Ingenieurgrafikprogramme – modernes technisches Denken würde sich nicht so intensiv entwickeln, wenn es nicht eine Reihe von Grafikprogrammen für Ingenieure gäbe. Diese Programme verwenden eine Reihe von Lösungen aus dem Grenzbereich von Informatik, Physik und räumlicher Modellierung, um während des Entwurfsprozesses so wenig Fehler wie möglich zu machen.
Grafikprogramme – Entstehung
Grafikprogramme sind schon vor langer Zeit auf dem Markt erschienen, aber in ihren Anfängen hat kaum jemand die Werkzeuge gesehen, die von Ingenieuren und Wissenschaftlern weit verbreitet sein werden. Zunächst einmal waren die ersten Grafikprogramme recht einfach, sie nutzten kein 3D, und das Ganze lief in vielen Fällen auf eine Kuriosität hinaus. Wie bei allem haben sich diese Programme jedoch schnell weiterentwickelt, und der Durchbruch war die Fähigkeit, 3D-Elemente und Bewegungen zu erzeugen und zu verarbeiten.
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Erste Anwendungen in der technischen Grafik
Eines der ersten Grafikprogramme für Ingenieure war das berühmte Autocad. Darin war es zunächst möglich, technische Zeichnungen von Gebäuden zu erstellen und diese in späteren Versionen dreidimensional zu modellieren. Dieses Tool (in seinen ersten Versionen) war ein Ersatz für die aktuellen Möglichkeiten, aber es hat den Gebäudeplanungsprozess trotzdem revolutioniert. In Autocad können alle Baupläne in einer Datei auf verschiedenen Rastern gehalten, schnell geändert und ausgedruckt werden. Mit einem Wort, das Grafikprogramm Autocad hat Bauingenieure und Architekten fast vom Mittelalter bis in die Gegenwart bewegt.
Grafikprogramme – Entwicklung von Anwendungen
Der Erfolg der ersten Versionen von Autocad veranlasste sowohl Designinteressierte als auch Softwareunternehmen, ein Grafikprogramm zu entwickeln, das über den Bereich des Bauens hinausging. Erwähnenswert ist, dass AutoCAD damals schon erste Simulationen und Analysen erlaubte, ob die Zeichnung korrekt angefertigt wurde. Ein solcher Fall warf jedoch viel größere Probleme auf. Zuerst kam die Mechanik.
In der Mechanik gibt es aber definitiv mehr bewegliche Teile, Kräfte verteilen sich auf viel mehr Ebenen, Faktoren wie Temperatur und Druck spielen eine viel größere Rolle. Die schiere Menge an Materialien, die verwendet werden können, ist enorm. Ohne ins Detail zu gehen, sei nur gesagt, dass dank der gemeinsamen Anstrengung von Mechanikern, Physikern und Informatikern diese gigantische Arbeit vollbracht werden konnte. Dies war die offensichtliche Grundlage für die Vielzahl der folgenden Programme.
Welche Möglichkeiten haben moderne grafische Ingenieurprogramme?
Moderne Grafikprogramme haben enorme Möglichkeiten. Zunächst einmal besteht ihre Hauptaufgabe derzeit darin, Modelle zu erstellen und zu simulieren, wie sie sich unter bestimmten Bedingungen verhalten werden. Die Rede ist hier von der Möglichkeit, einzelne Elemente und ganze Anlagen oder Maschinen virtuell zu testen. Wir können die Parameter der Arbeit, des Materials und der äußeren Faktoren frei ändern. Die Bandbreite der Möglichkeiten ist wirklich riesig und man muss Experte auf einem bestimmten Gebiet sein, um das Potenzial voll ausschöpfen zu können.
Erwähnenswert ist auch, dass grafische Programme neben den naturwissenschaftlich-technischen Bereichen wie der oben erwähnten Architektur und Mechanik auch fortgeschrittenere Bereiche wie die Erforschung von Elementarteilchen unterstützen.
Ist ein Ingenieurprogramm unfehlbar?
Simulationen, die in technischen Grafikprogrammen durchgeführt werden, sind natürlich mit einem gewissen Fehler behaftet. Dieser Fehler ist so groß, wie die moderne mathematische Beschreibung bestimmter physikalischer Phänomene falsch ist. Wir müssen uns bewusst sein, dass jede physikalische Theorie und Gleichung ein Versuch ist, ein tatsächliches physikalisches Phänomen in einen mathematischen Rahmen zu bringen. Dies ist jedoch oft nur mit einer gewissen Näherung möglich. Virtuelle Simulatoren helfen uns bei unserer Arbeit, aber man darf ihnen nicht zu 100 % vertrauen.
Kann man also Engineering-Programmen vertrauen?
Egal, ob wir einen neuen Motor bauen, eine neue Dachkonstruktion testen oder den Energiegehalt eines Sandkorns prüfen, immer müssen wir nach der Simulation Tests an realen Modellen durchführen. Dies ist eine wesentliche Voraussetzung. Virtuelle Simulationen – auch wenn sie nicht perfekt sind, helfen sie uns, die Fehler, die wir machen, so gering wie möglich zu halten. Dadurch können wir viele Tests viel schneller durchführen.
Was sind die Haupteinflüsse solcher Grafikprogramme?
Diese Grafikprogramme haben einen großen Einfluss auf die mit der Recherche verbundenen Kosten und die Geschwindigkeit dieser Arbeit. Beachten Sie, dass die Erstellung jedes Projekts lange dauert. Auf seiner Basis wird dann ein Prototyp gebaut (meist im kleinen, dann immer größeren Maßstab). Alle Fehler, die in der Entwurfsphase gemacht und nicht im Voraus entdeckt werden, verzögern die endgültige Fertigstellung der Arbeiten.
Im Laufe der Jahre getestete und verfeinerte Engineering-Programme haben die Zeit für die Fertigstellung von Projekten vom „Reißbrett“ bis zur Massenproduktion um bis zu 70 % verkürzt. Gleichzeitig ist es viel seltener, dass Konstruktionsfehler oder Herstellungsfehler im Endprodukt während des Gebrauchs entdeckt werden, die auf eine fehlerhafte Gestaltung des Produktionsprozesses zurückzuführen sind.
