2. ArchitekturExkurs: Fensterdetails 3D

Anhand eines Holzfensters sollen wichtige 3D-Funktionen im CAD erlernt werden.

Dabei werden Rahmenprofil, Flügelprofil und Dichtungen als dreidimensionale Elemente virtuell im Computer konstruiert und zu einem Fenster zusammengefügt. Anhand dieser Übung wird dem Auszubildenden vermittelt, wie durch Extrusion von zweidimensionalen Flächen im CAD 3D-Körper entstehen und diese zu neuen Volumenkörpern verschmolzen werden.

Hier die maßgenauen Zeichnungen unseres Auszubildenden Paul Vehring und das erzeugte 3D-Modell eines Holzfensters in verschiedenen Darstellungsarten:

Das IV-68-Holzfensterprofil wurde in ArchiCAD zunächst zweidimensional in einem „Arbeitsblatt“ gezeichnet, wobei normgerechte Holzschraffuren verwendet wurden. In dieser detaillierten CAD-Zeichnung wurden auch die Dichtungen im Bereich der Glasscheibe und in der Falzluft sowie die maßgerechten Drehkippbeschläge zwischen den Profilen dargestellt. Die Dichtung in der Falzluft wurde aufgrund ihrer freien Form mit einer Polylinie erzeugt. Die Zeichnung wurde schließlich zweidimensional vermaßt und ein normgerechter Plan im Maßstab 1:1 ausgegeben.

Von der Polyline zum komplexen 3D- Modell

Aus 2D-Flächen entsteht ein Volumenkörper

Aus dieser 2D-Zeichnung sollte nunmehr ein dreidimensionales Fenster im CAD entstehen: die zweidimensionalen Schraffuren sämtlicher Bauteile des Fensters wurden hierzu über die „Profil-Funktion“ in ArchiCAD zu einem dreidimensionalen Holzprofil extrudiert. Diese 3D-Körper mussten anschließend im dreidimensionalen Raum gedreht und zu einem Fenster zusammengebaut werden. Die Profile wurden jeweils virtuell miteinander zu Blendrahmen und Flügelrahmen verschmolzen und eine Glasscheibe als 3D-Quader ergänzt. Die fertige 3D-Konstruktion wurde daraufhin in ArchiCAD in der Objektbibliothek als Fenster abgelegt, so dass sie später in ein CAD-Wandelement eingebaut werden konnte. Die entsprechende Öffnung im Wandelement wird auf diese Weise im System automatisch generiert.

In der weiteren Bearbeitung wurde ein „3D-Dokument“ in ArchiCAD angelegt, um eine Isometrie des Profils mit 3D Bemaßung konstruieren zu können. Zur Anwendung kamen dabei unterschiedliche Verfahren der darstellenden Geometrie: so wurde neben der Isometrie auch eine Frontalaxonometrie des fertigen Fensters erzeugt.

Die dreidimensionale Zeichnung wurde zudem mit einem Schattenwurf versehen, um eine ansprechende Darstellung zu erhalten. Hierbei musste insbesondere die korrekte Einstellung des Sonnenstandes beachtet werden, damit die Oberflächenfarben der Materialien korrekt wiedergegeben werden. Durch den Schattenwurf wird die perspektivische bzw. isometrische Darstellung grafisch aufgewertet und die Tiefenwirkung der Zeichnung wird hervorgehoben.

Zur besseren Veranschaulichung des Holzfensters wurden ein Quer- und ein Längsschnitt im CAD angelegt und jeweils als „3D-Dokument“ in ArchiCAD gespeichert. Durch die perspektivische Darstellung der Schnittflächen kann der Aufbau des Fensters den Planungsbeteiligten sehr gut erläutert werden, da technische und konstruktive Zusammenhänge nunmehr besser ablesbar sind. So wird insbesondere der genaue Verlauf der Dichtung zwischen den Profilen, die Position der Glashalteleisten und der erforderliche Zwischenraum für die Drehkippbeschläge räumlich klar erkennbar.

Abschließend wurde als Innenraumperspektive ein fotorealistisches Rendering der Einbausituation erzeugt. Hierzu wurden die 3D-Elemente mit Texturen versehen, um realistische Materialien im Computer zu simulieren. Dabei waren die Oberflächeneigenschaften der Materialien wie Transparenz, Reflexion, Glanz und Abstrahlung zu beachten und aufeinander abzustimmen. Weiterhin wurde die Szene mit Ausstattungsgegenständen versehen, so dass die vormals technische Zeichnung nunmehr für Laien besser verständlich wird. Die Planung des Architekten kann anhand dieser Visualisierung anschaulich mit dem Bauherrn diskutiert werden.

Das entstandene digitale Modell des Holzfensters kann zukünftig mit der Arbeitsmethode „Building Information Modeling“ im virtuellen Gebäudemodell verwendet und mit zusätzlichen Informationen und Attributen für Ausschreibung und Mengenermittlung versehen werden. So wurde neben der Architekturvisualisierung auch die Grundlage für eine zeitgemäße Arbeitsweise mit der BIM-Methode geschaffen.

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