Table Of ContentTechnisches Freihandzeichnen
Ulrich Viebahn
Technisches
Freihandzeichnen
Lehr- und Übungsbuch
7. Auflage
1 C
Dr.-Ing. Ulrich Viebahn
An der Höhe 2a
51643 Gummersbach
[email protected]
ISBN 978-3-642-02433-7 e-ISBN 978-3-642-02434-4
DOI 10.1007/978-3-642-02434-4
Springer Heidelberg Dordrecht London New York
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Einbandentwurf: eStudio Calamar S.L., Figueres/Berlin
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Geleitwort
Das technische Freihandzeichnen ist für den Ingenieur und Konstrukteur ein
wichtiges Informationswerkzeug undAusdrucksmittel,dasmitdem zunehmen
den Einsatz von CAD-Systemen eine neue Bedeutung erlangt. Wenn auch in
Zukunft eine Fertigungszeichnung oderein maßstäblicher Entwurf rechnerun
terstützt entsteht und damit die handwerkliche Tätigkeit des eigentlichen Zeich
nens zurücktritt, steigt aberdasBedürfnis,ineiner Vorbereitungsphase oderbei
Lösungsdiskussionen konstruktive Absichten unmittelbar zu entwickeln und
leicht verständlich festzuhalten.
Neuere denkpsychologische Erkenntnisse im Zusammenhang mitdem Finden
von Lösungen deuten daraufhin, daßesfürdensuchenden Ingenieur und Kon
strukteur sehr hilfreich ist, wenn er die Gedanken, die sichin seinem Kopfzu
Vorstellungen verdichten, ausderHandfließen lassenkannund siedabeibild
haft verkörpert. Der freie Skizziervorgang entlastet seine Gedanken, schafft
Freiräume und Anregungen für weitere Ideen und unterstützt sein räumliches
Vorstellungsvermögen.
Es ist für mich eine besondere Freude,daßderAutorzu einem Zeitpunkt, indem
Rechnereinsatz undkonstruktionsmethodisches Vorgehen konventionelle Kon
struktionstätigkeit verändern , mit seinem Buch über Technisches Freihand
zeichnen eine leicht faßliche Wegweisung fürdie praktische Anwendung bietet
und zugleich ein bedeutsames Zeichen fürkünftig zweckmäßige Entwicklun
gensetzt.
Meinem ehemaligen Diplomkandidaten und langjährigen Hilfsassistenten im
Technischen Zeichnen und Maschinenelementen, der anschließend in einer
vielfältigen konstruktiven Industrietätigkeit reichhaltige Erfahrung gewinnen
konnte und nun ander Fachhochschule Gießen wirkt, wünsche ichmit diesem
Buch einen anhaltenden Erfolg. Mögen sich möglichst viele Studenten, Inge
nieure und Konstrukteure dievomAutorvermittelten Fähigkeiten zu ihrem per
sönlichen Nutzen zueigen machen und damitzur Selbstverständlichkeit einer
wieder zweckmäßigen Art der Vermittlung technischer Zusammenhänge bei
tragen.
Prof. Dr-Ing. Dr.h.c.mult. Gerhard Pahl
Vorwort zur siebten Auflage
Ein Dokumenten-Scanner hat meine Skizzier-Arbeit vervielfacht und effizienter
gemacht. Jetzt lassen sich per e-mail komplexe Sachverhalte schnell, farbig und
hochauflösend mitteilen. Die Zeichnungen lassen sich für Dokumente nachbear-
beiten, wiederverwenden und in CAD-Ordnern abspeichern.
Das Zeichnen mit dem Füller ist wegen des einfachen Wechsels zum Schreiben
und wegen des schönen Kontrastes in den Vordergrund getreten. Ein paar Emp-
fehlungen dazu habe ich im Kap. 2 „Handwerkliche Grundlagen“ eingefügt.
Dem Springer-Verlag möchte ich für seine geduldige und freundliche Betreuung
meines Buches danken.
Gummersbach, im Mai 2009 Ulrich Viebahn
Vorwort zur zweiten Auflage
Zum Thema „Technisches Freihandzeichnen“ habe ich von den Fachkollegen
viele einhellig zustimmende Zuschriften erhalten. Ich habe mich aber auch über
die Reaktionen einiger gefreut, die keinen technischen Beruf haben, sondern „nur“
von der einfachen, ästhetischen und unbeschwerten Seite des Freihandzeichnens
fasziniert waren. Ihnen allen möchte ich für ihre Anregungen und ihre Anerken-
nung herzlich danken.
Die 2. Auflage gibt mir Gelegenheit, die Themenfolge der ersten Auflage, die bei
nicht ganz einfachen Illustrationen plötzlich endete, doch wieder am eigentlichen
Ziel des Freihandzeichnens zu orientieren: der schnellen Verständigung durch
Bilder – unbelastet durch Sprache und effizient.
Ein Kapitel mit den Lösungen der Übungsaufgaben soll den Leser ermuntern,
aktiv zu werden und seine verborgenen Fähigkeiten zu entdecken – für alle Auf-
gaben zusammen braucht man etwa 50 Stunden.
Fortgeschrittenen Zeichnern ist ein eigenes Kapitel gewidmet. Sie finden dort
Hinweise, wie sie schwierig erscheinende Zeichnungen angehen können. Es zeigt
auch, wie sich die Techniken des Freihandzeichnens weiterentwickeln lassen.
Dem Springer-Verlag möchte ich für seine vorzügliche und freundliche Betreuung
meines Buches danken.
Gießen, im März 1996 Ulrich Viebahn
Vorwort zur ersten Auflage
Der Gedanke, das Freihandzeichnen in der vorliegenden Form zu bearbeiten, ist in
mehreren Etappen gereift. Am Anfang stand die Beobachtung, daß sich unerwartet
viele Studenten in den Konstruktionsübungen schwertaten, ihre Ideen als Hand-
skizzen darzustellen – aus Furcht vor krummen Linien. So ergab sich die Notwen-
digkeit, das Skizzieren gezielt lehren zu müssen. Dabei bin ich immer wieder auf
bestimmte wirksame Angewohnheiten und Techniken gestoßen, die ich daraufhin
systematisiert habe.
Außerdem machte ich die Erfahrung, daß die meisten Studenten schon nach einer
kurzen Einführung und wenigen grundlegenden Übungen überraschend präzise
wirkende Handskizzen anfertigen konnten. Das war für mich der Hinweis, daß das
Freihandzeichnen nicht Drill und lange Übung voraussetzt, sondern über die Er-
schließung natürlicher und in der Schule erworbener Fähigkeiten lehrbar ist.
Zugleich wurde erkennbar, daß sich die Konstruktionsforschung den elementaren
Techniken des Konstruierens zuwandte und dabei auf die zentrale Rolle des
Zeichnens bei der Lösungssuche aufmerksam wurde. Die Aufgabe, das Freihand-
zeichnen einem breiteren Publikum in Form eines Lehrbuches zu erschließen,
drängte sich also geradezu auf.
Die vorgestellten Techniken machen es möglich, sich beim Konstruieren von den
motorischen und mentalen Belastungen durch den Zeichenvorgang zu befreien. Je
weniger man darüber nachdenken muß, wie man etwas darstellt, desto wirksamer
kann man sich dem widmen, was man darstellen will. Zu manchen nützlichen
Techniken, wie der in den USA sehr gebräuchlichen Schattierung oder auch dem
Zeichnen mit Markern, habe ich leider noch keinen Zugang gefunden. Für entspre-
chende Hinweise und sonstige Anregungen und Verbesserungsvorschläge wäre
ich dankbar.
Ich danke Professor Pahl für seine immer noch fortwirkende Konstruktionsausbil-
dung, für seine außergewöhnliche Unterstützung und für seine wertvollen Hinweise.
Ich danke dem Springer-Verlag, daß er diesem Buchprojekt von Anfang an so
aufgeschlossen gegenüberstand.
Gießen, im Dezember 1992 Ulrich Viebahn
Inhaltsverzeichnis
1 Einführung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 Anwendungen der Freihandzeichnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2 Probleme lösen und Freihandzeichnen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3 CAD und Freihandzeichnen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.4 Methodische Überlegungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.5 Selbststudium. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2 Handwerkliche Grundlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.1 Was man zum Freihandzeichnen braucht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.2 Linienbreiten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.3 Kinematik des Armes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.4 Wie man den Stift hält. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.5 Das Sehen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.6 Wie man eine gerade Linie zieht. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3 Gerade durch zwei Punkte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.1 Non-Stop-Methode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.2 Stützpunktmethode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4 Rechtecke. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4.1 Große Rechtecke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4.2 Mittlere Rechtecke (20 bis 50 mm) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4.3 Kleine Rechtecke (unter 20 mm). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
5 Augenmaß . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
5.1 Abmessungen schätzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
5.2 Abmessungen ableiten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
5.3 Proportionen schätzen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
5.4 Halbieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
5.5 Verdoppeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
5.6 Dritteln. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
5.7 Fünfteln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
5.8 Winkel konstruieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
5.9 Winkel teilen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
5.10 Kreisumfang durch 5, 7 und 9 teilen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
5.11 Trigonometrische Konstruktionen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
6 Technische Formen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
6.1 Formen erkennen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
6.2 Formen erzeugen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
7 Bogen und Kreise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
7.1 Kreisdurchmesser 50 bis 200 mm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
7.2 Kreisdurchmesser unter 50 mm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
x Inhaltsverzeichnis
8 Konstruieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
8.1 Dimensionierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
8.2 Freihändige Fertigungszeichnungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
8.3 Arbeitsfolge. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
8.4 Maßstäbliche Konstruktionen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
8.5 Kopfrechnen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
8.6 Schematische Darstellungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
9 Perspektive. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
9.1 Vorteile der Perspektive. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
9.2 Projektionsarten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
9.3 Blickrichtung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
9.4 Richtung und Länge der Achsen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
9.5 Genaue Konstruktion des Koordinatendreibeins. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
9.6 Orientierung in der Perspektive. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
10 Geometrische Konstruktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
10.1 Geraden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
10.2 Kurven. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
10.3 Quader . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
10.4 Durchstoßpunkte und Schnittlinien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
10.5 Modellierung in der Perspektive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
11 Ellipsen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
11.1 Ellipsendurchmesser 100 bis 200 mm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
11.2 Ellipsendurchmesser 30 bis 100 mm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
11.3 Ellipsendurchmesser unter 30 mm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
11.4 Formfehler von Ellipsen erkennen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
11.5 Einfachheit der Isometrie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
11.6 Drehteile. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
11.7 Sonderprobleme mit Ellipsen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
12 Standardformen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
13 Perspektivische Fertigungszeichnungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
13.1 Schnitte, Ausbrüche, Details. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
13.2 Bemaßung und Symbole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
14 Zeichnen für Fortgeschrittene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
14.1 Bauteile und Baugruppen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
14.2 Anschaulichkeit verbessern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
14.3 Schnell zeichnen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
15 Lösungen der Übungsaufgaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
Literaturverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
Sachverzeichnis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
1 Einführung
Freihandzeichnen hat etwas mit Freiheit zu tun. Wie oft befindet man sich in einer
Situation, wo eine schnelle kleine Zeichnung es einem ersparen würde, zu langen
vergeblichen Erklärungen auszuholen oder sich zeitraubender, teurer Hilfsmittel
bedienen zu müssen.
Man müht sich mit Lineal und Tusche, mit Fotografien, neuerdings auch mit Gra-
fikprogrammen, meist mit dem Erfolg, daß die damit verbundene Mühe und Mehr-
arbeit hinterher nicht einmal gewürdigt wird.
Die Mühe und die fehlende Anerkennung führen dann dazu, daß man, so oft es
irgend geht, vor der Mitteilung eines schwer darzustellenden Zusammenhanges
oder einer neuen Idee zurückschreckt. Man sollte sich darüber klarwerden, daß es
gerade die vielseitigen und komplexen Dinge sind, an deren Gestaltung man als
Ingenieur mitarbeitet. Wie leicht schließt man sich aber von der Entwicklung
interessanter Dinge aus, wenn man seine Ideen und Arbeitsbeiträge nicht entspre-
chend oder zu selten mitteilt.
Man fühlt sich unfrei, weil man auf dem Weg zur fertigen Lösung schon bei den
Fragen „Kann ich es überhaupt darstellen?“, „Kann ich jemand anderes dafür
interessieren?“ steckenbleibt.
Dabei oder deswegen gibt es viele, meist erfahrene und erfolgreiche Ingenieure,
die tagtäglich mit kleinen spontanen Zeichnungen und Handskizzen arbeiten:
(cid:120) in Verhandlungen mit Kunden
(cid:120) beim Konstruieren
(cid:120) in Besprechungen mit den eigenen Mitarbeitern
(cid:120) in Berichten und Studien
Befragt man sie, so haben sie sich die entsprechenden Fähigkeiten erst nach dem
Studium als Folge beruflicher Zwänge langsam angeeignet, man könnte fast sa-
gen: angewöhnt. Ohne nun danach zu fragen, warum das so ist, drängen sich zwei
Gedanken geradezu auf:
Erstens: Es wäre effektiver, das Freihandzeichnen „richtig“, also unter Anleitung,
zu lernen.
Zweitens: Für jeden Ingenieurstudenten wäre die Beherrschung des Freihand-
zeichnens eine bedeutende Erleichterung – ganz vordergründig durch den Zeitge-
winn und nicht zuletzt durch seine verbesserten Ausdrucksmöglichkeiten in Lehr-
veranstaltungen und Prüfungen.
Dieses Buch führt den Interessierten systematisch und rasch zu seinen im Verbor-
genen „schlummernden“ Zeichenfähigkeiten.
Darüberhinaus hat es an den Hochschulen neue und wirkungsvollere Lehrformen
der Konstruktionsausbildung möglich gemacht.
2 1 Einführung
1.1 Anwendungen der Freihandzeichnung
Meistens zwingen einen die Umstände, freihändig zu zeichnen. Man kann das
Freihandzeichnen aber auch bewußt pflegen, einerseits wegen „harter“ Argumente
wie der Zeitersparnis und der hohen Informationsdichte, andererseits wegen „wei-
cher“ Argumente wie der Genuß von Ästhetik, Einfachheit, Geschicklichkeit, Un-
abhängigkeit. Freihandzeichnungen können unterschiedlich aussehen. Das liegt an
der jeweiligen Mischung von Informationsgehalt, Genauigkeit und Schnelligkeit.
1. Skizze (Beispiel S. 167):
Sie besteht aus wenigen Strichen zur Verdeutlichung einer Anordnung, eines
Prinzips, einer Form; mit Füller oder Kugelschreiber; mit geringstem Auf-
wand übermittelt sie große Informationsmengen pro Zeit; man verwendet sie
in Situationen, wo Worte ungeeignet sind oder nicht zur Verfügung stehen
(Sprachbarrieren); sie begleitet ein Gespräch und dient als Gedankenstütze;
mit einem Dokumentenscanner läßt sie sich an e-mails anhängen.
2. Konstruktionsskizze (Beispiele S. 108, 170):
Sie ist vollständiger und detaillierter als die Skizze und hat meistens einen
technischen Bezug; persönliche Arbeitsunterlage eines Technikers, bevorzugt
räumlich, um sich etwas zu verdeutlichen; sie dient als Kristallisationspunkt
und Anregung für neue Ideen oder als Ausgangssituation einer systematischen
Variation der Gestalt; sie kann als gewachsene Skizze ein Diskussionsergeb-
nis darstellen; bei Maßaufnahmen dient sie der Dokumentation einer Situati-
on: Gebäudelayout, Anschlußmaße, Versuchsaufbau, etc.
3. Zeichnung (Beispiele S. 79, 173ff, 196ff):
Sie wird freihändig und nach den Regeln des Technischen Zeichnens auf Pa-
pier DIN A4 angefertigt, wenn eine Tuschezeichnung wegen Zeitdruck, Er-
klärungsaufwand oder fehlendem Zeichner nicht sinnvoll ist; sie ist die typi-
sche Fertigungsunterlage für Musterbau, Entwicklung, Vorrichtungsbau,
Versuchsabteilungen, bei Änderungen; sie ist der kürzeste Weg von der Idee
zum fertigen Muster; perspektivische Zeichnungen werden leichter verstanden
– es dürfen nur nicht zuviel Maße eingetragen werden.
4. Illustration (Beispiele S. 152, 158, 166):
Sie ist eine Freihandzeichnung, bei der der Zeitgewinn gegenüber der Tusche-
zeichnung nicht mehr im Vordergrund steht: Wenn der Zweck einerseits Voll-
kommenheit, Schönheit und Verständlichkeit erfordert, andererseits aufwen-
dige Techniken wegen der begrenzten Auflage oder Bedeutung übertrieben
wirken würden: bei Lehrunterlagen, Versuchsberichten, wissenschaftlichen Ar-
beiten. Man findet die freihändige Illustration oft auch in Prospekten. Verständ-
lichkeit und Unterhaltsamkeit erfordern häufig eine räumliche Darstellung.