2D-Zeichnungen im Detail im Ingenieurwesen mögen im digitalen Zeitalter der Vergangenheit angehören, aber sie werden immer noch verwendet.
Das Entwerfen von Entwürfen war praktisch während der gesamten Geschichte des Ingenieurwesens ein wesentlicher Aspekt. Vor der komplexen CAD-Technologie war die Erstellung von 2D-Zeichnungen für die Fertigung und Produktion für die Erstellung von Produkten unerlässlich. Heute in einer Welt mit CAD bis CAM und fortschrittlichen Fertigungstechniken, hat sich vielen von dem, was wir entwerfen, zu dem heutigen, nahezu optimierten Zustand entwickelt. Eine Sache ist jedoch nach wie vor vorhanden und zwar das Vorhandensein von 2D-Detailzeichnungen für Teile, Komponenten und Baugruppen.
CAD hat es uns Ingenieuren ermöglicht, weniger Zeit mit der Verfeinerung der 2D-Detailzeichnung zu verbringen, aber es hat die Verwendung dieser Zeichnungen in der Industrie nicht beseitigt. Das Aufkommen des Computerdesigns brachte eine einflussreiche Veränderung im Bereich der Zeichnungen mit sich. Als das CAD immer besser wurde, haben wir eine 180-Grad-Verschiebung vorgenommen, um zuerst das 3D-Modell zu entwerfen und anschließend die Teile in 2D zu detaillieren.
Dies war der erste Dreh- und Angelpunkt, an dem 2D-Zeichnungen im Designprozess weniger wichtig wurden, aber immer noch wesentlich für die gesamte Arbeit eines Ingenieurs sind. 2D-Zeichnungen haben deutlich an Bedeutung verloren, aber sie sind nicht komplett verschwunden. Vor diesem Hintergrund müssen wir untersuchen, warum es diese 2D-Zeichnungen immer noch gibt und sehen, ob wir ihre Verwendung in irgendeiner Weise optimieren oder reduzieren können, um unseren Arbeitsablauf zu verbessern.
Der Verlauf von 2D-Konstruktionszeichnungen.
Bevor wir verstehen können, wie 2D-Zeichnungen in das Leben des modernen Ingenieurs passen oder auch nicht, müssen wir uns zunächst ihre Geschichte im Bereich des technischen Entwurfs und der Konstruktion ansehen. Die meisten Zeichnungstechniken für Ingenieure reichen Tausende von Jahre zurück. Die perspektivische Zeichnung wurde in den 1300er Jahren erfunden, die deskriptive Geometrie 1765, die orthographische Projektion 1770 und das 2D CAD in den 1980er Jahren. All diese Entwicklungen führten uns in ein Zeitalter der raschen Entwicklung der technischen Dokumentation.
2D.
Bevor es Computer gab, wurden 2D-Zeichnungen verwendet, um die Spezifikationen einer Komponente vollständig zu definieren. 2D-Zeichnungen wurden als alleinige Referenz bei der Erstellung eines Produkts, wie z.B. einer Schraube oder eines Beschlags, verwendet. Diese Produktionsmethode geht im Wesentlichen auf die Anfänge der technischen Information zurück. Ihre Geschichte spricht für ihre Bedeutung, 2D-Zeichnungen waren jahrtausendelang der einzige Träger von Konstruktionsinformationen – und anschließend kam CAD.
2D CAD.
Zunächst beschleunigten 2D-CAD-Programme einfach den Prozess der Erstellung dieser Konstruktionszeichnungen. Diese Programme erleichterten auch die Durchführung von Konstruktionsänderungen und verbesserten die technischen Arbeitsabläufe erheblich. Als in den 1990er Jahren die 3D-CAD-Programme aufkamen, wurden auch die Arbeitsabläufe und die Konstruktionen verbessert. Aber selbst mit 3D-Fähigkeiten waren 2D-Zeichnungen der Hauptüberträger einer Konstruktion in eine Fertigungsumgebung. Für die meiste Zeit der Existenz des modernen Designs, vielleicht bis zum letzten Jahrzehnt, waren 2D-Zeichnungen unerlässlich.
3D CAD.
Durch die zunehmende digitale und robotergestützte Fertigung wurde der Wechsel von der 2D- zur 3D-Informationsvermittlung endlich Realität. Sie hat uns in eine neue Sphäre der Herstellung von Dingen gerade innerhalb des letzten Jahrzehnts gebracht. Es gibt keinen Maschinisten mehr, der sich auf einen 2D-Plansatz bezieht. Wenn es überhaupt einen Maschinisten gibt, bezieht dieser sich in den meisten Anwendungen auf ein dynamisches CAD-Modell oder dieser programmiert seine Maschine mit Hilfe von CAD/CAM-Software. Die in der Konstruktion vermittelte Information hat sich durch die integrierte digitale Revolution zum Besseren verändert, aber dennoch bleiben die 2D-Zeichnungen in unseren Arbeitsabläufen bestehen.
Neue Herstellungsverfahren.
Als Ingenieur ist Ihnen wahrscheinlich klar, wie fortschrittlich die moderne Fertigung geworden ist, die sich von den Arbeitsabläufen selbst vor nur einem Jahrzehnt unterscheidet. Die additive Fertigung ist in der Regel die neue, trendinge Fertigungstechnik, von der jeder davon spricht, dass sie den Designbereich verändert. Während die additive Fertigung große Veränderungen bewirkt und die meisten 2D-Zeichnungen völlig überflüssig macht, hat diese neue Technik nicht die größten Veränderungen gebracht.
Die vielleicht größte Veränderung im Bereich des technischen Designs ist die langsame, schrittweise technologische Verbesserung der Fertigungstechniken. Methoden wie die CNC-Bearbeitung und andere subtraktive Fertigungsformen. Diese Fertigungsprozesse waren früher völlig analog und erfordern den Input eines erfahrenen Handwerkers, um einen hohen Output zu erzielen. Dieser Bedarf an menschlicher Kontrolle ist weitgehend der Grund, warum wir als Ingenieure 2D-Zeichnungen entwerfen mussten.
Neue subtraktive Maschinen erfordern immer noch menschliche Eingaben, aber auf einer vollständig digitalen Ebene. Ein Maschinenbediener in der modernen Fertigung arbeitet viel mehr mit CAM- und HSM-Programmierung als dieser es mit Papierdatenblättern je tun würde. CNC-Maschinen werden heute programmiert, sie werden nicht mehr manuell gesteuert. All diese neuen Fertigungsverfahren werfen die Frage auf: Wenn Maschinen vollständig von 3D CAD Modellen aus arbeiten können, warum produzieren wir anschließend immer noch 2D-Zeichnungen?
Ingenieure haben Daten.
Wenn wir 2D-Zeichnungen noch weiter analysieren und herausfinden, wo sie in unseren Designprozess passen, wenn sie überhaupt passen sollten, ist es wichtig, dass wir genau definieren, was im modernen technischen Design kommuniziert werden muss.
Da die meisten Produkte in modernen technischen Workflow im digitalen Bereich hergestellt werden, gibt es eine Fülle von Daten über ein bestimmtes Teil. In 2D-Zeichnungen oder isometrischen Zeichnungen von früher waren die Daten, die aus dem fertigen Design extrapoliert werden konnten, durch das begrenzt, was der Ingenieur auf dem endgültigen Datenblatt anzugeben beschloss.
Jetzt werden Zeichnungen und Entwürfe weitgehend über digitale Bereiche kommuniziert. Denken Sie darüber nach, wie weit das Cloud-basierte CAD unsere Fähigkeit zur gemeinsamen Nutzung und Verbreitung von Konstruktionsdaten gebracht hat. CAD-zu-CAM-Funktionen haben die Kommunikation zwischen den Abteilungen nahtlos gemacht. Die meisten unserer technischen Daten werden nicht mehr durch statische Zeichnungen übermittelt.
Unsere 3D-Modelle, die wir entwerfen, enthalten sogar noch mehr Daten als noch vor 5 Jahren. Wir sind in der Lage, Gitterstrukturen, komplexe Materialdaten, infinitesimale Dimensionen, Skalierungsdaten und Schnittstellendaten einzubeziehen. Für alle praktischen Zwecke kann uns ein 3D-Modell im CAD numerisch mehr über ein Bauteil sagen, als es das eigentliche Teil je könnte. Wenn wir also ein abgeschlossenes Projekt in Form eines digitalen Entwurfs übergeben, geben wir dem Maschinisten, dem Fertigungsingenieur, der Produktionsanlage weit mehr Informationen, als wir ihnen auf einem mühsam angelegten Satz von Blättern jemals geben könnten.
Ingenieure hatten schon immer Daten, was sich geändert hat, ist die Art und Weise, wie wir sie ausdrücken. Wir widersetzen uns oft mit Inbrunst den Änderungen des Arbeitsablaufs. Obwohl wir uns die immer besser werdende Welt des computergestützten Designs zu eigen gemacht haben, scheint es, dass das einzige, was aus der Vergangenheit des Ingenieurwesens übrig geblieben ist, die 2D-Zeichnung ist.
Erstellen wir Zeichnungen für das, was in der Produktionspipeline benötigt wird, oder machen wir einfach Dinge, wie wir sie immer getan haben?
Wo 2D-Zeichnungen hinpassen.
Unsere Antwort auf die Frage, wie 2D-Zeichnungen in den Designbereich passen, liegt irgendwo zwischen „Werden Sie sie los!“ und „Halten Sie sie genau dort, wo sie sind.“ Jeder, der die Veränderungen beobachtet, die in der Fertigungswelt stattgefunden haben, wird wahrscheinlich feststellen, dass der Nutzen von 2D-Zeichnungen von Jahr zu Jahr deutlich minimiert wird. Wir können auch verstehen, dass es zwar einen Abwärtstrend bei der Nützlichkeit von 2D-Zeichnungen im Konstruktionsbereich zu geben scheint, dass wir irgendwann eine Asymptote erreichen werden, die wahrscheinlich über Null liegt.
Zu diesem Zeitpunkt werden 2D-Zeichnungen immer noch relevant und in gewisser Hinsicht nützlich sein, aber die Zeit, die wir mit ihrer Perfektionierung oder der Kommunikation von Informationen über sie verbringen, wird so gering wie möglich sein. Wo ist also diese Asymptote und wo sollten 2D-Zeichnungen jetzt in unserem Designraum landen?
Diese Zeichnungen wurden in der Vergangenheit dazu verwendet, die große Menge an Daten auf Teilebene zu kommunizieren. Da die meisten dieser Daten jetzt über CAD-Modelle übermittelt werden, sind die einzigen Daten, die auf Teilebene übermittelt werden müssen, als kritisch einzustufen. 2D-Zeichnungen für Teile müssen nur kritische Informationen über ein Teil kommunizieren, die durch einen schnellen Blick gewonnen werden können. Das Gleichgewicht kann durch diese Frage gefunden werden: „Was würde mehr Zeit in Anspruch nehmen, wenn man das CAD-Modell oder einen Blick auf ein Datenblatt werfen würde?“ Wenn kritische Daten schnell durch eine 2D-Zeichnung übermittelt werden können, ohne dass ein CAD-Modell angerufen und gemessen werden muss, dann sollte dies der Fall sein. Genau hier liegt die Balance.
Als Ingenieur wie Sie selbst könnte das Finden dieses Gleichgewichts zu einer erheblichen Reduzierung der Zeit führen, die für 2D-Zeichnungen aufgewendet wird. Die Optimierung unseres Arbeitsablaufs ist alles andere als überflüssig, sie ist vorteilhaft für unsere Produktivität.
Auf Montageebene eignen sich 2D-Zeichnungen mehr für ein grundlegendes Verständnis als jede andere Ebene der numerischen Analyse. Für einen Hersteller, der ein Teil erstellt, sollten 2D-Zeichnungen das Verständnis einer Baugruppe verfeinern. Die meisten modernen Maschinenbauer werden sich auf die Tolerierung und Bemaßung eines Datenblatts nur als schnelle Referenz beziehen, wenn überhaupt. Diese wichtigen Daten werden nun aus der ursprünglichen Quelle, dem CAD-Modell, gewonnen. Auf Teile- und Baugruppenebene müssen 2D-Zeichnungen lediglich Informationen enthalten, die das Verständnis des Nutzers verbessern. Während dieser Zeichnungen die Referenz zur Herstellung waren, sind sie jetzt einfach die Referenz zum Verständnis. Sie sind eher zu ergänzenden Aspekten eines Entwurfs geworden, als dass sie unmittelbar bevorstehen.
Blick in die Zukunft.
Zu verstehen, wo 2D-Zeichnungen passen, kann uns helfen, unseren Arbeitsablauf zu optimieren. Zeichnungen verschwinden nicht ganz, aber erstellen Sie sie nicht einfach, denn so wurde es schon immer gemacht. Arbeitsabläufe ändern sich ständig und während die 2D-Zeichnung etwas ist, das für die Konstruktion grundlegend zu sein scheint, ändern die modernen CAD- und Fertigungsmöglichkeiten dies. In zehn Jahren wird die Fertigung „auf Knopfdruck“ aussehen, wie wir es uns nie vorstellen konnten. Wir müssen dieser Zukunft vorgreifen und uns auf Innovation statt auf „Tradition“ konzentrieren.
Wenn Sie die Zeit, die Sie für 2D-Zeichnungen aufwenden, reduzieren und sich stattdessen mit 3D-Modellen befassen, erreichen Sie am Ende ein besseres Design. In der Folge macht Sie dies zu einem besseren Ingenieur.
Vielen Dank für Ihren Besuch.