CAD Grundlagen in Rhino

CAD Grundlagen in Rhino CAD 4. Semester Die Benutzeroberfläche Die Kommunikation mit dem Programm erfolgt über die Benutzeroberfläche. Das heißt die meisten Eingaben erfogen über die Schaltflächen der Menüleisten durch Mausklick. Einige müssen allerdings auch über die Tastatur erfolgen (alle nummerischen Eingaben z.b.). Die wichtigsten Informationen die der Benutzer von dem Programm bekommt, erhält dieser durch die Ansichtsfenster und die Befehlszeile (ganz wichtig, weil da steht was das Programm gerade von mir will). Befehlszeile Menüleisten Ansichtsfenster Etwas was bei fast allen Programmen gleich ist, sind die Befehle in der linken Hälfte der oberen Befehlszeile, wie neue Datei, öffnen, speichern, Dateieigenschaften, ausschneiden, die Zwischenablage und Befehl rückgängig machen. 1

Die Ansichtsfenster Die Ansichtsfenster bieten die Möglichkeit, die Objekte die gebaut werden sich aus verschiedenen Perspektiven anzuschauen. Standardmäßig ist oben links das Fenster für die Draufsicht, oben rechts das für die Perspektive, unten links die Vorderansicht und unten rechts die Seitenansicht von rechts. Die Fenster sind als solche auch durch ein Namenskästchen in der jeweiligen oberen linken Ecke gekennzeichnet. Namenskästchen Dieses Namenskästchen ist wichtig, weil sich darunter zwei Funktionen verstecken. Ist das Kästchen blau unterlegt bedeutet das, dass diese Ansicht gerade aktiv ist. Mit einem Doppelklick mit der linken Maustaste auf das Namenskästchen kann man das Fenster maximieren. Mit einem weiteren Doppelklick kann man es auf seine ursprüngliche Größe minimieren. Mit einem Klick der rechten Maustaste auf das Namenskästchen kann man eine Befehlsleiste öffnen die alle Befehle enthält, die die Ansichtfenster betreffen. Eine der wichtigsten Einstellungen die dort vorgenommen werden kann, ist die Art und Weise wie der Gegenstand in den Ansichtfenstern dargestellt werden kann. Standart ist die Gitternetzanzeige Doppelklick 1 x rechte Maustaste Fenster maximieren- minimieren 2

Orientierung in den Ansichtsfenstern Man muss sich Rhino von Anfang an als einen 3 dimensionalen Raum vorstellen in dem man sich frei bewegen kann. Diese Orientierung und Bewegung geht am schnellsten über die Maus. Als erstes geht man mit dem Mauszeiger in das Fenster in dem man eine Ansichtänderung vornehmen möchte Zoomen der Ansicht Durch das Scrollrädchen zwischen der linken und der rechten Maustaste kann in das Ansichtsfenster hineinzoomen und hinauszoomen. Was man üben muss ist, dass der Mauszeiger die Mitte des Zoombereichs markiert. Das ist deshalb wichtig, weil man oft an Sachen vorbeizoomt wenn man sie näher holen will. Die einfachste Lösung ist mit dem Mauszeiger auf das Objekt zu gehen auf das man Zoomen möchte. Rotieren der Ansicht Während das zoomen in allen Ansichtfenstern gleich funktioniert, ist das rotieren der Ansicht so mit der Maus nur im Perspektivfenster möglich. Zum rotieren muss man nur mit dem Mauszeiger in das Perspektivfenster gehen und die rechte Maustaste drücken und gedrückt halten. Dann die Maus mit gedrückter Maustaste bewegen. Verschieben der Ansicht (Pan) Wenn man nun den gleichen Befehl in einem der anderen planaren Ansichtfenster anwendet kann man die Ansicht verschieben. Wichtig ist, dass man sich klar macht, dass man nur die Ansicht verschiebt und nicht ein Objekt. Verschieben der Ansicht im Perspektivfenster SHIFT Man kann auch im Perspektivfenster die Ansicht verschieben. Dafür muss man bei gedrückter rechten Maustaste die SHIFT Taste drücken und gedrückt halten (das ist die Taste mit dem Pfeil nach oben) Man kann diese Befehle auch über das Menü Ansicht in der oberen Befehlzeile ausführen. Aus diesem Grund sind auch noch mal die jeweiligen Ikons der Schaltflächen oben aufgeführt. Aber in dieser Menüleiste gibt es auch noch weiter Befehle. Zoom Auswahl Ansicht Der wichtigste Befehl in dieser Menüleiste ist Zoom Auswahl. Mit ihm kann man das derzeit aktive Objekt (anklicken, damit dieseses gelb markiert ist) bildfüllend in das aktive Ansichtsfenster zoomen. Der Befehl ist deshalb auch so wichtig, weil das Objekt damit automatisch zum Mittelpunkt für den Befehl rotieren defeniert wird. Wie wichtig das ist merkt man spätestens wenn man mit der Ansicht um ein Objekt rotieren möchte, das nicht im Zentrum des Rotationsbereich steht 3

Ansicht rückgängig machen Man kann um eine vorherige Ansicht wieder herzustellen diesen Befehl anwenden. Von den Voreinstellungen her merkt sich das Programm die letzten 20 Ansichten. Leider gehören dazu auch die leinzelnen Zwischenschritte beim rotieren der Ansicht. Orientierung in den Menüleisten Anhand der Befehle im Menü Ansicht wird hier kurz erklärt wie man sich in den Menüleisten orientiert. Die Befehle dort sind nicht so wichtig, werden aber immer wieder gebraucht. Man sollte sie deshalb selbständig erforschen. Was einem dabei hilft ist eine Kurzbeschreibung der Befehle. Man muss nur mit dem Mauszeiger auf die entsprechende Schaltfläche gehen und ohne eine Taste zu drücken einige Sekunden darauf verharren. Dann wird eine Kurzbeschreibung des / der Befehle die sich unter dieser Schaltfläche verbergen eingeblendet. Dieser Beschreibung ist ein Maussymbol vorangestellt, das anzeigt mit welcher Maustaste der Befehl ausgeführt werden kann. Kurzbeschreibung Maussymbol Es gibt in den Menüleisten Schaltflächen die mit einem kleinen weißen Dreieck in der rechten unteren Ecke gekennzeichnet sind. Dieses Symbol zeigt an, das sich unter dieser Schaltfläche noch weitere Befehle verbergen. Man kann diese aufrufen indem man mit der linken Maustaste auf die entsprechende Maustaste drückt, und diese einen Moment gedrückt hält. Dann öffnet sich eine weitere Menüleiste, die jedoch wieder verschwindet, wenn man einen Befehl anwählt. Gedrückt halten Weißes Dreieck Man kann die neue Menüleiste aber auch dauerhaft auf der Benutzeroberfläche platzieren. Dafür muss man mit dem Mauszeiger auf die blaue Namensfläche gehen, die linke Maustaste drücken, diese gedrückt halten und die Menüleiste auf die Benutzeroberfläche ziehen. Namensfläche 4

CAD Grundlagen in Rhino 2 CAD 4. Semester Verschieben und anordnen von Objekten Drag and drop Man kann Objekte relativ einfach verschieben. Dafür müssen diese allerdings ausgewählt sein. Neben der Möglichkeit Objekte durch einfaches Anklicken mit der linjken Maustaste auszuwählen, kann man auch mit gedrückter linken Maustaste ein Fenster um die auszuwählenden Objekte ziehen. Das verschieben erfolgt nun mittels drag and drop, d.h.: das ausgewählte Objekt mittels linker Maustaste anklicken undmit gedrückter Maustaste verschieben Auswählen Verschieben Es gibt aber bei dieser Art des Verschieben etwas ganz wichtiges zu beachten. Man kann die Objekte nur auf der jeweiligen Konstruktionsebene verschieben und diese sind je nach Ansichtsfenster verschieden. Standardmäßig sind 3 Konstruktionsebenen eingerichtet, welche durch die Gitternetze in den Ansichtsfenstern definiert sind. Dabei ist die Konstruktionsebene in der Draufsicht und im Perspektivfenster identisch. Diese x-y Ebene beschreibt wenn man so will den Boden unseres virtuellen Raumes. Ich kann Objekte in diesen Ansichtsfenstern also auch nur in x-y Richtung verschieben. Mit den beiden Ansichtsfenster der Vorder und Seitenansicht verhält es sich so, dass diese quasi die Seitenwände des virtuellen Raumes beschreiben. Man kann Objekte auch nur entlang dieser Wände bewegen. Y Z Z X X Y X Z Für die Vorderansicht (Front) ist dies die x-z Ebene, für die Seitenansicht ist dies die x-y Ebene. Die Richtungen des Koordinatensystems sind auch noch einmal durch ein Koordinatenkreuz angegeben, das sich in der Mitte des Koordinatensystems befindet. Wenn man so will schneiden sich alle drei Konstruktionsebenen in diesem Kreuz. Eine weitere Hilfe beim Anordnen sind die Konstruktionshilfen. 5

Die Konstruktionshilfen Die Konstruktionshilfen befinden sich am unteren rechten Rand der Benutzeroberfläche. Sie spielen (wie der Name schon vermuten läßt) besonders beim konstruieren von Objekten eine wichtige Rolle. Aber auch beim Anordnen und verschieben von Objekten werden sie benötigt. Die jeweilige Konstruktionshilfe kann durch einen Klick auf die jeweilige Schaltfläche aktiviert werden. Konstruktionshilfen Man kann auch mehrere Konstruktionshilfen gleichzeitig aktiviert haben, ohne dass sich diese zu sehr gegenseitig behindern. Es gibt eine klare Hierarchie in der Wichtigkeit der einzelnen Befehle. Die Konstruktionshilfe die alle anderen quasi überstimmt ist der Objektfang. Der Objektfang Der Objektfang ist die wichtigste der Konstruktionshilfen. Er befinden sich ganz rechts der Werkzeugleiste. Mit dem Objektfang kann man Punkte der verschiedensten Art an einem Objekt fangen. Normalerweise ist die Liste mit den möglichen Fangpunkten immer eingeblendet. Sollte dies nicht der Fall sein einfach auf das Feld O-Fang klicken. Es können nur die von Punkten gefangen werden wo ein Häckchen in das entsprechende Feld gemacht worden ist. Dies kann man zum Glück auch noch dann mit einem einfachen Mausklick vornehmen wenn man in einem Befehl drin ist. Fangpunkte aktivieren Rein theoretisch kann man alle möglichen Fangpunkte aktivieren. Dies ist allerdings nicht ratsam, da es damit immer schwerer wird den Punkt, den man wirklich fangen will auszuwählen. Der Rasterfang Der Rasterfang orientiert sich an den Schnittpunkten der Rasterflächen, die auch gleichzeitig die Konstruktionsebenen definieren. Man kann das Raster in seinen Abständen und damit auch den Rasterfang modifizieren. Der Fang wird durch den Objektfang und direkte Koordinaten und Längenangaben außer Kraft gesetzt. Der Orthogonale Fang Der Ortho ist neben dem Objektfang die wichtigste Konstruktionshilfe. Ist der Ortho aktiviert können alle Aktionen nur rechtwicklig zum Koordinatensystem ausgeführt werden. Dies ist besonders wichtig um waagerechte oder senkrechte Linien zu zeichnen, Objekte zu konstruieren die exakt an den Achsen des Koordinatensystems ausgerichtet sich und Objekte parallel zu diesen Achsen zu verschieben. Auch der orthogonale Fang wird durch den Objektfang außer Kraft gesetzt. Es gibt zwar mit dem planaren Fang eine weiter Option, diese wird aber an einer anderen Stelle erklärt. 6

Der Befehl verschieben Das drag and drop verschieben dient dazu Objekte mal schnell von einer Stelle zur nächsten zu transportieren. Wenn es um präzise Anordnung und Ausrichtung von Objekten geht bracht man den Befehl Verschieben. Dieser befindet sich in der rechten von den beiden seitlichen Werkzeugleisten an dritt unterster Stelle. Der Befehl Verschieben wird meistens mit der Konstruktionshilfe O-Fang verwandt. Da es der erste richtige Befehl ist der hier erläutert wird, bietet es sich an in diesem Zusammenhang auch die Bedeutung der Befehlszeile erklären. Die Befehlszeile In der Befehlszeile steht immer was das Programmbei einem Befehl an Eingaben vom Benutzer erwartet. Besonders Anfänger sollten sich angewöhnen von Anfang an mal einen Blick in die Befehlszeile zu werfen. Die Befehlsleiste befindet sich direkt unter der oberen Menüleiste. Anhand des Befehls Verschieben kann man die Informationen der Befehlszeile sehr gut darstellen. Nachdem man den Befehl aktiviert hat wird man aufgefordert ein oder mehrere Objekte auszuwählen, sofern man nicht schon ein Objekt markiert hat. In diesem Fall geht das Programm automatisch davon aus, dass man dieses Objekt verschieben möchte. Hat man das/die Objekte markiert, muss dies durch die Eingabetaste (Alternative: rechte Maustaste) bestätigt werden. Im nächsten Schritt wird man vom Programm aufgefordert einen Startpunkt zu wählen. Nun muss der O-Fang aktiviert werden. Bei Kreisflächen bietet sich das Zentrum oder die Quadranten als Fangpunkte an. Die Punkte werden genau wie Objekte mit der linken Maustaste markiert. Tip für das fangen von Zentrums punkten: mit dem Kursur auf die Außenkante des Kreises gehen. Irgendwann leuchtet ein Namensfeld mit der Bezeichnung zen für Zentrum auf und der Punkt in der Mitte des Kreises leuchtet auf. Erst dann kann der Punkt mit der linken Maustaste markiert werden. Ist dies geschehen kommt als nächstes die Aufforderung den Punkt auszuwählen wohin das Objekt verschoben werden soll. Auch hier wieder dn Punkt fangen und mit der linken Maustaste bestätigen. Möchte man den Befehl wiederholen kann man ihn direkt mit einem Klick der rechten Maustaste aufrufen. 7

CAD Objekte erstellen: Volumenkörper CAD 4. Semester Was ist ein Volumenkörper? Bevor wir uns mit dem erstellen und bearbeiten von Volumenkörpern beschäftigen, sollten wir den Begriff des Volumenkörpers an sich klären. Rhinoceros ist ein flächenbasiertes CAD Programm, das heißt, es kennt eigentlich keine Volumenkörper. Das was wir in Zukunft als Volumenkörper bezeichnen sind strenggenommen geschlossene Flächenverbände. Flächenverband Geschlossener Flächenverband = Volumenkörper Zur Erinnerung: ein Flächenverband besteht aus mehreren zusammengepuzzelten Einzelflächen(wohlgemerkt gepuzzelt, nicht gruppiert). Wenn diese ein Volumen lückenlos umschließen handelt es sich um einen geschlossenen Flächenverband, sprich, einen Volumenkörper. Volumenkörper erstellen Nach den Flächen kommen die Volumenkörper als nächste in der Objekthierarchie. Dies zeigt sich auch in der Anordnung in den Werkzeugleisten. Dort schließen sich die Werkzeuge zum erstellen und bearbeiten von Volumenkörper direkt unterhalb an die der Flächen an. Werkzeugkästen zum erstellen und bearbeiten von Volumenkörpern Unter dem Symbol für Quader verbirgt sich der Werkzeugkasten Volumenkörper erstellen. Mit den darin enthaltenen Befehlen können fertige Volumenkörper erstellt werden, sprich geschlossene Flächenverbände. Allerdings handelt es sich nur um die gängigen geometrischen Grundformen. Quader Volumenkörper erstellen In der rechten Werkzeugleiste befindet sich unter dem Symbol für Boolsche Vereinigung der Werkzeugkasten mit den Bearbeitungswerkzeugen für Volumenkörper. Diese werden in einem Kapitel im Anschluss behandelt. 26

Der Befehl Quader Wie wir das schon von anderen Befehlen gewohnt sind, haben wir zwei Möglichkeiten zum erstellen von einem Quader. Die erste Möglichkeit besteht darin die einzelnen Kantenlängen durch aufziehen und klicken mit der linken Maustaste zu definieren. Dies geht sehr schnell ist aber sehr unpräzise. Kantenlängen durch aufziehen Bei der zweiten Möglichkeit werden die Kantenlängen durch nummerische Eingabe nacheinander definiert. Noch einmal zur Erinnerung: jede nummerische Eingabe muss mit der Eingabetaste (Enter oder alternativ mit der rechten Maustaste) bestätigt werden. Der Befehl Kugel Auch die Kugel kann nach Gefühl oder mit Hilfe der nummerischen Eingabe erstellt werden. Standardmäßig definiert man eine Kugel als solche durch das Zentrum und Radius. Zentrum und Radius Aber unter dem eigentlichen Befehl verstecken sich noch verschiedene Optionen. So kann eine Kugel auch durch den Durchmesser oder drei Punkte definiert werden. Drei Punkte Tangential Wichtig ist auch die Option tangential. Mit ihr lassen sich Kugeln sehr präzise in Öffnungen oder zwischen andere Objekten einpassen. Der Befehl Ellipsoid Der Befehl Ellipsoid ist ähnlich aufgebaut wie der Befehl Kugel. Er bietet auch fast die gleichen Optionen. Der Standardbefehl dazu heißt: Ellipsoid aus Mittelpunkt. Ellipsoid aus Mittelpunkt Der entscheidende Unterschied ist, dass man nicht nur einen Radius/Durchmesser definieren kann, sondern, dass man derer drei definieren muss. 27

CAD Volumenkörper bearbeiten CAD 4. Semester Bearbeitungswerkzeuge für Volumenkörper Neben den allgemeinen Bearbeitungswerkzeugen erfordert jeder Objekttyp spezielle Werkzeuge mit denen diese bearbeitet und modifiziert werden können. Für die Volumenkörper befindet sich dieser Werkzeugkasten unter dem Symbol Boolsche Vereinigung. Der entsprechende Werkzeugkasten heißt Werkzeuge für Volumenkörper. Boolsche Vereinigung Im folgenden werden die wichtigsten Befehle aus diesem Werkzeugkasten beschrieben. Auch hier empfiehlt es sich die restlichen Befehle durch ausprobieren zumindest einmal kennen zu lernen. Die Boolschen Operationen Unter den Boolschen Operationen verstehen wir Befehle die der Mengenlehre entlehnt sind. Es sind die ersten drei Befehle im Werkzeugkasten Werkzeuge für Volumenkörper. Grundvoraussetzung aller Boolschen Operationen ist, dass sich die Volumina überschneiden, oder zumindest berühren. Boolsche Operationen sind sehr rechenintensiv. Sie können manchmal einige Minuten in Anspruch nehmen und vor allem: sie können scheitern. Dies wird dann in der Befehlszeile gemeldet. Der Befehl Boolsche Vereinigung Der Befehl Boolsche Vereinigung dient dazu zwei oder mehrere Volumenkörper miteinander zu verschmelzen. Zwei Volumina Ein Volumen Volumina auswählen SHIFT + Es spielt keine Rolle welcher Körper als erstes ausgewählt wird. Man kann also alle Körper per aufziehen eines Fensters auf einmal auswählen oder mit der gedrückten SHIFT Taste nacheinander. 30

Der Befehl Boolsche Differenz Dieser Befehl dient dazu ein Volumen von einem anderen abzuziehen. Hierbei spielt es eine Rolle welches Objekt man als erstes auswählt. Deshalb ist es ratsam als erstes in den Hintergrund zu klicken, damit nichts markiert ist und dann erst den Befehl zu aktivieren. 1. WerkSTÜCK auswählen 2. WerkZEUG auswählen Als erstes muss der Volumenkörper ausgewählt werden von dem abgezogen werden soll (Quasi das Werkstück was bearbeitet werden soll). Erst dann wird der zweite Volumenkörper ausgewählt (Dieser übernimmt quasi die Aufgabe des Werkzeugs). Der Befehl Boolscher Schnitt Bei dem Befehl Boolscher Schnitt wird die Schnittmenge der sich überschneidenden Volumina ermittelt. Auch hier wird man von dem Programm dazu aufgefordert eine jeweilige Auswahl von Volumenkörpern in zwei Schritten zu treffen. Schnittmenge Wie bei allen anderen Boolschen Operationen ist es auch beim Schnitt möglich mehrere Volumenkörper auszuwählen, das heißt: man kann auch die Schnittmenge zwischen 3,4 oder mehr Volumina ermitteln. Der Befehl Kanten verrunden Dieser Befehl ähnelt dem Befehl Flächen verrunden sehr und ist in seinem Ergebnis mit diesem so praktisch identisch. Auch hier muss man auf den Abrundungsradius achtgeben. Kanten auswählen Der entscheidende Unterschied ist der, das die Flächen für den Befehl Kanten verrunden zumindest an dieser Kante zusammengepuzzelt sein müssen, und dass man mehrere Kanten auswählen kann die man abrunden will. 31