3D-CAD-Software umfassend ausgeleuchtet: So finden Sie die passende Lösung

Entwickler: CrossBrowser3D

Verfügbar seit: 2016

Plattformen: Alle, browserbasiert

Ideal für: Bildung (sekundärer Bildungsbereich / weiterführende Schulen), 3D-Druck

Price: 599 $ bzw. kostenlos mit reduziertem Funktionsumfang

SelfCAD wird direkt im Browser ausgeführt und bietet alle nötigen Basisfunktionen, die für den Einstieg in die 3D-Modellierung nötig sind. Die Lösung umfasst verschiedene Optionen für Startobjekte, die sich modifizieren, modellieren oder mit anderen Objekten kombinieren lassen. Dabei stehen eine Reihe parametrischer Steuerungen zur Skizzenanfertigung und Extrusion sowie zur Modifikation von Skizzen durch Drehen oder Ausformen zur Verfügung. Möglich ist außerdem der Import von SVG-Bilddateien für benutzerdefinierte Extrusionen. Die Benutzeroberfläche präsentiert sich intuitiv: Details wie Abrundungen und Fasen können einzelnen Kanten auf einfache Weise hinzugefügt werden. Tutorial-Videos werden hierfür ebenfalls angeboten.

Die kostenlose Version umfasst eine Basisausstattung an Modellierungs- und Sculpting-Werkzeugen, ist mit der MyMiniFactory-Datenbank integrierbar und bietet eine Rendering-Engine, mit der sich Visualisierungen von semiprofessioneller Qualität umsetzen lassen. Die kostenpflichtige Version kann entweder über eine jährliche Gebühr von 140 $ oder mit einer unbefristeten Lizenz für 599 $ bezogen werden und umfasst Funktionen rund um Mesh-Modifikatoren, die Anfertigung von 3D-Skizzen, den Import und Export von Dateien, rudimentäre Möglichkeiten für Animationen, die Überführung von Fotos in 3D-Modelle sowie Unterstützung für 3D-Druck.

Entwickler: Autodesk

Verfügbar seit: 2011

Platformen: Alle WebGL-fähigen Browser

Ideal für: Bildungsbereich (Grundschule / sekundärer Bildungsbereich), 3D-Druck

Preis: kostenlos

Als Nachfolger von Autodesk 123D macht TinkerCAD 3D-Modellierung so einfach, dass selbst die Kleinsten unter uns die Technologie erlernen können. Ausgehend von einer Bibliothek, in der verschiedene Formen zur Verfügung stehen, können die jungen Designer Standardelemente verwenden, die dann präzise gedreht, verschoben und skaliert werden können, bevor sie in der gewünschten Position landen. Das ein wenig wie virtuelles Bauklötzebauen gehaltene Konzept bringt zwar eher simple Formen heraus. Dafür ist die Benutzeroberfläche aber maximal unkompliziert, was die Jüngsten leicht kreativ werden lässt und so zu durchaus erfrischenden Ergebnisse führt.

TinkerCAD wird im Browser ausgeführt, bietet Cloud-Speicherung und ist vollkommen kostenfrei. Die Formbibliotheken umfassen neben Standardelementen, Scharnieren und Kugelgelenken für bewegliche Teile auch 3D-druckbare Fossilien sowie Teile aus dem Smithsonian National Museum of Natural History, einem der bedeutendsten Naturkundemuseen der USA.

Entwickler: Robert McNeel & Associates

Verfügbar seit: 1998

Plattformen: Windows, macOS (mit eingeschränktem Funktionsumfang)

Ideal für: Teiledesign, Freiform-Flächenmodellierung, Schuhdesign, 3D-Druck, datengestütztes Design, Schmuck

Preis: 995 $, 195 $ für Studierende

Rhinoceros, oder kurz „Rhino“ ist der ideale Werkzeugkasten für den Einstieg in die Welt der professionellen 3D-Modellierung. Die dafür verfügbaren Tutorials sind von der ersten Einführung an hochklassig, ebenso wie seine Benutzeroberfläche. Erstere sind angesichts der geradezu unermesslichen Vielfalt an Features und Toolsets der Lösung allerdings auch unbedingt vonnöten. Auch mit ihrer Hilfe baut man allmählich Routine mit den diversen Tastaturbefehlen und Möglichkeiten zur textbasierten Steuerungen auf, die die Arbeit insgesamt erheblich beschleunigen. Besonders hilfreich ist auch das auf Layern aufgebaute Konzept, über das sich verschiedene Elemente in Sets gruppieren lassen. In unterschiedlichen Farben hervorgehoben helfen diese dabei, die Arbeit insgesamt organisierter zu halten.

Rhino3D ist ein Freiform-Flächenmodellierer auf NURBS-Basis, der sich insbesondere für komplexe Kreativprojekte oder Grafiken eignet, die anspruchsvolle Flächenverbünde, Sweeps entlang zweier Leitkurven oder etwa auch Dummy-Flächenübergänge beinhalten. Auch im professionellen Bereich ist die Lösung beliebt, so etwa im Design von Produkten rund um Schmuck, Schuhe oder Oberflächenkonstruktionen in der Automobilindustrie. Heraus sticht Rhino auch durch seine Online-Community und die Plug-ins externer Anbieter, die sein Anwendungsspektrum auf Bereiche wie Architektur, 3D-Druck oder Landschafts- und Gartenbau erweitern.

Dabei insbesondere zu nennen ist Grasshopper3D: Das Plug-in ergänzt die Lösung um ein separates Fenster mit einem node-basierten Flowchart-Interface, in dem anhand von Scripts komplexe Modelle erstellt und simuliert und dann über einen Prozess namens „Baking“ in die Rhino-Ansicht überführt werden können. Für Grasshopper selbst sind zudem ebenfalls diverse Plug-ins verfügbar, die seine Einsatzmöglichkeiten in verschiedenste weitere Felder erweitern. Beispiele hierfür sind etwa Matrix und Peacock für das Design von Schmuck, Weaverbird zur Glättung von Gittermodellen, HoopSnake und Anemone für iterative Feedback-Schleifen, Kangaroo für Simulationen nach physischen Grundsätzen, Lunchbox zur Panelisierung, Millipede zur Strukturanalyse und -optimierung oder Nudibranch für das Vektor-Feldmapping. Die Modelle aus Grasshopper sind jedoch in den seltensten Fällen direkt nach ihrer Erstellung bereits wasserdicht und erfordern daher teils erhebliche Nacharbeitungen in Rhino, bevor sie in den 3D-Druck gehen können.

Für Studierende liegt der Preis von Rhinoceros knapp unter 200 US-Dollar, für Standardnutzer bei etwas weniger als 1000 US-Dollar. Die wichtigsten Plug-ins sind kostenlos zum Download verfügbar. So auch das bereits erwähnte Grasshopper3D,

Entwickler: Autodesk

Verfügbar seit: 2013

Plattformen: Windows (64 Bit), macOS

Ideal für: Produkt- und Teiledesign, Makerspaces, 3D-Druck

Preis: 495 $ für 1-Jahres-Lizenz, kostenlos für Studierende und Start-ups

Mit Fusion 360 bietet Autodesk eine cloud-basierte CAD-Lösung an, die Studierende und Start-ups vollkommen kostenlos nutzen können. Die Modelle lassen sich parameterbasiert definieren, zudem steht eine vereinfachte Version eines Chronologiebaums zur Verfügung, der bei der Arbeit mit Direktmodellierung deaktiviert werden kann. Die modern gestaltete Benutzeroberfläche bietet 7 Arbeitsbereiche: In der Design-Workbench erfolgt die Erstellung von Teilen anhand klassischer Operationen für Volumen- und Flächengeometrie. Wie auch bei anderen Softwarelösungen stehen Werkzeuge für die Inspektion und das Design von Baugruppen zur Verfügung, allerdings ist der Satz eher auf das Grundlegendste beschränkt. Möglich ist dafür aber der Import von Standardkomponenten aus dem Fundus hunderter Anbieter, darunter etwa McMaster-Carr, 3M, ABB, Bosch, Essentra, Fabory, Farnell, Lego, NXP, Mitsubishi, Panasonic, Philips oder Siemens.

In der Workbench für Simulationen lassen sich die Teile verschiedenen Tests unterziehen, so etwa auf mechanische Belastungen und Schwingungen, Knickfestigkeit und unter verschiedenen Aufprallszenarien. Ebenfalls zur Verfügung steht ein Werkzeug zur Formoptimierung, das KI-gestützt bei der Ermittlung der Optimalform entsprechend den definierten Belastungswerten hilft. Ausgegeben wir dann ein komplexes Teil, das in eine B-rep konvertiert und anhand von Werkzeugen zur Polygonmodellierung weiter bearbeitet werden kann.

Außerdem ist eine Workbench für generative Gestaltung im Rahmen eines zahlungspflichtigen Abonnements verfügbar. Konzeptionell ist diese mit dem Werkzeug für Formoptimierung vergleichbar, bietet jedoch über die Definition von Szenarien mechanischer Belastung hinaus die Möglichkeit zur Bestimmung diverser weiterer Eingabeparameter. Das Ergebnis sind dann verschiedene Ausgabevarianten, optimiert etwa für spezifische Materialien oder Fertigungsverfahren. Unter den verbleibenden drei Workbenches findet sich eine für einfache Animationen, die anderen beiden sind für Rendering respektive Produktionszeichnungen vorgesehen. Als cloud-basierte CAD-Plattform bietet Fusion 360 zudem den entscheidenden Vorteil, dass alle ressourcenintensiven Operationen im Netzwerk ausgeführt werden und somit nicht von der Rechenleistung des Benutzercomputers abhängig sind.

Geht es darum, Teile für den 3D-Druck zu erstellen, ist Fusion 360 eine hervorragende Wahl (siehe hierzu auch unser Tutorial). So ist die Lösung etwa auch direkt mit Formlabs-3D-Druckern integrierbar.

Entwickler: Dassault Systèmes

Verfügbar seit: 1995

Plattformen: Windows

Ideal für: Produktdesign und Maschinenbau, Bildungsbereich (Hochschulniveau), Möbel, Medizin

Preis: 3995 $ plus 1295 $ Jahresgebühr, für Studierende 99 $ pro Jahr

SolidWorks ist die am weitesten verbreitete professionelle 3D-CAD-Software weltweit. Zugleich ist sie aber auch bekannt dafür, Anhängern der Direktmodellierung wenig entgegenzukommen: Ziehen, Sculpting, Direktmanipulation – all dies sucht man hier vergebens. Stattdessen setzt die Lösung vollständig auf beziehnungs- bzw. constraint- basierte Modellierung, bei der sämtliche Formelemente anhand von Parametern in einem Chronologiebaum festgehalten werden. Das bedeutet auch, dass bereits von der ersten Skizze an ausnahmslos alle Zahlenwerte eingegeben werden müssen, um die gewünschte Position zu definieren. Davon ausgehend werden dann in gleicher Weise ihre Beziehungen zu anderen Elementen des Designs festgelegt. Für Baugruppen gilt dies ebenfalls. Sämtliche Teile stehen in enger Beziehung und Abhängigkeit zueinander, ebenso wie Unterbaugruppen zu anderen Baugruppen: Produktgeometrie und Fertigungsabsicht werden über die für die Teile festgelegten Bedingungen definiert, sogenannte Mating-Bedingungen bestimmen, wie sich Teile innerhalb einer Baugruppe bewegen dürfen.

Der entscheidende Vorteil dieser Methodik liegt darin, dass die Aktualisierung des Modells im Zuge von Anpassungen oder Revisionen dynamisch erfolgt. Und hat man sie einmal verinnerlicht, erweist sie sich als zunehmend intuitiv. Im Unterschied zu stärker beschreibenden Methodiken setzt sie allerdings sorgfältige Planung und streng prozessorientiertes Arbeiten voraus. Weniger erfreulich bei dieser Software ist es, dass Fehler auftreten, wenn Teile in der Baumstruktur der Formelemente nicht durch korrekte Bedingungen aneinander gebunden sind oder Flächen eine Vielzahl komplexer Eingabekurven beinhalten. Zu diesen kommt es bisweilen selbst dann noch, wenn man ein davon betroffenes Teil neu lädt. Das Ergebnis ist dann ein mit Warnmeldungen gespickter Chronologiebaum. In extremen Fällen, etwa bei besonders komplexen Baugruppen, kann es dann Tage dauern, bis alle Fehler korrigiert sind.

SolidWorks bietet leistungsstarke Werkzeuge für die Volumenmodellierung ebenso wie für die Flächenbearbeitung, darunter Lofts, Sweeps entlang einfacher Leitkurven, Abgrenzungsflächen, Füllungen, gekrümmte Abrundungen, Wandung und Flächenglättung. Zusätzlich zu den Modulen für das Teiledesign bietet SolidWorks außerdem erweiterte Funktionen für die Konzeption von Baugruppen und Blechstrukturen sowie für die Simulation mechanischer Belastungen. Ebenfalls möglich sind Moldflow-Analysen zum Verhalten beim Spritzguss, das Importieren von 3D-Scandaten sowie fotorealistisches Rendering. Kritisiert wird die Software zwar bisweilen dafür, dass sie keine Möglichkeit bietet, Dateien zu Gittermodellen für den 3D-Druck zu modifizieren. Andererseits funktioniert der Export der für Volumenmodelle verwendeten STL-Dateien in Flächenmodelle äußerst zuverlässig. Gewisse Optimierungen sind an diesen dann allerdings noch immer vonnöten. Näheres zu den weiteren Möglichkeiten der Lösung finden Sie in unserem Tutorial zum 3D-Druck mit SolidWorks.

Preislich ist SolidWorks recht hoch angesiedelt: Für die Professional-Version fällt bereits vorab ein hoher vierstelliger Betrag an, hinzu kommt eine Jahresgebühr von noch einmal mehr als 1000 US-Dollar. Studierende erhalten das komplette Softwarepakte allerdings bereits für 100 US-Dollar pro Jahr. Zudem sind immer wieder kostenlose Angebote für Bildungseinrichtungen verfügbar.

Entwickler: PTC

Verfügbar seit: 2012

Plattformen: iOS, Android, Linux, macOS, Windows

Ideal für: Produkt- und Teiledesign

Preis: 1500 $ für 1-Jahres-Lizenz, für Studierende und Lehrkräfte kostenlos

Vom Mitbegründer von SolidWorks ins Leben gerufen ist Onshape eine cloud-basierte Lösung, die sich auf die Fahnen geschrieben hat, das CAD-Umfeld des 21. Jahrhunderts grundlegend zu verändern. Bislang ist die Lösung in puncto Flächenmodellierung allerdings noch nicht ganz auf dem Niveau von SolidWorks, Rhino oder Creo. Sie wird jedoch laufend um neue Funktionen erweitert. Interessant sind zudem ihre Möglichkeiten rund um synchrone Zusammenarbeit zwischen PC-, Smartphone-, Browser- und Mac-Nutzern und die Automatisierung von Aufgaben mit FeatureScript. Diese werden zudem ergänzt um Werkzeuge für Blechdesigns, Content-Bibliotheken, einen Assistenten für Spritzgussdesigns, Analytics, Versionskontrolle und die Speicherung spezifischer Set-Auswahlen.

Was die Modellierung angeht, so ist die Lösung wie auch SolidWorks auf constraint-basiertes Design ausgelegt. Änderungen an einem Formelement wirken sich also direkt auf alle weiteren mit ihm verbundenen Elemente aus, was sich bis zu den Produktionszeichnungen durchzieht. Herausragend ist die Lösung dabei, wie sie die Beziehungen zwischen Teilen organisiert (dies potenziell auch tabellengesteuert): Optimierte mehrteilige Designs und Sets gelingen damit punktgenau, was die Messlatte rund um die User Experience bei der parametrischen Modellierung durchaus höher legt.

Entwickler: Pixologic

Verfügbar seit: 1999

Plattformen: Windows, macOS

Ideal für: Kreativ- und Gamedesign, 3D-Druck, Schmuck

Preis: kostenlos, 895 $ oder Jahresgebühr von 360 $

Hinter dem Design der komplexen Geometrien, mit denen der 3D-Druck immer wieder für Staunen sorgt, stehen in der Regel generative Lösungen wie Grasshopper3D oder Sculpting-Umgebungen. In letzterer Kategorie bislang ungeschlagen ist ZBrush, das mit seiner umfangreichen Auswahl an Werkzeugen einen so ansprechenden wie effizienten Gestaltungsprozess ermöglicht. Für das Design menschlicher Gliedmaßen etwa bietet die Software ein spezielles Pinselwerkzeug, mit dem diese durch Ausführung einer Ziehbewegung aus einem Körper erstellt werden können. Alternativ dazu steht zudem eine Bibliothek mit bereits vorgefertigten Objekten zur Verfügung, die hierfür verwendet werden können. Dabei lassen sich die Gittermodell-Topologien der einzelnen Bereiche entsprechend dem gewünschten Detailgrad bis zur Perfektion optimieren. Ebenso fein justieren lassen sich die Werkzeuge zum Falten und Drücken – ein entscheidender Aspekt bei der Modellierung etwa von fotorealistischen Portraits oder anderen hochkomplexen Skulpturen. Zur schnellen Umsetzung eigener 3D-Texturen können zudem individuell angepasste Pinselwerkzeuge erstellt werden. NanoMesh wiederum ermöglicht es, per Zufallsgenerator verteilte Objekte und Texturen zu erstellen.

ZBrush unterstützt zudem auch zu einem gewissen Grad die Arbeit mit Festkörpern, da sich die Geometrien von Standardelementen anhand von Parametern definieren und so etwa unterschiedliche Abmessungen von Armreifen festlegen lassen. Die Konvertierung der entsprechenden Objekte in Gittermodelle erfolgt dann anhand eines Werkzeugs namens PolyMesh3D. Mit ZModeler, einem Werkzeugkasten mit allen Grundfunktionen zur Bearbeitung der Gittermodelle, ist es möglich, einzelne Kanten individuell auszuwählen, um Operationen wie Abrunden und Abschrägen auf sie auszuführen oder sie zu falten oder zu glätten. Ganz ähnlich wie bei einer echten Skulptur erfolgt die Modellierung ausgehend von einem „Skelett“ in Form eines Drahtgitters, dem der Benutzer Ton hinzufügt. Anstatt die Proportionen für das Grundgerüst manuell zu erstellen, kann hierfür auch das Zspheres-Werkzeug verwendet werden. Zudem ist die Erstellung und Modellierung mehrerer Skulpturen im selben Raum möglich. So lassen sich über einzelne Objekte hinaus auch ganze Umgebungen realisieren. Für die nötige Präzision sorgen dabei Lineale und Eingabefelder für numerische Werte. Die Definitionen von Steinen und Krappen für Schmuckdesigns können dann aus Gem Cut Studio importiert werden. Komplettiert wird das Ganze durch die Möglichkeit zur nahtlosen Integration mit Keyshot, das die direkte Erstellung fotorealistischer Renderings der Modelle ermöglicht. ZBrush bietet damit ein Feature-Set, das im Sculpting-Bereich führend ist und sich für den Einsatz in verschiedensten Branchen eignet. Eine spannende Story dazu, wie sich mit ZBrush hyperrealistische Modelle umsetzen lassen, finden Sie in unserem Interview mit dem Künstlerteam von Modern Life Workshop.

Entwickler: Dassault Systèmes

Verfügbar seit: 1982

Plattformen: Windows, Unix

Ideal für: Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt, Produktdesign, Maschinenbau, Baugruppendesign

Preis: ca. 12 000 $ plus 2000 $ Jahresgebühr

CATIA, kurz für Computer-Aided Three-Dimensional Interactive Application, ist die derzeit modernste Modellierungslösung weltweit. So bietet CATIA nicht nur klassische CAD-Funktionen, sondern eine umfassende Infrastruktur für die digitale Umsetzung aller Aspekte der Fertigung hochkomplexer Produkte. So kommt die Lösung bei Automobilherstellern wie Ford, Honda, Tesla oder Renault zum Einsatz und wird etwa auch zur Konstruktion der Flugzeuge von Airbus und Boeing genutzt.

Neben hochpräzisen Steuerungen zur Modellierung auf Basis eines Chronologiebaums, wie sie auch andere parametrische Modellierer umfassen, integriert die Lösung auch CAM- und CAE-Konzepte zur rechnergestützten Entwicklung bzw. Fertigung umfassend. Anhand der Module Generative Shape Design und FreeStyle bietet sie zudem High-End-Features für die Flächenmodellierung und unterstützt mit Shape Sculptor auch die Freiformmodellierung mit virtuellem Ton. Darüber hinaus stehen Module für Blechdesigns, Verbundwerkstoffe und Baugruppen ebenso zur Verfügung wie solche für die Erstellung von Skizzen und für das Rendering. Weiter ist die Reparatur von Teilen und die Definition von Schweißverbindungen und Toleranzen möglich, für das Reverse Engineering lassen sich Scandaten implementieren. Ebenfalls umfasst die Lösung Module für das Design aerodynamischer Teile, für Strukturanalysen und die Auswertung der Ergonomie. Mit 3DExperience bietet CATIA zudem eine Virtual-Reality-Umgebung für die Entwicklung von Designvarianten, die CNC-Fertigung und generative Gestaltung. Mit dem Lattice Designer ermöglicht die Lösung die Umsetzung von Designs für die additive Fertigung. Und nicht zuletzt ist mit ihr auch die Vorbereitung von Dateien für den 3D-Druck möglich. Ein Nachteil bei alldem sind jedoch die relativ langen Wartezeiten bei der Verarbeitung umfangreicher Baugruppen. Zurückzuführen ist dies auf den Backbone von CATIA, der bereits einige Jahrzehnte alt ist.

Entwickler: PTC

Verfügbar seit: 1982

Plattformen: Windows, Unix

Ideal für: Produktdesign und Maschinenbau, Automobilindustrie, Virtual Reality

Preis: 2310 $

Creo (ehemals Pro/ENGINEER) bietet ein Komplettpaket für die parametrische Modellierung. Ausgelegt auf die Entwicklung von Baugruppen bestehen aus mehr als 1000 Einzelteilen kommt die Lösung bei verschiedensten Unternehmen zum Einsatz, darunter etwa Aston Martin, John Deere, Volkswagen, Toyota und Amazon. Creo vereint Methodiken zur Volumen-, Flächen- und Polygonmodellierung und ermöglicht die Optimierung von Formen anhand eines leistungsstarken Moduls für generative Gestaltung. Was seine Werkzeuge zur Flächenmodellierung angeht, so arbeitet Creo merklich zuverlässiger als vergleichbare Softwarepakete. Dies gilt etwa für Flächenübergänge oder Sweeps.

Für Ingenieure interessant ist das gegen Aufpreis erhältliche Advanced Plus Paket, in dessen Rahmen zusätzlich ein erweitertes Feature-Set rund um Flächenmodellierung, Slicing für den 3D-Druck, GD&T, das Design von Spritzgussformen sowie für Simulationen zur Verfügung steht. In Kombination mit Windchill, der PLM-Lösung von PTC, bietet Creo darüber hinaus auch umfassende Möglichkeiten für das Management von Baugruppen, Teilelisten und Dienstleistern, der Zugriffs- und Revisionskontrolle und vielem mehr.

Entwickler: Siemens

Verfügbar seit: 1973

Plattformen: Windows (64 Bit)

Ideal für: Produktdesign und Maschinenbau, Medizin, Automobilindustrie, PLM

Preis: 5900 $ plus 1600 $ Jahresgebühr

Vor der Übernahme durch Siemens im Jahr 2007 war NX unter dem Namen Unigraphics bekannt. Mit erweiterten Funktionen rund um das Teile- und Baugruppendesign sowie Erstellung von Entwürfen im Verbund mit umfassenden Features für PLM, CAM und CAE ist die Lösung ein bedeutender Mitstreiter im Rennen um das beste CAD-Softwarepaket. Auf NX setzen führende Unternehmen wie Apple, Tata, Mazda, Nissan, Daimler bzw. Mercedes-Benz oder SpaceX – einige sogar als Ersatz für Top-Systeme wie CATIA. NX gehört also ganz klar zu den High-End-Lösungen.

Herausragend ist das hybride Konzept, in dem die Lösung Mesh-, Volumen- und Flächenmodellierung vereint. Mit seinen Werkzeugen für Class-A-Flächenqualität kommt NX sogar an das Niveau von CATIA heran. Auch die constraint-basierte Modellierung wird dabei unterstützt. Dies anhand der sogenannten sogenannten Synchronous Technologie, die es ermöglicht, bestimmte Formelemente innerhalb eines Modells auf intelligente Weise direkt durch Ziehen und Drücken zu bearbeiten. Siemens NX punktet zudem durch hohe Benutzerfreundlichkeit: Seine Benutzeroberfläche ist adaptiv, passt sich also für zukünftige Projekte entsprechend den am häufigsten verwendeten Befehlen an. Allerdings fällt auf, dass im Hintergrund noch die alte Codebasis von Unigraphics am Werk ist, denn bei bestimmten Aspekten arbeitet die Software langsamer als erwartet.

Entwickler: Jürgen Riegel, Werner Mayer, Yorik van Havre

Verfügbar seit: 2002

Plattformen: Linux, Unix, macOS, Windows

Ideal für: Konzept- und Teiledesign, 3D-Druck

Preis: kostenlos

Wer eine CAD-Lösung sucht, die zwischen dem eher simplen Konzept von TinkerCAD und dem professionellen Niveau von Fusion360 liegt, wird bei FreeCAD fündig. Die Modellierung ist zu einem gewissen Grad parametrisch möglich, da die Konstruktion von Teilen ausgehend von Skizzen erfolgt, deren Abmessungen anhand von Bedingungen definiert werden. Dabei ist die Engine vornehmlich auf Festkörper ausgelegt, bietet jedoch auch Operationen zur Flächenmodellierung. Diese sind zwar weitaus weniger vielfältig und fortgeschritten als bei anderen Lösungen. Zur dreidimensionalen Visualisierung von Konzepten sind sie aber durchaus brauchbar. Zudem ist FreeCAD eine der wenigen Lösungen, die eine Option für Sweeps entlang zweier Leitkurven bietet. Anstatt eines Chronologiebaums bietet die Software einen Stack, über den Formelemente rückgängig gemacht bzw. wiederhergestellt werden können. Zudem werden Zuordnungen der Skizzen zu den Oberflächen beibehalten, sodass das Modell zu einem gewissen Grad auch mit nachträglichen Änderungen aktualisiert wird.

Perfekt ist FreeCAD bei alldem jedoch nicht. So arbeitet die Software etwa bei Bedingungen für Skizzen etwas unsauber, insbesondere wenn diesen Spiegeln-Operationen oder eine Vielzahl von Tangentialkurven hinzugefügt werden. Etwas fehleranfällig gestaltet sich zudem das Trimmen von Flächen. In den meisten Fällen lassen sich Probleme wie diese jedoch durch Workarounds korrigieren. Was das Bedienkonzept angeht, so wirkt die symbolbasierte Benutzeroberfläche etwas veraltet. Die wichtigsten Befehle lassen sich via Tastaturbefehl ansteuern, insgesamt ist die Lernkurve der Software aber relativ steil.

Neben einer Workbench für das Design von Gittermodellen einschließlich Reparaturfunktion bietet die Software auch die Möglichkeit zum Export von STL-Dateien für den 3D-Druck. Daneben wichtig zu nennen sind auch die Workbenches für das Raytrace-Rendering und die strukturelle FEA-Analyse (Finite-Elemente-Analyse). Außerdem sind auch Analysen mittels numerischer Strömungsmechanik (Computational Fluid Dynamics, CFD) möglich, dies über eine Workbench namens OpenFoam. Damit lassen sich strömungs- und aerodynamische Analysen anstellen. FreeCAD ist open source und bietet die Möglichkeit, bestimmte Zusatzfunktionen etwa zur Erstellung von Animationen anhand von Python-Scripts oder einer API auf Basis von C++ zu programmieren.

Entwickler: NeoGeo

Verfügbar seit: 1994

Plattformen: Linux, macOS, Windows, Android, BSD

Ideal für: Visual FX, Figuren- und Kreativdesign, Animation, 3D-Druck, Virtual Reality

Preis: kostenlos

Blender ist inzwischen eine beliebte Open-Source-Alternative zu umfassenden Animationslösungen wie Maya oder 3D Studio Max. Mit seinem leistungsfähigen Verbund aus Mesh-Modellierung und Sculpting ist die Lösung sowohl für das Visual-FX-Design als auch für den 3D-Druck attraktiv.

3D-Designer werden neben der intuitiven Rendering-Engine auch die Features rund um Motion Tracking, inverse Kinematik für das Rigging von Figuren und erweiterte Möglichkeiten zur Simulation etwa von Partikelwolken, Rauch, Flüssigkeiten, Explosionen, Textilien, Haut und Kollisionen schätzen. Für Einsteiger in den 3D-Druck oder all jene, die mit stärker im Bereich des Maschinenbaus verorteten CAD-Umgebungen vertraut sind, ist die Umstellung auf Blender mit einer steilen Lernkurve verbunden. Für Letztere ist es daher womöglich besser, sich an ihr gewohntes Modellierungskonzept zu halten. Andererseits sind die Möglichkeiten von Blender nahezu unbegrenzt, sobald man sich in die Lösung eingearbeitet hat. So lassen sich Gittermodelle höchst präzise bearbeiten: Selbst filigranste Details lassen sich mit den Werkzeugen zum Biegen, Drehen, Verjüngen, Strecken und vielem mehr umsetzen. Blender basiert grundsätzlich auf dem Konzept der Polygonmodellierung, bietet aber auch eine Reihe von Möglichkeiten zur Eingabe numerischer Werte. Dies etwa über den neuen Arbeitsbereich für Geometry Nodes, dessen Bedienung sich ähnlich gestaltet wie bei Grasshopper. Die Modifikatoren der Gittermodelle werden in einem Modifier Stack gespeichert und können an jedem beliebigen Punkt des Modellierungsprozesses geändert werden. Praktisch für den 3D-Druck ist die Möglichkeit, Meshes in Wireframes zu konvertieren. Die daraus entstehenden Gitterstrukturen weisen mitunter höchst filigrane Musterungen auf, die sich nur mit 3D-Druckern in die Realität umsetzen lassen.

Blender ist im Vergleich mit den kommerziellen Lösungen der großen Anbieter etwas schwerer zu erlernen und bei Funktionen wie Mesh-Booleans etwas fehleranfälliger. Zudem ist die Software in puncto Sculpting-Features etwas geringer ausgestattet und insgesamt eher auf kleinere Projekte ausgelegt. Dennoch bietet sie eine hervorragenden Einstieg in die Mesh-Modellierung für den 3D-Druck.

Entwickler: Trimble Inc.

Verfügbar seit: 2000

Plattformen: Windows, macOS

Ideal für: Konzeptlayouts, Architektur, Designs im Garten- und Landschaftsbau

Preis: kostenlos bzw. 299 $ Jahresgebühr für Pro-Version und 699 $ Jahresgebühr für Studio-Version; für Studierende und Lehrkräfte 55 $ pro Jahr

SketchUp bietet eine der einfachsten Einstiegslösungen für all jene, die sich an die Welt des 3D-Drucks herantasten möchten. Die Möglichkeiten zur schnellen Erstellung von Layoutzeichnungen der Lösung werden aber auch von Architekten geschätzt, um in den ersten Phasen des Entwicklungsprozess grobe Designs auszuloten und Demonstrationen zu erstellen. In Verbindung mit einem Plug-in für das Rendering wie V-Ray, Thea, Maxwell oder dem kostenlos verfügbaren Lumion LiveSynch sowie dem integrierten Fly-Through-Feauture sind mit SketchUp zudem auch hochwertige Visualisierungen möglich.

Was die Modellerstellung angeht, so kann sowohl bei null angefangen als auch eines der tausenden im Rahmen des 3D Warehouse verfügbaren Modelle verwendet werden. Dabei mögen die Möglichkeiten zur 3D-Modellierung zunächst etwas begrenzt aussehen, doch lassen sich diese über das Extension Warehouse um hunderte Features erweitern. Mit den passenden Plug-ins wird es möglich, komplexe Kurven zu zeichnen, Fasen oder Abrundungen an Kanten zu erstellen, komplexe Operationen auf Eckpunkte auszuführen und Gittermodelle zu modifizieren. Ebenfalls verfügbar sin Erweiterungen für die Dokumentation von Projekten, den Export von STL-Dateien für den 3D-Druck, von STEP-Dateien für andere CAD-Umgebungen oder Keyshot-Dateien für externes Rendering. Mit wieder anderen Plug-ins lassen sich Boolean-Operationen ausführen, Oberflächen glätten oder Prozesse zur parametrischen Modellierung ergänzen. Die Einarbeitung gestaltet sich zunächst etwas anspruchsvoll, zudem präsentieren sich einige Modellierungsfunktionen etwas kompliziert, während andere gar nicht erst verfügbar sind. Dennoch ist SketchUp eine durchaus interessante Lösung sowohl für Hobby- als auch professionelle Anwender aus dem Modellierungsbereich.

SketchUp bietet eine kostenlos nutzbare Browser-App. Um die zusätzlichen Module in vollem Umfang nutzen zu können, ist jedoch die Pro-Version erforderlich. Wer keine Plug-in-Unterstützung benötigt, erhält mit SketchUp Shop eine Produktvariante zu einem Preis von weniger als der Hälfte des Preises der Pro-Version, die zudem einen Augmented-Reality-Viewer umfasst.

Entwickler: Autodesk

Verfügbar seit: 2009

Plattformen: Windows, macOS

Ideal für: 3D-Druck

Preis: kostenlos

Gewissermaßen das Schweizer Taschenmesser für die Erstellung und Bearbeitung von Gittermodellen für den 3D-Druck, bietet MeshMixer in puncto Mesh-Modellierung in etwa die Einfachheit, die TinkerCAD im Bereich des Designs von Festkörpern aufweist. Aus einer Formenbibliothek können Geometrien importiert und mit dem Gittermodell kombiniert werden. Die Bibliothek ist außerdem um eigene Kreationen erweiterbar. Werden 3D-Scandaten importiert, können aus ihnen Teilflächen extrahiert und mit der neuen Geometrie verbunden werden. So wird eine exakte Passung von Teilen und Wearables möglich.

Die Möglichkeiten zur Bearbeitung von Gittermodellen sind einigermaßen beschränkt. So ist es möglich, Aushöhlungen und Übergänge zu erstellen sowie Ebenenschnitte, Glättungen, Boolean-Operationen und Extrusionen vorzunehmen. Zudem ist es möglich, durch die Projektion von Bildern Prägungen oder aufgesetzte Elemente zu erstellen. Interessant sind außerdem die Sculpting-Werkzeuge. Diese sind zwar nicht so umfangreich wie bei ZBrush oder Mudbox, für die Gestaltung einfacher Modelle für den 3D-Druck aber noch immer ausreichend. Die Werkzeuge, die MeshMixer für die Reparatur von Gitternetzen und die Erstellung von Stützstrukturen bietet, gehören zu den besten in dieser Produktklasse. MeshMixer ist damit eine der wichtigsten kostenlosen Lösungen für alle, die einen 3D-Drucker besitzen.

15 Tipps dazu, wie Sie mit MeshMixer STL-Dateien für den 3D-Druck vorbereiten, finden Sie in diesem Tutorial.

Entwickler: Microsoft

Verfügbar seit: 2013

Plattformen: Windows 10 mit Creators Update und die Mobile-Version des Betriebssystems

Ideal für: Bildungsbereich (Grundschule / sekundärer Bildungsbereich), 3D-Druck

Preis: kostenlos

Wer gerade erst in den 3D-Druck einsteigt, findet online diverse 3D-Modelle. Um diese auszudrucken, ist dank der integrierten Lösung von Windows keine Investition in spezielle CAD-Software vonnöten. Über die Anzeige von Modellen hinaus bietet sie jedoch auch Werkzeuge rund um die Texturierung, einfache Bearbeitungsvorgänge wie Boolean-Operationen sowie dreidimensionale Gravierungen und Prägungen auf Basis von Texteingaben oder Bilddateien.

3D Builder steht kostenlos im Microsoft Store zur Verfügung. Die kompakte App ist kompatibel mit MS Scan, aus dem 3D-Scandaten in sie importiert werden können. Die App nutzt das 3MF-Dateiformat, unterstützt aber auch den Export in STL- oder OBJ-Dateien.