Rechnerinterne Modelle

Rechnerinterne Modelle stellen allgemein die im Konstruktionsprozess entwickelte technische Lösung dar. Sie enthalten daher alle Informationen, die als Ergebnis der Lösungsfindung festgelegt wurden. [Ovtc-03a]

Als rechnerinternes Modell kann also das im Verlauf des Konstruktionsprozesses entwickelte Abbild eines Originals bezeichnet werden, bei dem die Menge der Informationen in Form von Daten und ihren Beziehungen zueinander (Datenstrukturen) oder Algorithmen dargestellt sind. Die Datenstrukturen sind nicht unabhängig von den Operationen, die darauf definiert werden. Typische Beispiele sind sogenannte Formelemente (Passfedernut, Einstich), die als Ganzes eingefügt, geändert oder gelöscht werden sollen. Grundlage für die Bildungsregeln interner Modelle ist daher ein sogenanntes Referenzmodell. Ein Referenzmodell beschreibt alle von einem Anwender am CAD-System ausführbaren Funktionen (Kommandos zur Eingabe von Daten, Ausgabe, Sicherung etc.) und die daraus erzeugten Datenstrukturen. [Ovtc-03a]

Im Folgenden konzentriert sich die Beschreibung rechnerinterner Darstellungen auf geometrische Modelle.

Klassifizierung rechnerinterner Modelle
CAD-Systeme im Maschinenbau werden heute meist nach den geometrischen Modellen, das heißt den Informationen zur Festlegung der Gestalt von Bauteilen unterschieden, da sie erst in der Phase der Gestaltung eingesetzt werden. Klassifizierende Merkmale für geometrische Modelle sind die

Art der geometrischen Elemente, die
Dimensionalität der geometrischen Elemente und die
Ausdehnung des Elementenraums.

Geometrische Elemente können sein:

Ebene Linien (Gerade, Kreis etc.),
Räumliche Linien (Gerade, Kreis, Schraubenlinie, Kurven in 4. Ordnung etc.),
ebene Fläche (Ebene),
gekrümmte Flächen (Zylinder-, Kegel-, Kugel-, Torusfläche sowie Freiformflächen),
volumetrische Elemente (Quader, Kugel etc.).

Aus diesen geometrischen Elementen können weitere Elemente, zum Beispiel Formelemente, Einzelteile und Baugruppen gebildet werden. [Ovtc-03a]

Zur Klassifizierung von rechnerinternen Modellen wird vereinfacht meist nur die Dimensionalität des Elementraums benutzt. Man spricht von

2D-Modellen und
3D-Modellen

Hinsichtlich der bei der Modellbildung verwendeten geometrischen Elemente unterscheidet man das

Linienmodell (Draht-, Kanten-Modell; engl.: wireframe model):
Die Repräsentation einer Objektgestalt beruht auf der Zerlegung in seine eindimensionalen Begrenzungslinien. Es wurde entwickelt zur Herstellung technischer Zeichnungen mit Hilfe von Computern. [Ovtc-03a]
Flächenmodell (engl.: surface model):
Die Repräsentation einer Objektgestalt erfolgt über die Beschreibung der Begrenzungsflächen. Zur Flächenbeschreibung werden verschiedene mathematische Beschreibungsverfahren benutzt, zum Beispiel Gleichungen analytischer Flächen oder von Freiformflächen (NURBS, BEZIER etc.). Flächenmodelle wurden entwickelt für Bereiche des Flugzeug- und Automobilbaus zur Beschreibung von Bauteilen durch ihre Außenhaut. [Ovtc-03a]
Volumenmodell (engl.: solid model):
Die Repräsentation einer Objektgestalt erfolgt durch seine Begrenzungsfläche und Lage des eingeschlossenen Volumens. Sie wurden entwickelt zur eindeutigen Darstellung dreidimensionaler, volumetrischer Objekte für verschiedenste Anwendungen (zum Beispiel Bilddarstellungen, Zeichnungen, Berechnungen, Simulation). [Ovtc-03a]