Der bessere Weg: 3D-CAD

Nichts ist so beständig wie der Wandel: Aus diesem Grund sollte die gesamte Arbeitsplanung (früher Zeichenunterricht) in der Ausbildung zum Tischler neu gestaltet werden. In vielen Berufs- und Meisterschulen wird dies bereits praktiziert, soweit die Lehrpläne es zulassen. Prüfungen werden jedoch fast an allen Berufs- und Meisterschulen am Reißbrett durchgeführt. So werden wie vor 30 Jahren, 2D-Schnitte mit Bleistift und Lineal erstellt. Mühsam und stupide werden Schraffuren, Bemaßungs- und Furnierbegleitlinien gezeichnet. Wertvolle Unterrichtszeit wird für monotones Linienzeichnen verwendet. Das Konstruieren bleibt zwar nicht ganz auf der Strecke, ist aber durch das aufwändige handwerkliche Zeichnen sehr eingeschränkt. Wird derzeit an einer Schule mit CAD gezeichnet, so kann diese Technik an der Prüfung nur mit Sondergenehmigungen eingesetzt werden. Ein kleiner Modellversuch an der Meisterschule Schwäbisch Hall zeigt die CAD-Notwendigkeit schon im 2D-Bereich:

Wie aber sieht dieser Zeitunterschied bei einem konkreten Auftrag in der Praxis aus?

Das in diesem Beitrag dargestellte Projekt wurde an der Meisterschule Schwäbisch Hall mit dem CAD-System Pytha erstellt.

Für die Präsentation und die Konstruktionszeichnungen wurden 2 bis 2,5 Stunden benötigt. Stückliste, Kalkulation und die Zuschnittpläne wurden aus den aufbereiteten 3D-Daten in ca. 30 bis 40 Minuten abgeleitet. Der Arbeitsaufwand für die gesamte Arbeitsvorbereitung betrug somit ca. 3 Stunden.

Die Zeiteinsparung gegenüber einer herkömmlichen Handzeichnung liegt nach Einschätzung des Autors bei ca. 2 bis 3 Stunden.

Folgende Vorteile der 3D-CAD Zeichnung kommen hier zum Tragen:

Die reinen Programmkosten hätten sich bei der dargestellten Aufgabe mit ca. 1-2 CAD-Zeichnungen pro Woche in einem Jahr amortisiert. Die Einsparungen liegen im dargestellten Beispiel, wie bereits erwähnt bei ca. 2 bis 3 Stunden. Dazu das Rechenbeispiel:

Für das CAD-System ist im Beispiel nicht der billigste Preis eingesetzt. Qualität kostet auch hier etwas mehr. Das System sollte auch bei allen Produkten (individuelle Objekteinrichtung, Haustüren, Küchen, CNC-Übergabe und Anbindung an das Branchenprogramm) einsetzbar sein.

Beim Einsatz eines CAD-Systems werden die Kosten für die Einarbeitung oft unterschätzt. Verkäufer nennen bei der Einarbeitungsdauer oft die Zahlen von geübten Computeranwendern mit einer besonderen Begabung für diese Technik. Nicht zu unterschätzen ist der Unterschied von Programm zu Programm. Ein wesentlicher Vorteil bietet hier die Konstruktion in der Axionometrie und die schnelle Manipulation von jedem einzelnen Punkt in der 3D Zeichnung in allen Richtungen.

Mit CAD-Erfahrung kann die Einarbeitungszeit wesentlich verkürzt werden. Die Umstellung auf ein anderes System ist lange nicht so zeitintensiv wie eine „erste“ Einarbeitung. Schulen sollten deshalb die reinen, konstruktiven Lösungen in den Vordergrund des CAD-Unterrichts stellen. Sie sollten jedoch darauf achten, dass sie Systeme einsetzen, die eine schnelle freie 3D-Konstruktion zulassen.

Reine Korpusgeneratoren sind in Schulen nur am Rande des einsetzbar. Die wesentlichen und bei fast allen CAD-Systemen gleichen Befehle (kopieren, rotieren, bewegen, spiegeln, usw.) sollten bei der Erstellung von 3D-Körpern und 2D-Zeichnungen das Grundgerüst für die CAD-Ausbildung sein. Ferner muss darauf geachtet werden, dass die Zeichentechniken den heutigen Möglichkeiten der CAD-Systeme angepasst werden. Dazu folgendes Beispiel: Bei einer reinen 2D-Schnittzeichnung sollten die Schnitte als Flächen gezeichnet werden und nicht als Einzellinien! Das Linienzeichnen kommt noch von der Handzeichnung und von Stiftplottern die eine doppelte Linienführung nicht zugelassen haben. Auch hier sieht man, dass die Zeichentechnik an Schulen und in der Praxis oft überliefert und nicht den neuen Möglichkeiten angepasst sind.

Erfahrungen an der Meisterschule Schwäbisch Hall haben gezeigt, dass der erste Einstieg in die CAD-Technik mit 3D-Zeichnungen sehr sinnvoll ist. Das dargestellte Beispiel kann schon nach wenigen CAD-Stunden gezeichnet werden. In wenigen Minuten werden heute Möbel in 3 Ansichten und beliebig vielen Perspektiven gezeichnet. Werden die 3D-Objekte mit Material belegt, ist eine attraktive Präsentationszeichnung schnell erstellt.

Nach mehreren 3D-Übungen kann auf das 2D-Zeichnen gewechselt werden. Die 2D-Zeichnung ist im Grunde ein Nebenprodukt der 3D-Zeichnung.

Durch den Einsatz von Bibliotheksteilen werden 2D-Schnitte in kurzer Zeit zu einer aussagekräftigen Zeichnung. Die Einhaltung der DIN ist durch die Computertechnik teilweise eingeschränkt. Jedoch haben sich auch hier gewisse Standards entwickelt. Erfreulicherweise werden heute in der Praxis andere Maßstäbe (1:10 oder 1:20) in den Konstruktionszeichnungen eingesetzt. Die Beläge, Radien, Kanten werden durch Texte wesentlich schneller den Objekten zugeordnet als mit den herkömmlichen Schnittzeichnungen nach DIN. Nur noch wenige schwierige Details werden als Schnitte im Maßstab 1:1 dargestellt.

Die Meisterschule Schwäbisch Hall kann das hier dargestellte hohe Niveau nur durch zusätzliche Stunden in der Computertechnik und Arbeitsplanung erfüllen. Bei einer normalen Lehrplanerfüllung wären diese Ergebnisse nicht erreichbar.

Die an der Ausbildung Beteiligten – Kammern, Innungen, Lehrer, Ausbildungsbetriebe – sind aufgefordert, einer modernen Ausbildung in der Arbeitsplanung offener und zukunftsorientierter gegenüber zu stehen. Alle Beteiligten müssen heute mehr denn je der zentralen Bedeutung einer praxisorientierten Arbeitsplanung in den Betrieben gerecht werden. Dazu zählt der zwingende Einsatz eines 3D-CAD-Systems im Unterricht der Berufs- und Meisterschulen und eine Umorientierung von den reinen 1:1 Schnittzeichnungen zu praxisorientierten Fertigungszeichnungen und Arbeitsplänen in unterschiedlichen Darstellungsformen. Die Ableitung von Präsentationen, 2D-Schnitten, CNC-Daten und Stücklisten aus 3D-Zeichnungen sollte ebenfalls Bestandteil einer zukunftsorientierten Ausbildung sein. Lehrpläne und Prüfungen sollten dazu mehr bedarfs- und zukunftsorientiert als traditionell gestaltet sein.