Istorija tehničkog crtanja

Istorija pretpostavlja da je upotreba primitivnih oblika tehničih crteža hiljadama godina prethodila stvaranje pisma. Na par mesta sam pronašao podatak da prvi crteži za koje se može reći da predstavljaju neki vrstu tadašnjeg tehničkog crteža, potiču iz 7 milenijuma pre naše ere. Ovo ne treba da čudi pošto jedna najobičnija skica štapom po zemlji može da zameni stotine reči. Probajte da rečima predstavite majstoru tehnički crtež nekog jednostavnog dela t.j. da mu rečima predate dovoljno informacija da on može napraviti taj deo. A sad zamislite da se radi o složenom delu (npr. Plastično kućište ručne bušilice) ili sklopu od nekoliko stotina delova.

Istoriju tehničkog crtanja ću Vam izložiti na osnovu perioda na koje grubo možemo podeliti ovu tehničku oblast: 

• rani period, 

• srednjovekovni period,

• industrijska revolucija,

• standardizacija

• kompjuterizacija.

Rani period

Predhodnica najranijim crtežima su bili piktogrami i petroglifovi na zidovima pećina. To je danas najstariji poznati vid grafičke komunikacije između ljudi. Očigledno su ljudi veoma rano osetili potrebu da u vidu crteža predstave to što vide. Nije teško pretpostaviti da su tvorci ovakvih crteža stekli divljenje ostalih članova zajednice, a takođe i da su svi stekli uvid u moć koju ima crtež. 

Ljudi su počeli crtati iz praktičnih razloga. Iz istorije znamo da su na prvim crtežima bili prikazani temelji građevina, granice njiva (stari Egipat), konture brodova, skice oružija... Najstariji crtež koji danas postoji je tlocrt hrama iz Vavilona i potiče iz 4000. Godine  pre naše ere.

Najstariji crtež koji danas postoji - Horizontalni presek vavilonske građevine (4000 godina pre nove ere)

U tekstu upotrebljavam termin istorija tehničkog crtanja, ali ću se odmah ograditi da to nisu bili tehnički crtežu u smislu koji poznajemo danas. U većini slučajeva su to bili jednostavni crteži i skice koji rešavaju određeni problem na koji se naišlo. U to vreme su proizvodi bili jednostavni i nije uopšte ni bilo potrebe za tehničkim crtežima. Na primer u Egiptu je Nil redovno poplavljao njive i svake godine je bilo potrebno ponovo označavati granice parcela.

Vremenom su ljudi počeli primećivati određene pravilnosti između grafičkih elemenata (linija, kružnica...) i polako je počela nastajati konstruktivna geometrija (geometrijske konstrukcije) iz koje je nastala kompletna geometrija, a možda i matematika. Pomoću postupaka koji su pružale geometrijske konstrukcije ljudi, su u starom i srednjem veku mogli za njihova tadašnja merila veoma precizno planirati izgradnju naseobina, puteva, konstruisati jednostavne građevine, poljoprivredne ili vojne mašine...

Crteži su se pravili pomoću jednostavnog pribora kao što je lenjir i šestar. Inače, pomoću samo lenjira i šestara mogu se nacrtati sve geometrijske konstrukcije na ovom sajtu. Ako znate geometrijske konstrukcije i imate kanap i dva štapa, na raspolaganju imate alate pomoću kojih možete nacrtati svaku geometrijsku figuru ili odnos između geometrijskih elemenata. Npr. Ako zabodete dva štapa u zemlju i rastegnete kanap između njih, dobićete pravu liniju. Ako fiksirate štapove za krajeve kanapa i jedan od njih zabodete u zemlju, drugi će opisivati kružnicu. Ako šestaru i lenjiru dodate uglomer, šablone, kompas... mogućnosti, preciznost i lakoća rada se mnogostruko povećava. Pribor za crtanje u vidu koji mi poznajemo, su se pojavili negde oko 2 milenijuma pre naše ere.

Crtež sa grobnice staroegipatskog guvernera provincije koji se zvao Djehuti Hotep. Na njemu su prikazani radnici kako vuku njegovu statuu. Pretpostavlja se da je ovo za stare egipćane realan prikaza kako je u praksi izgledao transport velike statue od kamena.
 

Postoji mnogo teoretičara i istoričara koji dokazuju da su crteži starih Egipćana u grobnicama crtani na osnovu standardizovanih pravila, po sličnom prioncipu kao tehnički crteži. Ovo je veoma zanimljiva teorija, svojevremeno sam na internetu naišao na video nekog ruskog naučnika ili akademika koji je izlagao svoj rad na ovu temu, mogu Vam reći izuzetno zanimljivo i ubedljivo izlaganje.

Srednjovekovni period

Krajem mračnog doba (do otprilike 10. veka) zapadna Evropa je počela izlaziti iz ratova i nemaštine i polako je počela primećivati značaj znanja. Proces prosvećivanja se u zapadnoj Evropi dodatno ubrzao početkom renesanse (12 i 13 vek), a naročito nakon što su osvojili i poharali mavarski grad Alhambra iz kojeg su izneli desetine hiljada knjiga. U celoj zapadnoj Evropi je u to doba postojalo par hiljada knjiga. Arapsko znanje i znanje starih grka koje su oni očuvali polako se počelo širiti zapadnom Evropom. Nekako se u to vremem u rukama zapadnih Evropljana se pojavio barut koji su Englezi odmah počeli  koristiti u ratovima. Sve to je izazavalo potrebu za konstruisanjem mnogo kvalitetnijeg metalnog oružija (puške i topovi) i mnogo čvršćih tvrđava. Kao posledica usložnjavanja proizvoda pojavila se potreba za složenijim crtežima. 

Crtež gradskih zidina iz Vitruvius-ove prve knjige (sredina 16. veka)

Kasnije se u zapadnu Evropu počelo slivati zlato iz kolonija, apetiti vladajuće klase su rasli i počele su se graditi sve velelepnije građevine i dodatno unapređivati oružije. Nivo složenosti proizvoda je dodatno rastao i više bio dovoljan samo jednostavni crtež napravljen pomoću geometrijskih konstrukcija, već se pojavila potreba za crtanjem složenih realnih crteža detalja i sklopova (topova, brodova, ratnih mašina, pušaka, tvrđava...). 

Da bi se ovako složene tvorevine mogle prikazati realno bilo je potrebno poštovati osnovna pravila crtanja perspektive, poštovati proporcije, početi prvo razvijati, a onda i upotrebljavati matematičke proračune... Tokom ovog doba nisu još bila definisana pravila nacrtne geometrije, ali se sve više osećala potreba za njima. Pojedinci su koristili aksonometriju i perspektivu, ali ortogonalni pogledi, razmera ili kotiranje se nije koristilo u praksi. Ortogonalni pogledi se jesu koristili, ali ne na način kao što ih mi danas koristimo. Ortogonalni pogledi nisu služili za jednoznačno i prikazivanje trodimenzionalnog predmeta u 2D ravni, već samo da bi prikazali kako nešto izgleda u nekom smeru gledanja, npr. pogled spreda (pogled na fasadu građevine) i pogled odgore (tlocrt građevine). Merne jedinice su bile različite bukvalno od grada do grada.

Tehnički crteži koje mi danas poznajemo su novijeg datuma. Precizni tehnički crteži ranije nisu bili ni mnogo potrebni, prvo zbog toga što se nisu proizvodili složeni proizvodi, a drugo jer su majstori imali primitivan način rada. Da bi shvatili izgled proizvoda i neke od karakterističnih dimenzija dovoljno im je bilo da u glavi razrade koncept, ili vide skicirani proizvod. Ostale dimenzije delova su dobijali crtanjem približnih  kontura i uklapanjem i dorađivanjem delova. Kada su završili prototip nisu pravili tehničku dokumentaciju za njega, već im je svaki deo prototipa bio šablon za izradu tog dela. Uglavnom veliki deo posla se svodio na iskustvo, dorađivanje, naknadno prilogađavanje i sl. Sličan način rada možete videti na TV emisijama na kojima se danas predstavljaju stari zanati npr. izrada drvenih buradi, kazana za rakiju  i sl.

Najkomplikovanije stvari koje je čovek u to vreme pravio su bile religiozne građevine i tvrđave, tako da ne treba da nas čudi da su tada najpoznatiji građevinari dali i najveći doprinos razvoju pravljenja crteža koji liče na današnje tehničke.

Filipo Bruneleski - Crtež kupole crkveSanta Maria del Fiore u Firenci (početak 15. veka)

Kao pionire tehničkog crtanja možemo smatrati Leonarda da Vinčija (Leonardo Da Vinci (1452-1519)),  Filipa Bruneleskija (Filippo Brunelleschi (1377-1446)), Albrechte Direra (Albrecht Dürer (1471-1528) i Rafaela (Raffaello Sanzio (1483-1520)). Nihovi crteži su prvi na kojima se mogu videti neki od elemenata modernih tehničkih crteža.. Oni su prvi počeli da proporcionalno crtaju izgled građevina i mašinat.j. Prvi su počeli da realno prikazuju predmete u perspektivi ili aksonometriji. Delimično se sve nabrojano  može videti i na nekim ranijim crtežima, ali mi danas ne znamo da li je to bila slučajnost ili pravilo.

Leonardo da Vinči - Crtež valjkastog lanca

Realno crtanje aksonometrijskih pogleda zahtevalo je mnogo matematičkih proračuna i trajalo je veoma dugo. Kako se svet dalje razvijao sve se više pojavljivala potreba da se pronađu neki postupci koji će ubrzati ovaj proces.

Za ovaj period je karakteristično da su se crteži najčešće sastojali od aksonometrijskih pogleda detalja, a u pratećem tekstu su date neke od karakterističnih dimenzija. Pogledi nisu davani u razmeri, ali su se u određenoj meri poštovale proporcije. Ceo crtež je služio da iskusni majstor može u glavi da predstavi izgled sklopa i pomoću datih dimenzija napravi proizvod. Tada još nije postojala serijska proizvodnja.

Industrijska revolucija

Tokom ovog razdoblja tehničko crtanje počinje da se oslanja na nauku t.j. na nacrtnu geometriju koja se razvila krajem 18 veka. Iako su Da Vinči i Bruneleski počeli sa koriste neke od elemenata nacrtne geometrije prava primena njenih pravila u tehničkom crtanju počinje tek sa Gasparom Monže-om i početkom industrijskih revolucija. Na kraju prethodnog perioda ljudski proizvodi toliko već toliko usložili da je postalo neophodno razviti potpuno nove postupke za prikazivanje 3D predmeta na papiru t.j. 2D ravni.

Crtež mosta sa početka 19. veka (1810)

Gaspar Monž je 1780 razvio osnove nacrtne geometrije, odnosno došao je na ideju da se trodimenzionalni predmeti razbiju na neophodan broj ortogonalnih pogleda poređanih na papir po određenom rasporedu. Monž je u stvari definisao postupke kako se na osnovu ortogonalnih pogleda predmeta mogu odrediti dimenzije i položaj svake ivice na predmetu. Drugim rečima na osnovu jednog ili više ortogonalnih pogleda, postalo je moguće definisati sve tri dimenzije predmeta.  Ovo je veoma jednostavan i logičan proncip, ali ga se do Monže-a niko toga nije setio.

Razvojem parne mašine pojavio se vid energije pogodan da zameni ljudsku snagu što je omogućilo pojavu serijske proizvodnje. Kod serijske proizvodnje, isti delovi i sklopovi se nisu više mogli međusobno mnogo razlikovati, što je dovelo do potrebe za crtežom na kome je nedvosmisleno i jasno prikazan oblik i dimenzije delova i sklopova.

Tehnički crtež ventila iz 1857. godine

Tokom ovog perioda pojavile su se složene metalne mašine koje se više nisu mogle proizvoditi na stari način koji se oslanjao samo na iskustvo majstora. Karakteristično za ovo razdoblje je da se nacrtna geometrija počela sistematski koristiti za izradu crteža, ali potrebe za defisanje opštih pravila koje bi svi poštovali (standardizacijom) još nije postojala. Polako se na tehničkim crtežima počinje pojavljivati razmera, kote, preseci, dodatni pogledi..., t.j. polako se počinju stvarati elementi tehničkog crteža koje i mi danas koristimo. Daljim razvojem industrije počinje se shvatati da unifikaciji i standardizacii pravila tehničkog crtanja dovodi do velikog olakšanja razvoja novog proizvoda i njegove proizvodnje.

Na sledećim slikama možete pogledati kako su izgledali tehnički crteži sredinom i krajem 19. veka.

Tehnički crtež detalja pupe (1852)

Tehnički crtež sklopa (1857)

Tehnički crtež mašine (1854)

Crtež broda (1887)

Crtež sklopa železničkog vagona (1883)

Standardizacija (kraj 19. i početak 20 veka)

Potreba za današnjim oblikom tehničkih crteža i standardizacijom se pojavila tokom prve i druge  industrijske revolucije, odnosno pojavom serijske i masovne proizvodnje (sredina 19.veka). Krejem 19. i početkom 20. veka počela je ne samo saradnja između pojedinih kompanija, već i međunarodna industrijska saradnja. Korišćenje različitih pravila crtanja i mernih jedinica otežavalo je saradnju i pojavila se potreba za standardizacijom izrade tehničkih crteža. Polako su počeli da se razvijaju nacionalni standardi, a kasnije je formirana i međunarodna organizacija za standardizaciju ISO koja je stvorila međunarodni standard koji i danas postoji.

Standardizacijom postupaka izrade tehničkih crteža nije kraj razvoja tehničkog crtanja, jer su se pojavili novi problemi koje je bilo potrebno rešavati. Razvojem proizvodnje pojavila se potreba za kopiranjem crteža. Nama to danas izgleda smešno, ali do sredine 19. veka jedini način da kopirate neku sliku ili crtež je bilo da napravite njenu gravuru što je bio veoma složeni skup proces. Tokom ovog perioda otkriveni su hemijski procesi cianotopija (1842) i diazotopija (početkom 20-ih) koji su ubrzo počeli da se koriste za kopiranje crteža. U anglosaksonskoj literaturi se rani crteži za čije su se kopiranje koristili navedeni hemijski procesi zvali Blueprints. Kasnije su izmišljeni izmišljeni i drugi načini za kopiranje kao što su poluprovidni paus papir, indigo papir i sl.

Kopiranje tehničkih crteža početkom 20. veka - Blueprints

Kompjuterizacija

Period burnog razvoja tehničkog crtanja tokom industrijskih revolucija nasledio je još brži razvoj pojavom računara. Razvoj se pogotovo ubrzao pojavom jeftinih CAD softvera i PC računara. U ovom periodu možemo prepoznati 3 pojave koje utiču na razvoj tehničkog crtanja.

• 2D CAD softvere - Upotrebom 2D CAD softvera se nije daleko odmaklo od načina rada koji je nasleđen iz prethodnog perioda, ali je izrada tehničkih xrteža postala jeftinija, brža i efektivnija. I dalje su svaku ivicu crtali inžinjeri i tehničari, određivali su da li je ona vidljiva ili nevidljiva, da li se vidi zračno ili ne... Drugim rečima i dalje je sva odgovornost bila na čoveku, jedina razlika je što se pojavio alat pomoću kojeg je bilo moguće brže praviti tehničke crteže. Najveća revolucija je napravljena u oblasti štampanja pošto se digitalni 2D CAD crtež mogao na štampačima brzo i jeftino kopirati, a da kopije nisu gubile na kvalitetu.

• 3D CAD - Kao i u slučaju 2D CAD softvera, upotreba 3D CAD softvera nije unapredila tehničko crtanje već je samo ubrzala proces izrade tehničkih crteža. U 3D CAD softveru crteži nastaju poluautomatski, na osnovu 3D modela i prestaju biti glavni cilj konstruisanja. Inženjeri ili tehničari su skoro u potpunosti izgubili odgovornost i njihov rad prilikom izrade crteža se svodi na određivanje rasporeda pogleda, biranje koje kote će se prikazati, stavljanje napomena i sl. Čak se i sastavnica pravi automatski. Na žalost ili na sreću,  3D softveri se razvijaju u takvom smeru da su tehnički crteži sve manje potrebni i verovatno ćemo u bliskoj budućnosti videti i njihov odlazak u pentiju. Razlozi toga leže u seobi podataka sa tehničkih crteža na 3D model i u masovnoj upotrebi CNC mašina kojima nije potreban radionički crtež da bi proizvele neki deo.

• virtuelna realnost, proširena realnost, veštačka inteligencija... - U budućnosti će izrada tehničkih crteža biti u potpunosti nepotrebna. Tehnologije kao što su virtualna realnost ili proširena realnost će u potpunosti izbaciti tehnički crtež, a nosač podataka će umesto crteža postati 3D model. Ova faza je tek počela, ali njen kraj je i te kako predvidiv.

Na temu istorije tehničkog crtanja se mogu napisati veoma obimni i zanimljivi tekstovi, ali za sada je i ovo dosta jer prvo treba detaljnije obraditi bitnije teme.