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vth - CAD - CAM - CNC im Modellbau

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Quelle: vth Verlag für Technik und Handwerk neue Medien GmbH, Baden-Baden http://shop.vth.de/cad-cam-cnc-im-modellbau.html

CAD - CAM - CNC im Modellbau
240 Seiten | 32,90 € | ISBN 978-3-88180-485-1

Verlagsinformation
Der Computer ist heute aus dem Alltag – vor allem aus dem Berufsleben – nicht mehr wegzudenken. So haben computerunterstützte Konstruktionssysteme schon längst Zeichenbrett und Tintenstift abgelöst. Was im professionellen Bereich eingesetzt wird, findet natürlich zwangsläufig auch sehr schnell den Weg in den Modellbau. So setzen in der Zwischenzeit viele Modellbauer CAD-Systeme ein, um ihre Modelle zu konstruieren und CNC-Maschinen, um die Teile zu produzieren. Viele aber scheuen sich vor diesem Schritt in eine als kompliziert verschriene Materie.
Jochen Zimmermann führt Sie in diesem Buch in die Welt der computerunterstützten Konstruktion und Fertigung – ganz auf den Modellbau abgestimmt. Anhand eines praktischen Beispiels aus dem Flugmodellbau – aber auch umsetzbar auf Schiffs- und Truck- und andere Modelle – wird die Konstruktion in 2D und 3D gezeigt. Tipps und Tricks für den Umgang mit der Software und die Punkte, auf die bei einer Konstruktion zu achten ist, sind für jeden, der den Modellbau mit Computerunterstützung bereichern will, eine wahre Fundgrube. Die Umsetzung in entsprechende Bearbeitungsdateien und Hilfen für die 2D- und 3D-Fertigung von Bauteilen runden das Buch ab.
Machen Sie den nächsten Schritt im Modellbau – konstruieren und fertigen Sie mit Computerunterstützung dank CAD, CAM und CNC!

Aus dem Inhalt:
• Begriffsbestimmungen: CAD – CAM – CNC
• 2D-Konstruktion – Planerstellung
• Grundlagen des Konstruierens am CAD
• Fangmethoden
• Layer und Gruppen
• Dateiverwaltung
• Drucken und Datenaustausch
• Konstruieren in 3D
• CNC-Technik – vom PC auf die Maschine
• Nach CAD kommt CAM
• CAM-Funktionen im 3D

Rezension
Der Autor hat zur Erklärung des Umgangs mit einem CAD-System die Neu-Konstruktion auf Basis eines historischen Segelflugmodells gewählt. Er verwendet das Programm MegaNC, eine für die Konstruktions- und Fertigungsaufgabe spezialisierte Version des Programms MegaCAD. Im Vergleich zu einer früheren Publikation werden in diesem Buch nur die im Funktionsumfang von MegaNC V2018 enthaltenen Funktionen verwendet, was es erheblich einfacher macht, den Beispielen zu folgen.
Die Einführung in diese Arbeitsweise beginnt mit der Konstruktion einer Tragfläche, wobei beim Leser keine Vorkenntnisse vorausgesetzt werden. Natürlich kann man hier nicht seitenlange Erklärungen zu Basis-Zeichenfunktionen erwarten, schließlich soll der Umfang des Buches auch nicht ausufern, aber mit ausreichendem Beharrungsvermögen kommt auch ein Anfänger zum Ziel. Es schließen sich einige Ausführungen zur Organisation einer Zeichnung an. Darauf ein paar Gedanken zu machen, ist sinnvoll, damit am Ende nicht ein unübersichtliches Gewirr an Linien den Blick auf das Wesentliche verstellt, wenn am Ende alle notwendigen Informationen in einer Datei versammelt sein sollten.
Nachdem nun die ersten Schritte einer 2D-Konstruktion in Gestalt des Tragflächenumrisses hinter dem Leser liegen, geht es nun an das Profil. Dazu ist ein älteres Profil (GOE 497 für die Kundigen) gewählt worden, das nun in die Zeichnung eingefügt werden soll. Diese Datei und noch weitere sind beim vth zu finden, leider etwas versteckt im der CAD-Bibliothek von fmt (https://www.vth.de/fmt/cad-bibliothek/downloaddateien-cad-cam-cnc-im-modellbau)
Dieses Profil wird so oft in die Zeichnung eingefügt, wie später Rippen entstehen sollen. Im Anschluss muss natürlich das Basisprofil an den sich verjüngenden Flügel angepasst werden, was mit einigen Klicks per Skalieren erledigt wird. In weiterem Verlauf zum Zeichnen der Rippen werden unterschiedliche Methoden vorgestellt, wie die später zu fräsenden Aussparungen erstellt werden können. Besonders wird hier auf die diversen Fangmöglichkeiten eingegangen, die das Arbeiten mit einem CAD-Programm erst so richtig effizient machen. Wer alle Spanten des Flügels wie vorgesehen bearbeitet hat, verfügt am Ende dieses Kapitals über eine solide Kenntnisbasis zur Gestaltung eigener Projekte im 2D-Zeichnen.

Im zweiten Teil des Buches geht es dann um das dreidimensionale Zeichnen. Zunächst werden aber die Orientierung im Raum und Begriffe wie Arbeitsebene, Bezugspunkt etc. erklärt und mit einigen Beispielen verdeutlicht, welche Auswirkung diese auf das Zeichnen bzw. Anfügen von Objekten haben. Zum weiteren Zeichnen des Flugzeugplans wird der alte Plan per Bitmap-Import in die Zeichnung geholt und passend in x- und y-Richtung skaliert (das ist in der Datei „Rumpf.prt“ schon erledigt, aber der Weg wird beschrieben, so dass Versuchen mit eigenen Plänen nichts im Wege steht). Die weiteren, für den späteren benötigten Elemente sind dann nachzuzeichnen, wobei diese Elemente dann auch gleich lagerichtig im 3D-Raum angeordnet werden. Bei sorgfältigem Arbeiten fällt auf, dass die Spantkonturen nicht in allen Fällen straken bzw. noch weitere Anpassungen für eine gute Konstruktion erforderlich sind. Spätestens an dieser Stelle macht sich der ganze zeichnerische Aufwand bezahlt, weil diese Unstimmigkeiten beim späteren Bau nur mit zusätzlicher Arbeit wie spachteln und schleifen zu beheben wären oder im Extremfall einzelne Spanten angepasst neu zu fertigen sind. Zwar wird das Verfahren im Buch an einem Flugzeugrumpf beschrieben, aber sinngemäß gilt das Ganze natürlich auch für die Konstruktion eines Schiffsrumpfes. Wer sich nach dem Fräsen der Spanten Arbeit sparen will, sollte also der genauen Konstruktion seine Aufmerksamkeit schenken. Ein großer Teil dieses Kapitels beschäftigt sich mit den Editiermöglichkeiten der erstellten 3D-Objekte und der korrekten Anordnung im Raum, um einen optimalen Plan zu erhalten.
Mit den erstellten Daten könnte man natürlich jetzt schon in die Fertigung gehen, bliebe aber dann bei dem Einbau der Technik auf manuelle Anpassungen beschränkt. Also geht es folgerichtig an den Einbau der für ein RC-Modell notwendigen Komponenten. Am Beispiel eines Servos wird das Konzept der Baugruppen erklärt, das Servo mit seiner Befestigung findet dann auch virtuell seinen Platz im Plan, was wieder zu einigen Änderungen an den betroffenen Spanten führt. Auch das Verlegen des Bowdenzugs wird mit Hilfe eines Spline konstruiert, so dass sich insgesamt ein gleichmäßiger Verlauf ergibt.
Wenn alle Bauteile korrekt positioniert sind, geht es an das Vorbereiten der Fräsoperation. Dazu werden den Spanten zunächst noch Füße für das Montieren auf der Helling verpasst. Da für das spätere Fräsen nur die Draufsichten der Objekte benötigt werden, kommt die Funktion „Zeichnungsableitung“ zum Einsatz, die über eine in MegaNC vorgefertigte Datei erreicht wird. In dieser werden die für das Fräsen benötigte Ansicht aus den 3D-Daten erzeugt.

Der dritte und letzte Teil des Buches beschäftigt sich mit der Herstellung der Bauteile durch Fräsen. Nach der Erklärung einiger grundlegender Begriffe zur Maschineneinstellung und notwendigen Eingaben zu den einzelnen, zu verwendenden Werkzeugen geht es mit der Beschreibung der verschiedenen Frästechnologien weiter. Es wird dabei auf die Steuerung NCdriveXT Bezug genommen, sinngemäß gilt das Gesagte aber auch für andere Steuerungen, wenn sie denn der DIN 66025 entsprechenden Code erzeuge. Der vom Programm erzeugte G-Code wird einführend erklärt (eine vollständige Abhandlung würde den Rahmen des Buches sprengen), so dass der Leser eine Vorstellung davon bekommt, was die einzelnen Zeilen in etwa bewirken.
Das Kapitel schließt ab mit der Herstellung einer Form zum Tiefziehen einer Kabinenhaube (Stichwort Freiformfläche) und den dafür benötigten Maschineneinstellungen. Damit wird aus einem Material-Quader die 3D-Form hergestellt, über die später die Kabinenhaube im Tiefziehverfahren geformt wird.

Fazit
Natürlich ist es für einen Interessenten ohne Vorkenntnisse einfacher, wenn zu diesem Buch auch noch die passende Software zur Verfügung steht. Eine im Einsatz auf vier Wochen beschränkte Demo-Version kann von der Seite der Firma 4CAM installiert werden. Damit lassen sich die Beispiele nachvollziehen.
Die Beschreibung anhand des Programms MegaNC schließt die Verwendung eines anderen Programms nicht aus, allerdings sollten dann schon Grundkenntnisse des jeweiligen Programms vorhanden sein. Andernfalls dürfte der notwendige Lernaufwand (Programm kennenlernen und Konstruktion üben) dann doch für den ein oder anderen Frust sorgen.
Wer sich also anhand dieses Buches in die Thematik einarbeiten möchte, kommt mit dem notwendigen Zeitaufwand, der allerdings nicht zu unterschätzen ist, zu einem grundlegenden Verständnis der Vorgehensweise und kann mit diesem Rüstzeug seine Entscheidung für ein bestimmtes CAD-Programm fällen. Auch die im letzten Teil aufgeführten Hinweise zu den Maschineneinstellungen und zur Bedienung sind eine wertvolle Hilfestellung bei der Auswahl der persönlichen Fräsmaschine. Insbesondere der eingesetzten Firmware sollte der Interessent seine Aufmerksamkeit schenken: Es macht schon einen großen Unterschied, ob z.B. der Nullpunkt frei gewählt werden kann, ein einmal eingemessener Fräser seine Daten auch beim Ausschalten behält und bei Unterbrechungen (z.B. defekter Fräser) das Programm an der gleichen Stelle fortgesetzt werden kann.

Störend und den Lesefluss unterbrechend empfand ich die nicht durchgängig aufgeführte Nummerierung der Bilder. Im Text wird häufig Bezug auf ein bestimmtes Bild genommen, das aber aufgrund der fehlenden Bildunterschrift nicht sofort gefunden werden kann. Der Umfang des Buches kann diesen Umstand nicht gefordert haben, weil am Ende noch Platz für 8 Seiten Notizen sind; da wäre also noch Raum für die fehlenden Bildunterschriften zu finden.

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