CNC-Simulation

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Eine Fräse folgt einem Weg, den du aus Vektoren zusammensetzt. Jeder Vektor sagt, wie weit es in x-, y- und z-Richtung weitergeht. Was der Fräskopf dabei berührt, wird abgetragen — am Ende siehst du, was dein Programm aus dem Werkstück gemacht hat.

So arbeitest du damit

Vektor eingeben. Trag oben die drei Koordinaten ein A und hänge den Vektor mit Hinzufügen B an dein Programm. Die Farben der Felder gehören zu den Achsen in der Legende C: x ist die Breite, y die Tiefe, z die Höhe.

Wichtig: Der Fräskopf startet bei (0 | 0 | 2), also zwei Einheiten über dem Werkstück. Bevor er etwas abträgt, musst du ihn absenken — um 1,75 für die obere Lage, um 2 für beide.

Der erste Vektor (1 | 1 | 0) steht in der Liste, der zweite ist eingetippt.
Programm zusammenstellen. Die Pfad-Liste ist dein Programm; sie wird von oben nach unten abgearbeitet. Mit dem Stift A änderst du einen Vektor, mit dem Eimer B löschst du ihn. Am Griff ☰ links ziehst du ihn an eine andere Stelle.

Ein Programm aus fünf Vektoren: hin, absenken, fräsen, um die Ecke, heraus.
Fräsen. Programm starten A schickt die Fräse los, der Status B meldet, wann sie fertig ist. Mit einem Finger drehst du die Ansicht, mit zwei zoomst du — so siehst du die Nut von allen Seiten.

Eine L-förmige Nut in der oberen Lage.
Sichern und neu beginnen. Export speichert dein Programm als Textdatei, Import lädt es wieder A. Reset B stellt Werkstück und Fräse her — und löscht dabei auch dein Programm. Exportiere also vorher, was du behalten willst.

Export und Import nebeneinander, darunter der Reset.

Die Summe zählt. Der Fräskopf landet dort, wo die Summe aller Vektoren hinzeigt. Die Reihenfolge ändert den Weg — und damit das Fräsbild —, aber nicht den Endpunkt. Das lässt sich hier gut ausprobieren.

Was noch geht

Programme als Textdatei. Eine exportierte Datei hat eine Zeile je Vektor, etwa 0,0,-1.75 — Werte mit Punkt, getrennt durch Kommas. So lassen sich Programme auch am Rechner schreiben und dann importieren.

Nichts wird zwischengespeichert. Anders als die anderen Werkzeuge merkt sich die CNC-Simulation dein Programm nicht. Lädst du die Seite neu, ist es weg.

Für Lehrkräfte Einordnung

Das Werkzeug ist als Anwendung für die Vektorrechnung gedacht: Vektoren sind hier keine Pfeile im Heft, sondern Anweisungen mit sichtbarer Wirkung. Die Kommutativität der Addition wird erfahrbar — gleiche Summe, anderer Weg, anderes Fräsbild.

Aufgabenideen: eine Nut vorgegebener Tiefe fräsen; ein Quadrat mit möglichst wenigen Vektoren umfahren; zwei Programme finden, die denselben Endpunkt, aber unterschiedliche Ergebnisse liefern; ein fehlerhaftes Programm bekommen und den Fehler finden. Ein guter erster Stolperstein ist der Startpunkt: Wer ihn nicht bedenkt, fräst Luft.

Bezug zur Informatik: Die Pfadliste ist ein Programm im Wortsinn — sequenzielle Abarbeitung, kein Rücksprung. Das ist ein guter Einstieg in die Frage, was eine Maschinensteuerung eigentlich liest. Ein Vergleich mit echtem G-Code bietet sich an.

Technisch: Das Werkstück ist ein Gitter aus 20 × 20 Würfeln mit 0,25 Einheiten Kantenlänge und zwei Lagen; es reicht in x und y von 0 bis 4,75. Abgetragen wird jeder Würfel unter der Fräserspitze, der höher liegt als sie. Programme lassen sich als Textdatei vorbereiten und an die Klasse verteilen. Die Darstellung braucht 3D-Grafik im Browser; auf sehr alten Geräten kann das ruckeln.