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. 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.

• Historische Zeichenwerkzeuge und Schraffuren
• Titelseite der Enzyklopädie
• Zeicheninstrumente 1
• Zeicheninstrumente 2
• Materialschraffuren

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.

• Zeichenwerkzeuge
• Zeichenstifte
• Radierer, Klebestreifen
• Zeichenmaschine
• Pantograf
• Verschiedene Abreibefolien zum Aufbringen von Symbolen, Signaturen u. a.
• Trichterfedern sind die Vorläufer der Tuschefüller

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.

• Lineale und Schablonen
• Schriftschablonen
• Geometriedreiecke
• Lineale und Rechte Winkel
• Kurvenlineale („Burmester-Satz“)

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.

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.

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.

Nach einer anschließenden Zeichnungskontrolle und Korrektur eventueller Fehler kann die digitalisierte Zeichnung dann weiter detailliert werden.

Schnittarten, Schnittgrenzen und Schraffur

Bei Detail- und Zusammenbauzeichnungen ist die schematische Darstellung von Ausschnitten im Teilschnitt, Halbschnitt oder Vollschnitt weit verbreitet, wobei es bei deren fachgerechter Darstellung im technischen Zeichnen einige spezielle Regeln zu beachten gilt.

Zur Hervorhebung von Schnittgrenzen sind beispielsweise bei Ausschnitten Freihandlinien zu verwenden und der Schnittverlauf ist in einer ungeschnittenen Ansicht mit Pfeilen zu kennzeichnen, welche die Blickrichtung des Schnittes definieren. Bei Veränderung des Schnittverlaufes innerhalb einer Zeichnung muss etwa ein abknickender Schnittverlauf in einer Ansicht entsprechend gekennzeichnet werden.

Schraffurlinien sind in der Regel im 45° bzw. 135° Winkel auszuführen, der Abstand der Schraffurlinien ist der Größe und dem Maßstab der Zeichnung anzupassen, wobei diese Regel (wie die dargestellten Schnitte zeigen) durchaus Raum für Interpretationen des jeweiligen Technischen Zeichners lässt.

Gegenläufige Schraffuren mit verschiedenen Linienabständen werden im Technischen Zeichnen nicht nur zur Unterscheidung verschiedener Bauteile, sondern teilweise auch zur Darstellung unterschiedlicher Materialien verwendet. Details hierzu wie auch zu den verwendbaren Farben regelt ISO 128-50 (vorher DIN 201). Bei großen Objekten kann auf eine komplette Schraffur verzichtet werden und stattdessen nur der Rand des Objektes entlang der Körperkanten schraffiert werden.

Auf die Darstellung von unsichtbaren Kanten in Schnittdarstellungen soll zu Gunsten der Übersicht weitgehend verzichtet werden.

Schriftfeld nach EN ISO 7200

Weitere Informationen zu Bemaßung und Beschriftung, die unter anderem die Eintragungen im und über dem Schriftfeld betreffen, finden sich in der entsprechenden Norm sowie im Artikel Technische Zeichnung.

DIN-Normen

ISO Normen

EN ISO-Normen

Beispiele

Ein Beispiel ist die Darstellung von Gewinden. In älteren Zeichnungen (bis etwa Mitte der 1960er Jahre) findet man die Darstellung statt des Dreiviertelkreises die Verwendung der gestrichelten Linie, analog einer unsichtbaren Kante.

Weiterhin gab es eine größere Anzahl an Linienbreiten. Strichpunktierte Mittellinien sowie Maßlinien und Maßhilfslinien wurden dünner dargestellt als die heutige Normung vorschreibt.

Ein weiteres Beispiel betrifft die Verwendung des Durchmesserzeichens „Ø“ bei der Bemaßung von Bohrungen.

Vor 1992 waren z. B. folgende vier Regeln definiert:

Das Durchmesserzeichen, als Symbol für die Kreisform, wird eingetragen, wenn

1. die Kreisform in der zu bemaßenden Ansicht nicht erkennbar ist und als Strecke erscheint, (soll heißen bei Schnitten durch Bohrungen oder der Darstellung einer Bohrung mit verdeckten Kanten)
2. die Durchmesserlinie in einem Kreisbogen nur einen Maßpfeil besitzt,
3. das Durchmessermaß wegen Platzmangels mit einem Bezugsstrich an einem Kreis steht.

Am Ende des Abschnittes heißt es dann: Durchmessermaße in Kreisen mit zwei Maßpfeilen erhalten keine Durchmesserzeichen.

Laut DIN 406-11, Seite 8 von 1992 ist das Durchmesserzeichen seither in jedem Fall voran zu setzen, das heißt diese früheren Regeln sind hinfällig und die rechts gezeigte Kreisbemaßung ist heute zulässig und richtig.

Von der Technischen Zeichnung über die Simulation zur Fertigung

Der Übergang zwischen Technischem Zeichnen und einer mechanischen Simulation im Maschinen- oder Anlagenbau ist fließend. Vor der Simulation erfolgt zunächst eine Modellierung wesentlicher Bauteile, Verbindungen und Gelenke am Computer. Das so erzeugte Modell wird dann durch relevante mechanische Gesetze – wie die Hebelgesetze oder die Gesetze der Strömungslehre – ergänzt, um anschließend reale Vorgänge am Computer den jeweiligen Erfordernissen entsprechend mehr oder weniger genau simulieren zu können. So zeigt die Animation das Grundprinzip einer Orgel, wie durch den Druck auf die Taste die Windlade geöffnet wird und simuliert, wie dabei (bedingt durch das Balggewicht) die Luft (türkis dargestellt) durch die linke Orgelpfeife abfließt. Der Winddruck im Balg nimmt ab und verringert seine Höhe. Dieses einfache Beispiel zeigt den engen Zusammenhang zwischen Technischem Zeichnen, Modellierung und Simulation im computer-aided engineering (CAE) am Beispiel von CFD-Simulationen (Computational Fluid Dynamics) wie sie im Orgelbau heute üblich sind.

Ähnlich kann auch die Finite-Elemente (FEM) Kalkulation auf einem am CAD-System gezeichneten 3D-Modell aufbauen, das als Ausgangsbasis für die anschließenden Berechnungen dient. Außer den relativ bekannten Crash-Simulationen im Fahrzeugbau sind im Maschinenbau heute auch andere, auf Technischen Zeichnungen basierende Belastungssimulationen, wie etwa die FEM-Simulation bei Fertigungsverfahren wie dem Spritzgießen üblich. Neben Strömungssimulationen können heute auch Licht- und Innenklimasimulationen im Architektur- und Bauwesen durch erfahrene Konstrukteure, Bauingenieure oder Technische Zeichner durchgeführt werden. Gleichzeitig werden beim Technischen Zeichnen am Computer die Grundlagen für die CNC-gestützte Fertigung geschaffen.

Computer-aided architectural design (CAAD)

Auch für Architektur und Bauwesen wurden eigene CAD-Programme entwickelt, die das klassische technische Zeichnen per Hand ablösten. Unter dem Begriff Computer-aided architectural design (CAAD) werden Programme zusammengefasst, mit deren Hilfe Entwurfszeichnungen und technische Bauzeichnungen erstellt werden können.

Moderne Grafik-Engines derartiger CAAD-Programme machen Ansichten von Wohn- und Geschäftsräumen, Bädern, Fabriken und anderen Gebäuden mit täuschend echter Licht- und Schattenwirkung möglich und längst zerstörte historische Bauwerke entstehen im Computer durch die Hand von Experten im architektonischen technischen Zeichnen aufs Neue und dienen damit als Werkzeug zu deren Rekonstruktion. Derartige CAAD-Animationen wurden zum Beispiel beim Wiederaufbau der Dresdner Frauenkirche verwendet, sind aber auch von der Sagrada Família in Barcelona und vielen anderen Architekturprojekten bekannt (siehe auch: Weblinks unten).

An einigen Hochschulen wie beispielsweise der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich existiert ein eigener Lehrstuhl für CAAD.

In der Architekturinformatik wird die Auswertung und Entwicklung von Standards für CAAD-Programme weiter vorangetrieben, wobei existierende Standards für das Technische Zeichnen in die modernen Anwendungen zur Architekturgenerierung einfließen. Auch die moderne Stadtplanung verzichtet längst nicht mehr auf die vielseitigen Möglichkeiten dieser Technik, sondern macht sich diese mehr und mehr zu nutzen und entwickelt damit Computermodelle ganzer Städte inklusive Straßen, Flüssen oder neuer Flughäfen.