn du den Abstand der Parallelen zur Länge der Geraden in Beziehung setzt, kannst du die Abweichung in Prozent berechnen. Beispiel: Beträgt die Abweichung einer 20 cm langen Geraden 7 mm, so ist die Abweichung 3,5 %. Kurze Linien Bei kurzen geraden Linien bleibt die Hand auf dem Blatt liegen und es werden nur die Finger bewegt. Verbinden von 2 Punkten durch eine Gerade Bei langen geraden Linien zwischen zwei Punkten kommen zwei Techniken zur Anwendung: Non-Stopp-Methode Bei der Non-Stopp-Methode ziehst du die Gerade wie oben beschrieben, ohne abzusetzen, vom Anfangspunkt zum Zielpunkt in Richtung deiner Nasenspitze. Bevor du zeichnest, fährst du die Strecke ein paar Mal mit dem Auge ab. Anschließend fährst du die Strecke ein paar Mal mit dem Bleistift ab, ohne das Papier zu berühren (Leerhübe). Dann erst zeichnest du die Linie.

9 Stützpunktmethode Hier zeichnest du auf halber Strecke zwischen Anfangspunkt und Zielpunkt einen sogenannten Stützpunkt, der genau zwischen den beiden Punkten und deiner Nasenspitze fluchtet. Die sich durch den Stützpunkt ergebenden zwei Strecken halbierst du durch jeweils einen weiteren Stützpunkt. Je nach Streckenlänge kannst du weitere Stützpunkte setzen. Die Stützpunkte werden durch kurze, dünne gerade Linien verbunden. Die Stützpunktmethode wird zur Anwendung gebracht, wenn wie in der untenstehenden Abbildung auf dem Blatt schon andere Zeichen-Objekte vorliegen, die beim Zeichnen der Geraden irritieren könnten. Rechtecke Größere Rechtecke werden gezeichnet wie oben bei der Geraden beschrieben. Es wird ein Parallelenpaar gezeichnet, dabei immer die linke Kante zuerst, damit sie beim Zeichnen der zweiten Kante als Bezugskante gesehen werden kann. Linkshänder zeichnen die rechte Kante zuerst. Anschließend wird das Blatt um 90 Grad gedreht und das zweite Parallelenpaar gezeichnet. Kleine Rechtecke lassen sich auch ohne Drehen des Papieres zeichnen, indem man den Stift durch Beugen und Strecken der Finger führt.

10 Augenmaß Absolute Abmessungen schätzen bzw. ableiten Abmessungen lassen sich natürlich am leichtesten mit Hilfe eines Lineals feststellen. Man hat allerdings nicht immer ein Lineal zur Hand und man sollte auch nicht alles genau vermessen. Das kann viel Zeit kosten. Man kann das Schätzen von Abmessungen trainieren. Es ist leichter, eine vorhandene Länge zu schätzen als eine vorgegebene Länge zu zeichnen. Strecken von 1 mm bis 12 mm lassen sich hinlänglich genau schätzen. Bei längeren Strecken wird es schwieriger. Alles, was über 40 mm hinausgeht, lässt sich nicht mehr sicher schätzen und auch nicht aus dem Gefühl heraus zeichnen. Hier sollte man sich die Abmessungen herleiten. Dabei sind der Fantasie keine Grenzen gesetzt: Orientierungsmittel kann z. B. ein Blatt Papier sein. Ein DIN-A4-Blatt hat die Maße 210 x 297 mm. So erhält man z. B. durch dreimaliges Falten 99 mm. Um 100 mm zu erhalten, schätzt man 1 mm hinzu. Andere Maße lassen sich ebenso durch Falten ableiten. Man kann auch die Spanne zwischen gestrecktem Daumen und einem Finger messen und als Schätzgrundlage verwenden. Münzen können zum Schätzen von Kreisdurchmessern verwendet werden. Ein 10-Cent- Stück hat einen Durchmesser von 19,75 mm. Die Maße von Gegenständen, die man immer mit sich führt, können hilfreich sein, z. B. Geldscheine (5 Euro: 120 x 62 mm; 50 Euro: 140 x 77 mm). Ein iphone 5 hat die Maße 123,8 x 58,6 x 7,6 mm. Geradheit von Linien Die Geradheit von Linien kontrolliert man am besten, indem man einer Strecke entlang blickt.

11 Proportionen schätzen Beim Freihandzeichnen kommt es aber nicht so häufig auf die genauen Abmessungen der Formen an. Wichtig ist in solchen Fällen nur, dass die Verhältnisse der Abmessungen zueinander, die Proportionen, mit der Vorstellung des Zeichners oder der Wirklichkeit übereinstimmen. Das Schätzen von Proportionen erlernt man nur durch konsequentes Üben ohne Hilfsmittel und anschließendes Nachmessen zum Prüfen der Genauigkeit. Halbieren Eine gute Methode zum Halbieren einer Strecke besteht darin, dass man mit der zu halbierenden Strecke und dem Zeichenstift ein T bildet.

12 Bei langen Strecken trägt man von beiden Enden die gleiche Strecke ab. Die verbleibende Strecke halbiert man dann mit Augenmaß. Man kann auch die Strecke bzw. deren Enden auf einen Papierstreifen übertragen und ihn einmal genau in der Mitte falten. Den Falz überträgt man auf die Strecke. Verdoppeln Eine Strecke kann man nach Augenmaß verdoppeln. Genauer ist es, wenn man die Strecke bzw. die Enden auf einen Papierstreifen überträgt und den Papierstreifen an das Ende der Strecke anlegt.

13 Dritteln Im Original veränderbare Word-Dateien Dritteln ist deutlich schwieriger als Halbieren oder Verdoppeln. Gedrittelt wird nach Augenmaß. Die zu drittelnde Strecke sollte quer vor dem Zeichner liegen. Der Stift sollte weit aus der Hand ragen, damit nichts verdeckt wird. Die Drittel werden geschätzt und mit dünnen Punkten unterhalb der Strecke markiert. Nun werden die Drittel paarweise miteinander verglichen. Das erste Drittel mit dem zweiten, das erste mit dem dritten, das zweite mit dem dritten, als ob man die Genauigkeit einer Halbierung prüfen würde. Ist der Vergleich nicht zufriedenstellend, werden die Punkte ausradiert und die Drittel neu geschätzt. Ist man mit seinem Ergebnis zufrieden, werden die Drittel durch kleine senkrechte Striche auf der Strecke markiert. Eine andere Methode zur Überprüfung: Ein Drittel muss halb so lang sein wie die Reststrecke. Zur Überprüfung misst man die Teilstrecken und trägt die Maße in die Zeichnung ein. Bogen, Kreis In der Technik sind runde Objekte sehr wichtig. Viele Teile sind rotationssymmetrisch oder werden mit rotierenden Werkzeugen erzeugt. Um einen Bogen zu zeichnen, kannst du dein Handgelenk als Mittelpunkt verwenden, bei größeren Bögen deinen Ellenbogen oder deine Schulter. Für das Zeichnen von Kreisen stehen mehrere Methoden zur Verfügung: Handzirkel (Kreisdurchmesser 50 bis 200 mm) Für mittlere Kreise verwendet man den Handzirkel. Man benutzt einen Fingernagel als Zirkelspitze. Vorgehen: An zwei Ecken des Blattes Eselsohren andeuten. Kreismittelpunkt und Radius dünn andeuten. Stift wie in der Abbildung anfassen und Daumennagel auf den Kreismittelpunkt aufsetzen. Radius durch Verschieben des Stiftes einstellen und auf das Papier aufsetzen. Blatt an den Eselsohren mit der anderen Hand gegen den Uhrzeigersinn drehen.

14 Von Vorteil ist ein nicht allzu kurzer Daumennagel. Man kann auch einen anderen Finger als Zirkelspitze nutzen (siehe unten). Freihändiger Kreis Große Kreise lassen sich freihändig zeichnen. Kreise solltest du als erstes zeichnen, bei Misslingen kannst du dann das Blatt bedenkenlos wegwerfen. Vorgehen: Stift wie bei langen Linien halten. Möglichst senkrecht auf den Kreis sehen. Oben anfangen und gegen den Uhrzeigersinn zügig durchziehen. Mittelpunkt nachträglich eintragen. Papierstreifenzirkel An einem gefalteten Papierstreifen markiert man den gewünschten Radius und Mittelpunkt. Dann markiert man, den Papierstreifen drehend, alle paar Millimeter (je nach Kreisgröße) auf dem Blatt den zu zeichnenden Kreis. Die so entstandene gestrichelte Linie wird dann nachgezogen. Die Methode eignet sich gut für konzentrische Kreise, die dann gleichzeitig gezeichnet werden können.

15 Zentralenmethode Vorgehen: Ein Kreuz aus geraden Linien zeichnen. Die Achsenlängen des Kreuzes müssen etwas größer sein als der Kreisdurchmesser. Kreisradius auf einer der beiden Achsen markieren. Dann den Kreisradius durch Schwenken auf die andere Achse übertragen. Winkelhalbierende in das Kreuz einfügen und auch dort den Radius abtragen. Gegebenenfalls weitere Winkelhalbierende einfügen. Kreis schrittweise aus Bögen zusammenfügen.

16 Quadratmethode (für Kreisdurchmesser unter 50 mm) Diese Methode lässt sich auch für das Zeichnen von Ellipsen anwenden. Vorgehen: Wie bei der Zentralenmethode ein Achsenkreuz zeichnen und auf den Achsen den Kreisradius abtragen. Über die Markierungen ein Quadrat zeichnen (umhüllendes Quadrat). Gegebenenfalls Diagonalen durch das Quadrat ziehen und auf diesen den Radius abtragen. In jedem Quadranten einen dünnen Kreisbogen ziehen.

17 Dreieck Rechtwinklige Dreiecke lassen sich relativ einfach erzeugen. Gleichschenklige und gleichseitige Dreiecke lassen sich mit einem Zirkel, also durch Kreisbögen, konstruieren. Die Ecken ergeben sich durch die Schnittpunkte der Kreisbögen. Wie bestimmte Winkel konstruiert werden, ist weiter unten beschrieben. Parallelogramm Viele Formen / Werkstücke leiten sich von Quadern ab. Die Grundflächen der Quader sind in der dreidimensionalen Ansicht Parallelogramme. Bei der Konstruktion von Parallelogrammen erliegt man leicht optischen Täuschungen. Deshalb ist hier mit besonderer Sorgfalt vorzugehen. Die Konstruktion erfolgt nicht durch Schätzen, sondern durch Abtragen der Kanten. Vorgehen: Man zeichnet die zwei Kanten, die das Parallelogramm aufspannen. So erhält man drei Ecken. Die fehlende 4. Ecke erhält man durch Abtragen der beiden Kantenlängen (Schnittpunkt zweier Zirkelschläge mit den Radien der Kanten), z. B. mit dem Papierstreifenzirkel.

18 Ellipse Wenn Rotationskörper in dreidimensionaler Ansicht gezeichnet werden, erscheinen Kreise als Ellipsen. Die freihändige Konstruktion von Ellipsen gestaltet sich als sehr aufwändig, je nach Art der Projektion. Jede Ellipse ist in einem umhüllenden Parallelogramm eingebettet.

19 Am einfachsten lassen sich Ellipsen in der isometrischen Darstellung (siehe Abbildung oben links) zeichnen. Für die Konstruktion von Ellipsen gibt es zahlreiche Methoden. Es soll hier aus Zeitgründen nicht weiter darauf eingegangen werden. Verschiedene Winkel zeichnen In der Technik werden bestimmte Winkel bevorzugt verwendet, zum Beispiel 15, 22,5 und 30. Sie lassen sich mit Winkelfunktionen oder aus dem rechten Winkel entwickeln durch Halbieren und Dritteln. 15 Zeichne eine waagerechte Linie und ermittle durch mehrfaches Halbieren 1/16 ihrer Länge. Bei 15/16 ziehst du senkrecht zur Ursprungslinie eine Linie mit ¼ der Länge. Verbinde die Enden der beiden Linien. Du erhältst ein rechtwinkliges Dreieck, bei dem der spitze Winkel 15 beträgt. Rechte Winkel lassen sich relativ einfach nach Augenmaß zeichnen. 22,5 Zeichne eine waagerechte Linie und am rechten Ende senkrecht dazu eine Linie mit 2/4 der Länge. Drittele das obere Viertel. Ziehe bei 2/3 eine gerade Linie zum Ursprung der waagerechten Linie. Der spitze Winkel des Dreiecks hat 22,5. 30 Zeichne eine waagerechte Linie und ermittle durch mehrfaches Halbieren 1/8 ihrer Länge. Bei 7/8 ziehst du senkrecht zur Ursprungslinie eine Linie der halben Länge. Verbinde die Enden der beiden Linien. Du erhältst ein rechtwinkliges Dreieck, bei dem der spitze Winkel 30 beträgt.

20 30 lassen sich auch durch Drittelung eines rechten Winkels konstruieren. Sechskant In der Technik kommen sehr häufig regelmäßige Sechsecke vor. Schrauben und Muttern sind in der Regel sechseckig. Die Konstruktion des Sechskantes basiert auf der Konstruktion eines Winkels von 30. Vorgehen: Man beginnt mit einem einhüllenden Quadrat analog der Quadratmethode zum Konstruieren eines Kreises, dessen Kantenlänge gleich der Schlüsselweite (Abstand zweier gegenüberliegender Kanten) ist. Man trägt auf der horizontalen Mittellinie jeweils links und rechts 1/8 der halben Kantenlänge ab (1/7 wäre genauer, ist aber umständlicher zu konstruieren) und erhält zwei Ecken. Die horizontalen Kanten des Quadrates werden geviertelt. Die beiden mittleren Viertel werden um die Hälfte des auf der Mittellinie nach links und rechts jeweils abgetragenen Betrages (1/16) verlängert und ergeben die Länge der Schlüsselflächen des Sechskantes. Punkte verbinden. Bei Sechskanten kommt es in der Regel nicht so auf Genauigkeit an, sondern mehr auf Ästhetik. Einfache Formen zeichnen flache Werkstücke Flache Werkstücke werden nur in einer zweidimensionalen Ansicht (Draufsicht) gezeichnet. Maßangaben werden in Millimeter angegeben. In der Deutschen Industrienorm (DIN) 406 ist genau

21 festgelegt, wie die Bemaßungen vorzunehmen sind. In der folgenden Abbildung sind die Bemaßungen nach DIN 406 dargestellt. Bildquelle: / t steht in der Zeichnung für Thickness, damit ist die Tiefe bzw. Dicke des Werkstücks gemeint. Einfache Werkstücke werden z. B. aus flachen rechteckigen Formen (Platten), aus denen etwas entfernt wird (Aussparungen) gemacht. Diesen Vorgang nennt man subtraktive Formänderung. Das heißt, aus einer Grundform werden Aussparungen entfernt. Die Grundform wird Hüllform genannt. In nachfolgender Tabelle sind verschiedene flache Werkstücke mit Aussparungsformen dargestellt.

22 Stufe 90 -Abrundung Abschrägung 90 -Einrundung Nut Teilabrundung

23 Zapfen Bohrung Durchbruch Langloch Eine Skizze mit Aussparung anfertigen Vorgehen: Hüllform dünn skizzieren. Lage und Form der Aussparung festlegen. Symmetrie einzeichnen, soweit vorhanden. Sichtbare Kanten nachspuren. Hilfslinien entfernen. Bei der additiven Formänderung wird eine Form aus verschiedenen Grundformen zusammengesetzt. Schraffuren Schraffuren werden in technischen Zeichnungen verwendet, um Schnittflächen zu kennzeichnen. Dabei werden diese Flächen mit schmalen, parallelen Linien mit gleichem Abstand, meist unter einem Winkel von 45 zur Hauptsymmetrieachse des dargestellten Bauteiles gefüllt. Es gibt verschiedene Schraffuren zum Darstellen von verschiedenen Materialien. Das genaue Aussehen der Schraffuren ist in der DIN 201 bzw. ISO festgelegt.

24 Schraffuren nach DIN 201. Bildquelle: /