mini|Darstellung eines Schöpfwerks ca. 1205 mini|Kurbelwagen von Vigevano mini|Perpetuum mobile ca. 1230 mini|Göpel von Taccola um 1430 mini|Patentzeichnung für eine Sämaschine um 1834 mini|Patentzeichnung für ein Fahrrad um 1866 mini|Patentzeichnung von 1881 (Zigarettenrollmaschine) mini|Architekt beim technischen Zeichnen (Holzschnitt, 1893) mini|Reißfeder und Lineal (1901) mini|Ideenskizze eines selbstjustierenden Axialkugellagers (Sven Wingquist/SKF um 1906) mini|Technisches Zeichnen 1967
Technisches Zeichnen ist die Anfertigung von im Maschinenbau und im Bauwesen verwendeter technischer Zeichnungen durch Ingenieure (besonders Konstrukteure), Architekten, Technische Zeichnerzukünftig Technische Systemplaner (bzw. Technische Produktdesigner) bibb.de und Bauzeichner. Die im Bauwesen und in der Architektur verwendeten Zeichnungen werden spezifischer auch Bauzeichnungen genannt.
Die norm- und regelgerechten und vollständigen technischen Zeichnungen entstehen i. d. R. erst am Ende des Konstruktionsprozesses und werden von Technischen oder Bau-Zeichnern nach den häufig nur skizzenhaften, meistens nur die Funktion der Produkte festlegenden Entwürfen der Ingenieure und Architekten angefertigt.
Klassik und Moderne Von der Geschichte des manuellen, technischen Zeichnens Viele der geometrischen Grundlagen des technischen Zeichnens, die bereits vor der Geburt Christi entdeckt und erforscht wurden, gehen auf berühmte Mathematiker wie Pythagoras von Samos oder Euklid von Alexandria zurück.
Vom Mittelalter bis ins 18. Jahrhundert Die Anfänge des architektonischen, technischen Zeichnens wurden im bzw. vor dem Mittelalter gelegt, wie z. B. der St. Galler Klosterplan oder die Zeichnungen von Villard de Honnecourt, der u. a. auch ein Perpetuum mobile zeichnete, beweisen.
Eine frühe Darstellung eines Getriebes ist in der Zeichnung eines Schöpfwerks von Al-Jazari erkennbar, der auch eine imposante, auf dem Prinzip einer Pendelwaage mit zwei Waagschalen beruhende, mit Hilfe von Wasserkraft funktionierende, Maschine zeichnete. Weitere mittelalterliche, technische Skizzen die den Bau von Maschinen betreffen, sind unter anderem von Guido da Vigevano überliefert, der einen Kurbelwagen und ein U-Boot zeichnete.
Eine wichtige Voraussetzung für technische Zeichnungen war die Erfindung der Zentralperspektive, die Filippo Brunelleschi um 1420 zugeschrieben wird. Albrecht Dürer förderte die Verbreitung dieser Darstellungsform.Günter Bayerl: Technik in Mittelalter und Früher Neuzeit. Konrad Theiss, Stuttgart 2013, ISBN 978-3-534-25232-9. Im 15. Jahrhundert n. Chr. zeichnete Taccola verschiedene technische Geräte wie z. B. ein Schaufelradboot oder einen von einem Pferd angetriebenen Göpel. Das technische Zeichnen wurde unter anderem durch Leonardo da Vinci weiter verfeinert. Er stellte Maschinen und Maschinenteile nicht nur realistisch dar, sondern er ergänzte seine Zeichnungen um Elemente, die zum besseren Verständnis dienen.
Ein sehr großer Entwickler im Bereich des Technischen Zeichnen war Georgius Agricola, der den Bergbau und die Erzaufbereitung in seinem Buch der Metallkunde "De re metallica libri XII" (erschienen 1555) erstmals durch technische Zeichnungen erklärte.
Ein nächster Schritt lässt sich Leonhard Christoph Sturms "Vollständige Mühlenbaukunst" (1718) nachweisen, wo erstmals Zeichnungen enthalten sind, die Maschinen maßstabsgerecht darstellen. Auch die verwendeten Materialien werden berücksichtigt.
Der französische Erfinder und Flugpionier Jacques de Vaucanson konstruierte im 18. Jahrhundert in Frankreich eine Hakenkette sowie verschiedene Automaten. Seine mechanische Ente (siehe Vollschnitt unten) zeichnete er im Jahr 1738.
Technisches Zeichnen im 19. Jahrhundert Weitere Belege für die Entwicklung des technischen Zeichnens finden sich in frühen Patentschriften aus dem 19. Jahrhundert. Da die ersten Patente jedoch bereits im 13. Jahrhundert in England vergeben wurden, ist es gut möglich, dass sich auch in Patenten noch weitaus ältere, technische Zeichnungen finden lassen. Die Disziplin des technischen Zeichnens hat sich also über Jahrhunderte hinweg evolutionär zu einer modernen Technik entwickelt. Beim klassischen technischen Zeichnen am Zeichenbrett kommen früher wie heute verschiedene Zeichenwerkzeuge, wie Reißzeug, Zirkelbesteck, Bleistift (Druckbleistifte), Radierer, Glasfaserradierer, Schriftschablone und Kurvenlineal oder auch Tuschestift bzw. Trichterfeder zum Einsatz.
Die folgenden Abbildungen von Geräten zum technischen Zeichnen und den damals üblichen Schraffurtypen stammen aus dem Enzyklopädischen Wörterbuch Brockhaus und Efron, das zwischen 1890 und 1906 in russischer Sprache erschien.
Technisches Zeichnen im 20. Jahrhundert Bis um 1910 (für manche Anwendungen noch bis etwa 1965) wurde fast ausschließlich mit Bleistift und Tusche auf Transparentpapier gezeichnet. Dieses spannte man mit Reißzwecken oder Kreppklebeband auf ein Reißbrett (Zeichenbrett) oder das Schräge Brett einer Zeichenmaschine. Mit der Einführung modernerer Paustechniken wie dem Lichtpausverfahren wurde das Transparentpapier mehr und mehr durch transparente Zeichenfolien ersetzt.
Als Hilfsmittel zum exakten Zeichnen dienten zunächst die Reißschiene, Zeichendreiecke (Geometriedreiecke) und Lineale (Maßstäbe), später fast ausschließlich Zeichenmaschinen. Für geometrische Konstruktionen und Kreisdarstellung wurden Zirkel oder Kreisschablonen, für Radien spezielle Radienschablonen und zum Zeichnen von Kurven sogenannte Burmester-Schablonen verwendet und zum Beschriften Schriftschablonen.
Spezielle geodätische Zeicheninstrumente für die Kartierung der Messpunkte von topografischen bzw. Bauaufnahmen, kleinmaßstäbiger Pläne und Bestandsaufnahmen waren der Transporteur (kombinierter Strecken- und Winkelmesser), der Prismenmaßstab und Stechzirkel für Lauf- bzw. Spannmaße, ein Paar Abschiebedreiecke, und ab dem 20. Jahrhundert Kartiermaschinen wie der Koordinatograf.
Seit Mitte der 1990er Jahre hat das klassische technische Zeichnen stark an Bedeutung verloren. Unternehmen wie etwa Rotring waren einst auf diesen speziellen Bedarf ausgerichtet und sind heute nur noch Teil eines großen Mischkonzerns, der einen veränderten Markt mit Büromaterial versorgt.
… zur Gegenwart des computerunterstützten, technischen Zeichnens Ab Mitte der 1960er Jahre begann der Wechsel auf Computer, CAD-Programme und Plotter. Zunächst wurden Programme zur 2D-Darstellung entwickelt, die vorerst nur die Darstellung verschiedener Ansichten erlaubten. Damit wurde anfänglich lediglich das Medium Papier bzw. Tusche durch digitale Speicherung ersetzt.
Die Konstruktionsmethodik der digitalen Zeichnungen glich anfangs noch sehr der Methodik am Zeichenbrett, Zeichnungen konnten jedoch wesentlich schneller geändert und reproduziert werden. Auch die erneute Verwendung von Teilen der Zeichnungen wurde durch Kopiermethoden wie Copy & Paste wesentlich erleichtert und selbst ganze Zeichnungen konnten von nun an einfach am Computer vervielfältigt werden. Das moderne, technische Zeichnen spielt sich seither vorwiegend vor Computermonitoren ab.
Eine neue, veränderte Art des Technischen Zeichnens ermöglichten dann nach und nach die ab Mitte der 1980er Jahre aufkommenden Programme zur 3D-Darstellung. Es wird keine Zeichnung im klassischen Sinne erstellt, sondern ein 3D-Modell des Objektes modelliert. Heutige Programme können Ansichten in beliebigen Schnittwinkel und beliebiger Projektion komplett von diesen 3D-Modellen ableiten und in digitale Technische Zeichnungen umwandeln. Neben dieser neuen durchgängig verwendeten Methode, wird die manuelle Methode als Grundlage weiterhin an einigen Realschulen und wenigen Fachoberschulen gelehrt.
Technisches Zeichnen per CAD (Computer aided design) Aufgrund des enormen technischen Wandels seit Mitte der 1990er Jahre haben Hard- und Softwarehersteller den klassischen Bedarf beim technischen Zeichnen weitgehend verdrängt und CAD-Systeme etabliert, die bald die Verbindung zum Computer-aided manufacturing herstellten, sodass digitale Technische Zeichnung direkt an der Werkzeugmaschine umgesetzt werden konnten.
Anfang des 21. Jh. beherrschen Unternehmen wie Graphisoft (mit ArchiCAD), Autodesk (AutoCAD), Parametric Technology Corporation (Pro/ENGINEER, Creo) und SolidWorks einen Teil des Marktes. In der Automobilindustrie zählt u. a. CATIA von Dassault Systems zu den Standardwerkzeugen der Ingenieure. Bei der Computeranimation links handelt es sich um animierte Screenshots aus einem CAD-Programm, die vom Zeichnen einer 2D-Ansicht über deren Bemaßung bis hin zur 3D-Modellierung des Körpers incl. Abrundung der Kanten mit Radien und Rendering praktisch alle Stufen des technischen Zeichnens abdeckt.
Die mit XC, YC und ZC bezeichneten Pfeile im Modell versinnbildlichen das bei der Darstellung der Ansichten zweidimensionale, allgemein jedoch dreidimensionale Koordinatensystem, das als Referenz für jedes Modell dient. Der Ursprung dieses Koordinatensystem kann vom Konstrukteur wie bei dieser Animation innerhalb des Körpers definiert werden, aber auch an jedem beliebigen, anderen Punkt wie beispielsweise einer Ecke oder mitten auf einer Kante oder sogar an einem Bezugspunkt ganz außerhalb des eigentlichen Objektes platziert sein.
Die blauen Linien verdeutlichen eine der drei Ebenen, auf der das Koordinatensystem sitzt, wobei die verschiedenen Farben für Linien, Flächen, Bemaßung etc. ebenfalls vom CAD-Zeichner definiert werden können.
Wie realistisch 3D-Darstellungen mittels der Techniken des Modellierens und Renderns werden können, verdeutlichen die AutoCAD Zeichnungen rechts. Die Gruppenzeichnung (oben) zeigt verschiedene Bauteile nach dem Zusammenbau und unterscheidet sich von einer sogenannten Zusammenbauzeichnung dadurch, dass letztere der Erläuterung von Zusammenbauvorgängen dient, während eine Gesamtzeichnung sehr komplexe Systeme wie beispielsweise Maschinen, Geräte oder ganze Anlagen im fertigen Zustand abbildet. Solche und ähnliche Begrifflichkeiten des technischen Zeichnens regelt DIN 199, die die Terminologie in Teil 1 für Zeichnungen und Teil 2 für Stücklisten definiert.
Das Modell des Schraubstocks oben rechts verdeutlicht, wie die Grenzen zwischen gezeichneten Objekten und der Realität durch moderne CAD-Technik so sehr zerfließen, dass ungeübte Augen kaum mehr zwischen Wirklichkeit und Simulation unterscheiden können.
Das technische Zeichnen mit Hilfe verschiedener CAD-Programme entspricht um den Jahrtausendwechsel dem Stand der Technik, wobei die Anforderungen an die Hardware der Computer, die zum Zeichnen verwendet werden, im Laufe der vergangenen Jahre verändert haben. Während in den 1980er und 1990er Jahren oft auch spezielle Workstations mit sogenannten RISC-Prozessoren verwendet wurden, liefen CAD-Anwendungen zum technischen Zeichnen mehr und mehr bereits auf Personal Computern mit entsprechend leistungsfähigen Grafikkarten.
zentriert|mini|Bauteile der Baugruppe mini|zentriert|Explosionsdarstellung Die Möglichkeiten des modernen technischen Zeichnens mittels CAD-System, wie es heute im Maschinen-, Anlagen- oder Apparatebau genutzt wird, verdeutlichen diese verschiedenen Schnittperspektiven eines Pendelrollenlagers.
Bauteile und Lager sind in den Ansichten und Schnitten statt durch Schraffuren mittels verschiedener Farben gegeneinander abgegrenzt.Nr.Bauteil1Achse bzw. Welle2Nutmutter (DIN 981), grün3Sicherungsblech (DIN 5406), blau4Wälzlager (hier: Pendelrollenlager)5Spannhülse (DIN 5415), rot
Digitalisierung existierender Zeichnungen Vor der Erstellung einer neuen CAD Zeichnung wird heute oft eine Digitalisierung vorhandener Zeichnungen mittels Scanner mit anschließender Vektorisierung der Zeichnungsdaten durch den Computer bevorzugt, da dieser Datenerfassungsprozess die manuelle Arbeit beim technischen Zeichnen weiter minimiert und somit wesentliche Zeit- und Kostenersparnisse mit sich bringt.