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3D-Modellierung mit Abrundungen an Seiten und Kopfenden für komplexes Objekt

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GELÖST
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Nachricht 1 von 10
cetaphil
697 Aufrufe, 9 Antworten

3D-Modellierung mit Abrundungen an Seiten und Kopfenden für komplexes Objekt

Auf dem Foto anbei ist das Objekt zu sehen, das in AutoCAD modelliert werden könnte. Es besitzt vollständig abgerundete Kanten an den Kopfenden und Seiten - sowohl nach oben wie nach unten. Zusätzlich ist es leicht bauchig und damit zu den Kopfenden wie auch zur Seite gewölbt. Wir planen damit eine Massenproduktion in großer Stückzahl - möchten jedoch vorab klären, ob dies überhaupt mit AutoCAD möglich und sinnvoll ist.

 

Die exakten Bemaßungen liegen uns bereits vor. Bleibt die Frage, ob mittels AutoCAD exakt dieses Objekt - mit exakt den Parametern - auch manuell modelliert werden kann und wie dazu die grundlegenden Schritte aussehen würden. Etwa über Volumenkörper, Netz- oder die Flächenmodellierung zu gehen.

Aktuell dachten wir daran über das Längs- und Querprofil mit einer Flächenerstellung zum Ziel zu kommen, fragen uns jedoch, ob das tatsächlich der beste empfohlene Weg ist. Vielleicht wäre auch ein anderes Produkt bzw. eine Erweiterung in AutoCAD hilfreicher.

 

Ob wir hier in dem Forum Hinweise finden?

 

ObjektObjekt

 

 

9 ANTWORTEN 9
Nachricht 2 von 10
j.palmeL29YX
als Antwort auf: cetaphil

Der Grundkörper sollte leicht zu modellieren sein (_Loft/Anheben). Als problematisch erachte ich die kreisförmigen Vertiefungen. Ich kenne keine Möglichkeit, eine rechteckige Anordnung vieler Kreise um einen solchen Körper "herumzuwickeln"). Wenn ihr jedoch den Aufwand nicht scheut, jeden der Kreise manuell zu platzieren (und wenn dann eine zukünftige Massenproduktion dahinter steht, könnte dieser einmalige Aufwand verschmerzbar sein), gibt es durchaus Möglichkeiten.

Ins Grobe gedacht:

- Überall wo eine solche Absenkung entstehen soll ein BKS erzeugen, dessen Z-Achse in Richting der Kreisnormalen steht (da kann man einiges ziemlich rationell ausführen). 

- In jedem dieser BKSe (wie lautet der korrekte Plural von BKS?) einen Kreis zeichnen

- Diesen Kreis auf die Oberfläche projizieren (es entsteht ein Spline)

- Diesen Spline in Richtung Körperinneres extrudieren (um den Betrag der Vertiefung) und mit Differenz vom Grundkörper subtrahieren.

Das alles ca. 200 Mal wiederholen (ich habe die Vertiefungen jetzt nicht gezählt), ...

 

Bei Interesse zeig ich mal an einem Video wie ich mir das vorstelle (falls die verbale Beschreibung nicht ausreicht).

Ein paar detailliertere Informationen zu dem Modell wären dazu hilfreich (wenn auch nicht zwingend notwendig).

 

cadder

Jürgen Palme
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Nachricht 3 von 10
cetaphil
als Antwort auf: j.palmeL29YX

Hallo Cadder,

 

an Deinem Angebot zu einem kleinen Video sind wir seeeehr interessiert - auch um besser zu verstehen wie Du z.B. den Grundkörper mit den Abrundungen an den Grundkörperkanten realisieren würdest.

 

Deine Ideen mit den Kreisen im Grundkörper finden wir ebenfalls mehr als interessant. Auch hier Glauben wir, dass ein Video weiterhelfen könnte.

 

Wir sind mehr als darauf gespannt,

Daniel

Tags (1)
Nachricht 4 von 10
j.palmeL29YX
als Antwort auf: cetaphil

Leider hast Du Dich nicht dazu geäußert, wie das Teil wirklich aussehen soll. Kann ich es also auf Basis des Photos nur an einem Phantasiemodell zeigen.

 

Zunächst zur Erstellung des Basiskörpers:

Variante 1 (Video  https://autode.sk/2yI1syk)

- Zeichne ein paar Querschnitte, die den Körper quer zur Längsrichtung geschnitten beschreiben. Ich habe hier der Einfachheit halber nur Ellipsen skizziert. In der Regel dürften das in den meisten Fälle Splines oder Polylinien sein. Beliebige Form, beliebige Position (sofern sinnvoll). Am Anfang und Ende habe ich je einen Punkt platziert.

- Nun mit dem Befehl ANHEBEN (_Loft) die Querschnitte miteinander verbinden.  Sollten einer oder zwei der Querschnitte zu einem Punkt zusammenschrumpfen,   muß diese Option explizit gewählt werden (nur am Anfang und/oder Ende zulässig).

Man kann natürlich sofort einen Volumenkörper (in vielen Fällen das beabsichtigte Endziel) erstellen. Ich habe mich hier aber für den Modus "Fläche" entschieden. Das hat den Vorteil, daß - sofern die Flächenassoziativität aktiviert ist - die entstandene Loftfläche späteren Änderungen der Querschnittgeometrie folgt. Bei Volumenkörpern geht das (aus mir unerfindlichen Gründen nicht). Hat man die endgültige Form gefunden, kann das Modell jederzeit mit INKÖRPKONV (_convtosolid) und/oder FLÄCHEFORM (_surfsculpt) in ein 3DSolid konvertiert werden.

- an den Enden der Loftfläche kann man noch die Start- und Endkontinuität (G0 oder G1) sowie den Grad der Wichtung dieser Kontinuität (Start-/Endgröße) festlegen.

 

- Variante 2:

In einem früheren Beitrag  (anderes Forum ) hatte ich mal eine andere Variante gezeigt.

Video https://autode.sk/2MCilU0  (interessant für Euch bis etwa 3:50).

Dort werden als Querschnitte für den Loft-Befehl (halbe) Längsschnitte durch das Modell genutzt und das Lofting gewissermaßen um dien Längsachse herum ausgeführt.

Bei beiden Varianten kann die Form des Modelles noch durch zusätzliche Führungslinien oder eine Pfadkurve beeinflußt und den Erfordernissen angepaßt werden.

 

Als 3. Variante wäre sicherlich auch die Netzmodellierung zu nennen. Da ihr aber konkrete Maßvorgaben habt und die Netzmodellierung mehr in Richtung Freiformmodellieren geht will ich mich dazu nicht weiter äußern (ist auch nicht so meine Baustelle).

 

Das soll für heute erst mal reichen. Mit den kreisförmigen Vertiefungen können wir und später beschäftigen, wenn das mit dem Grundkörper erst mal verstanden ist und akzeptiert wird. (Kann ja sein, ich bin hier schon voll an Euren Zielvorstellungen vorbeigeschrammt).

 

cadder

Jürgen Palme
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Nachricht 5 von 10
cetaphil
als Antwort auf: j.palmeL29YX

Hallo Cadder,

wir sind beeindruckt von Deinem Ansatz über das Kommando ANHEBEN zunächst mit Hilfe über Flächen den späteren Volumenkörper zu modellieren. Auch weil Du dabei auf Vor- und Nachteile eingehst 🙂 Dass dabei auch punktförmige Enden umgesetzt werden können zeigt wie erfahren Du mit dem Werkzeug AutoCAD bist. Gleichzeit spricht es auch für den Funktionsumfang des Modellierungstools selbst. Deshalb neigen wir immer mehr dazu es tatsächlich auch einzusetzen.

Wir haben uns Deine Videos sehr genau angeschaut und alles verstanden - bis auf den Schluss beim ersten Video, als Du mit den Werten Start-/Endkontinuität (G0=Position, G1=Tangente) spielst - diese jedoch unverändert lässt. Auf die Bedeutung von Start- und Endgröße gehst Du ein, als Du von Wichtung schreibst. Kannst Du uns bzgl. G0 und G1 noch etwas mehr Verständnis bei dem Parameter Start- und Endkontinuität geben?

 

Auch das zweite Video verdeutlicht einen interessanten Weg - geht es doch von Längs- und Queraufrissen im Zusammenspiel mit einem Grundriss aus. Wir fragen uns gerade, ob das auch mit Hilfe von Splines möglich wäre?

 

In der Tat handelt es sich bei den Querschnitten zur Längsachse nicht um exakte Ellipsen - sondern um Splines, die wir jedoch maßstabsgetreu entwerfen können. Polylinien sehen wir hier nicht. Zum Glück liegen uns exakte Maßangaben dazu vor - fehlende können wir noch nachfordern. Da es uns jedoch um das Prinzip ging, hab ich darauf verzichtet diese beizulegen. Ich hoffe, für Dich ist das okay.

 

Spannend wird jetzt noch, wie Du die kreisförmigen Vertiefungen exakt so auf der abgerundeten und bauchigen Oberfläche platzieren möchtest. Den Aufwand diese manuell zu platzieren scheuen wir nicht, da - wie Du auch gesehen hast - wir vor einer Massenproduktion stehen.

 

Deshalb sind wir auch daran seeeehr interessiert. Kannst Du Dir vorstellen uns davon auch nochmals einen plastischen und greifbaren EIndruck mit Hilfe eines Videos zu vermitteln?

Tags (3)
Nachricht 6 von 10
j.palmeL29YX
als Antwort auf: cetaphil


@cetaphil  schrieb:

Spannend wird jetzt noch, wie Du die kreisförmigen Vertiefungen exakt so auf der abgerundeten und bauchigen Oberfläche platzieren möchtest.


 

Soo. Nun aber (hab's lange vor mir hergeschoben, sorry).

Ich fang mal mit dem letzen, dem Erstellen der Vertiefungen an.

Zunächst muß man festlegen, WO die Vertiefungen liegen sollen. 

Demonstriert an einem Flächenkörper, der durch Anheben über mehrere Ellipsen entstanden ist).

Ich habe hier folgendes gemacht (Kurzfassung, Details sind im Video https://autode.sk/2Cq1Yoj zu sehen):

- schräg liegende Ebenen (Extrusion entlang Pfad) erzeugt, die den Volumenkörper schneiden.

- Alles außerhalb des Grundkörpers liegende wegschneiden, es bleiben nur die Flächen innerhalb übrig.

- Diese Flächen mit Ursprung zerlegen, es verbleiben Splines, die genau auf der Oberfläche des Grundkörpers verlaufen.

Ich habe mich nun dazu entschlossen, die Kreuzungspunkte dieser Splines als Vertiefungsmittelpunkte zu nutzen.

Man könnte auch überlegen, ob man nicht vielleicht einen Punkt mit dem Befehel Reihepfad in gleichmäßigem Abstand auf diesen Splines anordnet und diese dann als Mittelpunkt für die Vertiefungen benutzt. Das Ergebnis hat mir aber (an meinem Grundkörper) nicht gefallen. Ich kenne nicht die geometrischen Gegebenheiten (Vllt. sind ja sogar die Koordinaten der Vertiefungsmittelpunkte bekannt oder lassen sich ermitteln/erfragen). Euch fällt da bestimmt noch etwas besseres ein.

 

Im nächsten Video https://autode.sk/2yNBglZ  geht es um die Vertiefungen selbst.

0.) Mit Flächeform aus dem Grundköper ein Solid machen. Das Flächenmodell aber dabei nicht löschen (DELOBJ 0).

1.) Ein BKS lotrecht auf einen der gewollten Mittelpunkte legen. Da AutoCAD keine Funktion für eine Lotrechte zu einer räumlich gekrümmten Fläche kennt nutze ich für eine Näherungslösung folgenden Umweg: Ursprung auf den Schnittpunkt legen, für die Richtung der X-Achse möglichst nah am Schnittpunkt nit Näc die eine Kurve picken, für die zweite Koordinate mit Näc nah auf die zweite Kurve picken. Da die Kurven gekrümmt sind, entsteht dabei zwar ein kleiner Fehler, der aber um so geringer wird, je näher am Ursprungspunkt man pickt (als optische Kontrolle dient der Kreis mit Radius 0.1).  Praktisch dürfte diese Ungenauigkeit keine Rolle spielen.

2.) Im Ursprung dieses Bks eine Kreis mit dem beabsichtigten Durchmesser der Vertiefung (hier Radius 4 gewählt) zeichnen.

Ich gehe nun davon aus, die Vertiefung soll nicht einfach ein eingedrückter Zylinder mit ebener Grundfläche sein, sondern die vertiefte Bodenfläche soll parallel zur gekrümmten Oberfläche der Hauptkörpers verlaufen. Um das zu erreichen:

3.) Kreis als Fläche so weit extrudiieren, daß er die Körperfläche komplett durchdringt. 

4.) Mit dem Befehl Überlag die Schnittmenge zwischen dieser Extrusion und der Körperfläche erzeugen (Spline).

Der besseren Handhabbarkeit halber habe ich diesen Spline noch ein wenig um einen definierten Betrag vom Körper weggeschoben.

5.) Diesen Spline um einen Betrag extrudieren, der größer sein sollte als der beabsichtigte Wert der Vertiefung.

6.) Diesem extrudierten Kreis Deckel und Boden verpassen (Flächeflick). 

7.)  Manterlfläche, Deckel und Boden in 3DSolid umwandeln (Flächeform). Sollte dabei eine Fehlermeldung kommen (nicht wasserdicht),  die Flächen etwas dehnen (damit sie sich mit Sicherheit gegenseitig überlappen). 

8.) Diesen 3DSolid so weit in den Grundkörper hineinschieben, bis die gewünschte Tiefe erreicht ist.

9.) Mit dem Befehl Differenz den Vertiefungskörper vom Grundkörpersolid subtrahieren.

Grundkörpersolid unsichtbar machen, Flächenkörper sichtbar machen und auf zum nächsten Mittelpunkt, beginnend bei Punkt 1.)

 

Ich hoffe es ist halbweg verständlich und ausreichend gut zu erkennen. Wenn noch Fragen - fragen.

 

Deinen anderen Fragen widme ich mich in einem neuen Posting.

 

cadder

Jürgen Palme
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Nachricht 7 von 10
j.palmeL29YX
als Antwort auf: cetaphil

Kurz zum Thema G0/G1/G2/...

Mit diesen Bezeichnungen wird ausgedrückt, mit welcher Kontinuität zwei Kurven oder Flächen aneinandergrenzen:

Populärwissenschaftliche Kurzfassung (am Beispiel zweier Kurven):

G0: Zwei Kurven berühren sich an einem Punkt ohne weitere Bedingungen. (Bild G0)

G1: Zwei Kurven berühren sich tangential, d.h. die Tangentenrichtungen an beiden Endpunkten liegen fluchtend in gleicher Richtung (Bild G1)

G2: beide Kurven haben am Berührungspunkt zusätzlich den gleichen Radius. (Bild G2).

Es gibt noch ein G3: Während bei G2 der Krümmungsverlauf am Berührungspunkt einen Knick aufweist, ist bei G3 auch der Krümmungsverlauf über die Berührungsstelle hinweg stetig (knickfrei). AutoCAD und auch Inventor können dieses G3 nicht (andere Programme schon).

Hier findet man das alles etwas wissenschaftlicher erklärt.

 

Mit der Wichtung kann man in AutoCAD steuern, wie weit, wie stark, wie lange diese tangentiale Richtung aufrechterhalten bleiben soll. (Das ist kein Maß, das man in der Zeichnung wiederfindet, sondern nur eine empirisch zu wählende Zahl).  https://autode.sk/2CQt9d1

Noch eins: Wenn ein Lofting mit einem Punkt beginnt und endet, kann man nur das Verhalten am Startpunkt steuern. Die Endpunktseite reagiert (bei mir) auf diesbezügliche Änderungen nicht (Bug oder Feature?). Will man das Verhalten an beiden Seiten gezielt steuern, sollte man eher über die Variante mit den in Längsrichtung gezeichneten Kurven nachdenken. Und ja, natürlich ist man hier auch nicht auf Ellipsen beschränkt, sondern kann ebenfalls Splines ff. verwenden.

 

Letzte Anmerkung:

spricht ... für den Funktionsumfang des Modellierungstools selbst. Deshalb neigen wir immer mehr dazu es tatsächlich auch einzusetzen.

Bei aller Euphorie - ein richtiges 3D-Programm ist AutoCAD IMO nicht, wenngleich es natürlich hinreichend viele Anwendungfälle gibt, wo dessen Funktionsumfang völlig ausreichend ist.

Es wäre interessant, später mal von Euch zu hören, ob diese Aufgabe mit AutoCAD bewältigt werden konnte.

 

cadder

Jürgen Palme
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Nachricht 8 von 10
cetaphil
als Antwort auf: j.palmeL29YX

Hallo Cadder,

wooow - wir sind beeindruckt! Von Deinem Wissen und den gut verständlichen Videos, die Du erstellt hast. Sie sind anschaulich und nachvollziehbar. Wir konnten jeden einzelnen Schritt verstehen. Ich hätte nicht gedacht hier solche Hilfe zu erfahren Smiley (fröhlich) 

Besonders gut finde ich auch, dass Du darauf hinweist, welche Einschränkungen beim ersten Ansatz mit den Start- und Endpunkten beim Kommando ANHEBEN bestehen. Denn Du schreibst davon, dass dort Wichtung als auch Start- und Endtangentialität LEIDER nur für den Startpunkt eingestellt werden können. Das ist in der Tat ein Nachteil, der uns beschäftigt. Wir tendieren deshalb stark zu Variante zwei, der über Grund-, Auf- und Längsriss geht.

 

Herzlichen Dank auch für die Erklärung der Begrifflichkeiten. Das hilft uns auch besser beim Verstehen.

 

Zu einer Randnotiz haben wir noch Fragen. Du erwähnst, wie bei beiden Varianten die Form des Modells noch durch zusätzliche Führungslinien oder eine Pfadkurve beeinflusst und den Erfordernissen angepasst werden kann. Kannst Du uns das noch zum Abschluss dieses Threads erklären?

 

Wie sieht bei uns der nächste Schritt aus? Wir versuchen jetzt eine exemplarische Umsetzung mit AutoCAD und den Maßen, die wir vorliegen haben - orientiert an Deinen Videos und Erklärungen. Prototypisch wird daraus ein Exemplar im 3D-Druck entstehen. Sollte das der Kunde akzeptieren gehen wir in die Massenproduktion. Gibt es hier aus Deiner Sicht noch etwas zu beachten?

Nachricht 9 von 10
j.palmeL29YX
als Antwort auf: j.palmeL29YX

Zunächst eine Korrektur. Mir ist oben ein Denkfehler unterlaufen, den ich Euch nicht vorenthalten möchte. 

Mein oben selbst erklärtes Designziel bestand darin, die Vertiefung so zu gestalten, daß deren Bodenfläche (der Grund) der Form des "unbeschädigten" Grundkörpers an dieser Stelle entspricht.

Das ist bei meiner obigen Konstruktionsweise nicht der Fall.

Prinzipiell kann ich mir für das Einbringen der Vertiefung drei Varianten vorstellen:

1.) Ein Zylinder mit lotrecht zur Zylinderachse stehenden ebenen Stirnflächen wird in den Grundkörper geschoben und subtrahiert. Es entsteht eine Vertiefung, bei der die Höhe der Mantelfläche über den Umfang variiert. Ist zwar die einfachste Lösung, sieht aber meines Erachtens häßlich aus. (Aber falls Euch das schon genügen sollte, ... )

2.) Das oben vorgestellte Verfahren. Die Mantelfläche der Vertiefung hat hier über den Umfang stets die gleiche Höhe. Die Bodenfläche der Vertiefung (die durch Flächeflick entstand) entspricht aber in keinster Weise (wie von mir irrtümlich unterstellt) der ursprünglichen Oberflächenform. Gezeigt in https://autode.sk/2S4ALg4. Ob das bei der in der Regel relativ geringen Krümmung der Flächen bei diesen kleinen Kreisen für Euch relevant ist müßt ihr (bzw. Euer AG) selbst entscheiden.

3.) Falls es doch wirklich "hübsch" aussehen soll, hier noch ein Vorschlag, wie auch die Bodenfläche der Vertiefung exakt die Form der ursprünglichen Oberfläche widerspiegelt. https://autode.sk/2S9Pxm2

Das Video beginnt an der Stelle, wo Der Vertiefungsmittelpunkt festgelegt ist und an dieser Stelle bereits ein BKS lotrecht auf der Oberfläche erzeugt wurde. Nun

- Grundkörper in Volumen konvertieren (Flächeform)

- Kreis zeichnen und als Volumen in den Grundkörper hinein erstrecken lassen. (Oder gleich einen voluminösen Zylinder erstellen)

- Mir dem Befehl Überlag das Überlagerungvolumen erzeugen. Überlagerungskörper dabei nicht löschen!

- Den Überlagerungskörper mit Ursprung zerlegen. Es entstehen eine zylindrische Mantelfläche, eine kreisförmige Stirnfläche (im Körperinneren) und eine "geformte"  Stirnfläche (ein Teilbereich der ursprünglichen Oberfläche).

Außer der geformten Stirnfläche alles löschen und einen neuen Volumen-Zylinder erstellen, dessen eine Stirnfläche die eben erzeugte "geformte Stirnfläche" ist, die weiter außen liegende Strinfläche kann eben oder auch gewellt sein. Für die Erstellung diese Zylinders gibt es mehrere Möglichkeiten. Ich habe hier die eben erzeugte Stirnfläche nochmal in Längsrichtung kopiert, eine zylindrische Mantelfläche erzeugt und anschließend diese drei Flächen in ein 3DSolid konvertiert. (Das geht auch etwas eleganter als im Video gezeigt. Ich war nur selbst gespannt was herauskommt und habe das erstbeste gemacht, was mir gerade einfiel).

- Diesen letzten Volumenkörper nun um den gewünschten Betrag der Vertiefung in den Grundkörper hineinschieben, sein Volumen vom Grundkörper subtrahieren und fertig. 

 

Und nun seid Ihr dran mit Fleißarbeit.  *1)

Viel Erfolg

 

cadder

 

*1) Jetzt komme ich mir vor wie ein Wegweiser am Straßenrand:  Der zeigt anderen den Weg, geht aber selbst nicht mit.  Mann (fröhlich)

Jürgen Palme
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Nachricht 10 von 10
j.palmeL29YX
als Antwort auf: cetaphil


@cetaphil  schrieb:
... Führungslinien ... Pfadkurve

 


 

Beim Anheben "Glatt anpassen" sucht sich AutoCAD selbst einen optimalen knickfreien ("glatten") Weg von einem Querschnitt zum nächsten. Mit (beliebig vielen) Führungslinien kann man andere Verläufe erzwingen. https://autode.sk/2CSWnbf

Einzelheiten dazu in der Hilfe.

Ein Lofting mit Pfad verläuft ebenfalls durch alle definierenden Querschnitte, wird aber tendenziell durch die Pfadkurve beeinflußt. https://autode.sk/2CUl2Mt Auch hier - siehe Hilfe.

 

Schönes Wochenende

cadder

Jürgen Palme
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