Kite Design Software WingCalc

go_m_overviewWingCalc ist meine CAD Software für die Entwicklung und die Herstellung von Tube Kites zum Kitesurfen. Die Software errechnet 3D Modelle der Kites und exportiert druckfertige 2D Schnittmuster im DXF Format.

Im Gegensatz zu CAD Systemen wie AutoCAD, SolidWorks oder Rhino arbeitet WingCalc ausschließlich mit kitespezifischen Parametern. Es ist keine manuelle Modellierung erforderlich. Eine Änderung der Parameter aktualisiert innerhalb von Sekunden das 3D Modell und die Schnittmuster.

Schnittmuster, 3D Modelle und technische Daten findest du auf Github.

WingCalc ist vollständig in Python entwickelt und nutzt für die Visualisierung die OpenSource Software Blender.

Interaktive 3D Ansicht

Features

  • Export aller Schnittmuster für Leading Edge, Segel, Struts, Verstärkungen, Patches und Bladder in eine DXF Datei.
  • Konfigurierbare Nahtzugaben für die Schnittmustern.
  • Vergleich von zwei Kites in der 3D Ansicht um Änderungen an den Parametern zu visualisieren.
  • Skalieren der Bladder für spannungsfreie Positionierung in den Tubes.
  • Markieren der Ventile und One-Pump-Verbinder auf den Schnittmustern für Tubes und Bladder.
  • Waageleinen können an beliebigen Stellen entlang der Tube positioniert werden.
  • Länge der Waageleinen und Position der Verbindungen konfigurierbar.
  • Alle Verstärkungen für die Segmentnähte, Segel etc. sind in Form und Größe konfigurierbar.
  • Form, Abmessungen, Winkel, Längen, Nahtverläufe und Eigenschaften des Kites werden über Parameter festgelegt und zur Laufzeit errechnet. Keine manuellen Nacharbeiten am 3D Modell und den Schnittmustern notwendig.
  • Parametrisierung des Kites über Variablen. Damit ist eine sehr große Flexibilität und Variation möglich.
  • Für die Variation der Größen eines Kitemodells können alle Parameter einzeln und unabhängig voneinander geändert werden
  • WingCalc errechnet aus der Kite Konfiguration die Koordinaten eines 3D Mesh Modells und visualisiert es in Blender
  • Alle Kite Konfigurationen werden in einem Git-Repository verwaltet. Sämtliche Änderungen am Kite sind nachvollziehbar und können versioniert werden.
  • Profile für das Segel können als .dat Dateien importiert werden.
  • Über den grafischen Profil Editor können neue Profile erstellt und bearbeitet werden.
  • Aus dem 3D Modell des Kites werden Schnitt-Ansichten erzeugt um den genauen Profilverlauf zusammen mit der Leading Edge zu überprüfen .
  • Die Anknüpfpunkte der Waageleinen können beliebig an der Fronttube positioniert sowie Länge und Position sämtlicher Waageleinen festgelegt werden. Bei der Berechnung der Längen und Winkel werden die wirkenden Auftriebskräfte berücksichtigt.
  • Über die Kite Konfiguration und das 3D Modell werden von der Software alle wichtigen technischen Daten des Kites errechnet. Die genauen Abmessungen, Winkel, Durchmesser, Gewichte, Menge des erforderlichen Segeltuches, Spannungsverlauf im Achterliek etc.
  • Export in unterschiedlichen 3D Formaten (*.obj, *.mtl, *.json) zur Visualisierung im Browser
  • Zusätzlich zum 3D Modell wird eine Vorschau der Schnittmuster inklusive der Anknüpfpunkte, Nahtzugaben und Tubeverbindungen erzeugt.
  • Vorschau der Bladder für Leading Edge und Struts inklusive Ventilpositionen
  • Export der Bladder Schnittmuster und Positionen der Ventile als DXF
  • Die Schnittmuster werden im DXF Format exportiert. Für eine einfache Weiterverarbeitung in einer CAD Software sind sie nach Segmenten gruppiert, beschriftet und auf unterschiedlichen Layern angeordnet.
  • Aus unterschiedlichen Perspektiven werden gerenderte Ansichten des Kites exportiert.
  • Für eine gute Vergleichbarkeit der Kites können aerodynamischer Auslegungsmerkmale wie Schwerpunkt, Neutralpunkt, Towpoint der Waage etc. in die gerenderten Ansichten integriert werden.
  • Das fertige 3D Modell des Kites kann beliebig nachbearbeitet, animiert, gerendert und in unterschiedlichen Formaten gespeichert und exportiert werden.
  • Alle Änderungen an einem Kite können mit der Vorgängerversion oder einem beliebigen anderen Kite verglichen werden. Damit ist es möglich die Auswirkungen von Parameteränderungen direkt am 3D Modell zu sehen.
  • Leading Edge und Struts können für einen aerodynamischen und optisch ansprechenden Abschluss beliebig zugespitzt werden.
  • Hohe Produktionssicherheit durch eine vollständige Überprüfung aller Naht- und Schnittlängen im 3D Modell und im 2D Plan
  • Export der Schnittmuster in einer für den Laserschnitt optimierten Anordnung
  • Die Segelsegmente können durch zusätzliche Nähte in einzelne Panels unterteilt werden. Damit wird eine rundere Segelform mit weniger Falten erzeugt.
  • Sämtliche zum Bau erforderlichen Materialien werden errechnet und als Stückliste exportiert.
  • Verstärkungen für das Segel (z.B. unter den Struts) und an der Tube werden berechnet und im DXF exportiert.
  • Die Verschlüsse der Struts und der Leading Edge werden berechnet und mit Positionsmarkierungen für Klettbänder und Nähte exportiert.
  • Die Anknüpfpunkte der Steuerleinen können im 3D Modell festgelegt werden. Die Größe des zugehörigen Patches am Tip wird automatisch angepasst.

Coming next

  • Export der Kite Parameter und 3D Daten im JSON Format für eine einfache Weiterverarbeitung und Analyse
  • Erweiterung der Modellierungsfunktionen für ClosedCell und SingleSkin Kiteschirme
  • Elegantere Optik und weniger Nähte durch einen vollständig runden Verlauf der Leading Edge ohne die typischen Segmente
  • Onlineversion (WingCalc 2)
    • Neuen Kite über individuelle Parameter erzeugen oder aus einem Katalog auswählen und anpassen
    • Download von gerenderten 3D Ansichten
    • Download des 3D Modells in unterschiedlichen Formaten
    • Aerodynamische Analyse des Kites
    • Verwaltung mehrere Kite Modelle und Vergleich der Eigenschaften
    • Direkte Übertragung der Schnittmuster an einen Plotservice und Lieferung per Post
    • Download der CAD Schnittmuster als DXF oder PDF Datei
    • Lieferung der lasergeschnittenen Dacron und Spinnaker Panels

Ablauf der Kite Modellierung mit WingCalc

  1. Alle Kite Parameter werden manuell in einer Konfigurationsdatei festgelegt.
  2. WingCalc wird aus Blender heraus gestartet. Alle nachfolgenden Schritte werden von WingCalc automatisch durchgeführt.
  3. Aus den Kite-Parametern werden die Koordinaten der Leading Edge Mittellinie errechnet.
  4. Für alle Segmente der Leading Edge wird an den Knickstellen der Verlauf der Schnittlinien errechnet.
  5. Die Schnittlinien der Leading Edge werden skaliert, rotiert, als kreisförmige 3D Modelle gezeichnet und zu einer durchgehenden Röhre verbunden.
  6. Das Segelprofil wird für jedes Segment aus den Profilkoordinaten und Profilvorgaben errechnet.
  7. Der aerodynamisch beste Verbindungspunkt zwischen der Leading Edge und Segel wird errechnet.
  8. Alle Segelnähte werden an den Segmentenübergängen mit dem errechneten Anstellwinkel in das 3D Modell gezeichnet.
  9. Die Struts werden entlang der Segelnähte gezeichnet und zu einer durchgehenden Tube verbunden.
  10. Struts und Leading Edge werden verbunden, die Schnittlinien errechnet und gezeichnet.
  11. Die Segelnähte werden zu einem durchgehenden Segel verbunden.
  12. Die Koordinaten der Waageleinen Anknüpfpunkte an der Leading Edge werden aus den Vorgaben errechnet.
  13. Die Längen und Winkel der Waageleinen werden errechnet und die Leinen gezeichnet.
  14. Für die bessere Visualisierung werden die Oberflächen des Kite farbig dargestellt.
  15. Der Kite wird gespiegelt damit er vollständig und symmetrisch dargestellt wird.
  16. Der Verlauf der Schnittlinien längs der Tubes wird errechnen und in der Mesh des 3D Modells markiert.
  17. Alle Koordinaten des 3D Modells werden in 2D Koordinaten umgerechnet.
  18. Aus den 2D Koordinaten in der UV Ebene werden die Nahtlinien des Segels und der Tubes errechnet.
  19. Die Schnittlinien werden aus den Nahtzugaben und den Nahtlinien errechnet.
  20. Die Schnittmuster aus Naht- und Schnittlinien werden ausgerichtet und als Vorschau neben das 3D Modell gezeichnet.
  21. Die Nahtlinien und Schnittlinien der Schnittmuster werden in das DXF Format umrechnet, Farben, Linienstile, Beschriftungen und Layer ergänzen und als DXF Datei exportiert.
  22. Aus den Kite-Parametern und den Koordinaten des 3D Modells wird eine Übersicht aus allen relevanten Kite Abmessungen und Eigenschaften errechnet.

About WingCalc

  • Die Software ist vollständig in Python entwickelt. Alle Teile des Kites werden als fachliche Klassen mit den jeweils spezifischen Eigenschaften und Methoden modelliert. Die Software ist dadurch sehr verständlich und lässt sich gut um weitere Funktionen erweitern.
  • Über automatisierte Tests und die Berechnung eines Referenzkites wird die Qualität der Software überwacht.

blender

  • Für die Visualisierung und Animation des 3D Modells wird die OpenSource Software Blender verwendet.
  • Alle Methoden zur Visualisierung des 3D Modells sind über eigene Klassen entkoppelt. Die Anbindung anderer 3D Tools ist mit geringem Aufwand möglich.
  • Für die Berechnung der Schnittmuster werden die einzelnen Faces der 3D Meshes rotiert und in der UV Ebene wieder zusammengefügt.
  • Lauffähig unter Windows, Linux und MacOS

Downloads

Auf der Seite Unterschiede der Kite Designs sind Beispieldateien von unterschiedlichen Kites als DXF und Blender Dateien zum Download verfügbar.