Computer Aided Design muss nicht immer staubtrocken sein: Mit LeoCAD erstellen Sie aus Lego-Bausteinen raffinierte Modelle am Bildschirm.

Bereits seit 1947 stellt die dänische Firma Lego Group ihre beliebten farbigen Bauklötze aus Kunststoff her. Ursprünglich nur für Kinder gedacht, genießt Lego inzwischen als kreatives Spielzeug für Jung und Alt gesellschaftliche Akzeptanz. Die Größe und die Ausführung der einzelnen Bausteine orientiert sich nach Themenwelten und Altersgruppen – je älter die anvisierte Zielgruppe, desto kleinteiliger, spezifischer und vielfältiger fallen die Bauelemente aus. Von großem Vorteil ist dabei, dass sich alle verfügbaren Elemente miteinander kombinieren lassen: Somit sind der Fantasie keinerlei Grenzen gesetzt.

Erwacht beim Erwachsenen die Sehnsucht nach den heißgeliebten Steckbausteinen wieder, beginnt meist kurz darauf das Durchforsten der eigenen (oder auch elterlichen) Abstellkammer. Im Erfolgsfall stellt sich schnell heraus, dass man stets zu wenige passende Bausteine für das angepeilte Bauvorhaben besitzt. Fehlen Teile in einer bestimmten Farbe oder Größe, bleiben als Alternativen nur Kompromisse am Modell oder der Nachkauf der fraglichen Klötzchen.

Wie in der Baubranche üblich, geht Letzteres heutzutage recht schnell ins Geld. Obendrein sind einige Bauteile vergleichsweise selten geworden, werden nicht in der gewünschten Farbe produziert oder sind nicht mehr in den aktuell verkauften Bausätzen enthalten. Abhilfe schaffen hier beispielsweise Pick a Brick, Legos Service zur individuellen Nachbestellung einzelner Teile in (fast) jeder gewünschten Farbe und Menge, oder BrickLink [1], eine internationale Handelsplattform für Bausteine und Modelle.

Ein Modell zusammenklicken

Für klamme Baumeister, mobile Tüftler und vorausschauend Planende lohnt sich in jedem Fall der Blick ins Softwareregal: Hier wartet das freie, grafische Programm LeoCAD [2] auf seinen Einsatz, mit dem Sie das gewünschte Modell am Bildschirm zusammenklicken können. Das schont nicht nur das Budget, es entfällt auch das sehnsuchtsvolle Warten auf eine Nachlieferung fehlender Bausteine.

Sie benötigen jedoch etwas Geduld und Geschick, um die virtuellen Steinchen an der richtigen Position miteinander zu verankern, sowie ein entsprechendes Vorstellungsvermögen, um das Modell im dreidimensionalen Raum zusammenzustellen. Dafür bietet LeoCAD alles, um das Modell nach Belieben um alle Achsen im Raum zu drehen, in der Ansicht zu vergrößern, mit Lichteffekten oder einem Hintergrundbild zu versehen und die Modelldaten auch für die Weiterverarbeitung durch Renderingprogramme wie Povray [3], WaveFront oder 3DStudio vorzubereiten [4].

An Software benötigen Sie neben LeoCAD noch die Bibliothek LDraw [5], die den in LeoCAD verfügbaren Umfang an Bausteinen erheblich vervollständigt. Darüber hinaus bezeichnet LDraw einen offenen Standard für Lego-CAD-Programme zur Erstellung von Modellen, dazu passender Bauanleitungen und Animationen. Allerdings steht die Bibliothek nicht unter einer freien Lizenz zur Verfügung.

Pakete für LeoCAD und LDraw finden Sie beispielsweise in den Repositories von Debian und Ubuntu. LDraw liegt im Paket ldraw-parts im Bereich “Non-free” beziehungsweise “Multiverse” vor.

Einstieg in LeoCAD

Das GUI-Programm LeoCAD setzt sich in der Bedienung aus drei Komponenten zusammen: einer Icon- und Menüleiste oben, einem zentral angeordneten Modellbild mit Koordinatensystem (Gitter) sowie einem Auswahlfeld mit Liste, drehbarem Vorschaubild des Bausteins samt Suchfeld und drei Farbpaletten (rechts). Letztere umfassen sowohl die Standardfarben als auch Zwischentöne und die Option für Transparenz. Die drei Farbpaletten mit Solid Colors (oben), Special Colors (unten) und Translucent Colors (mittig) stehen für alle Bausteine uneingeschränkt zur Verfügung. Die meisten Aktionen erreichen Sie sowohl über einen Menüpunkt als auch über ein Icon. Als Dreh- und Angelpunkt für das Konstruieren dient das Modellbild in der Mitte des Programmfensters. Es zeigt zu Beginn eine leere, transparente Fläche mit angedeuteten Noppen. Diese Rasterfläche passt sich automatisch der Modellgröße an (Abbildung 1).

Abbildung 1: In der ersten Baustufe erhält unser Beispiel-Tux seine charakteristischen gelben Füße.

Anhand eines kleinen Tux-Modells stellen wir nachfolgend die Möglichkeiten von LeoCAD Stück für Stück vor. Für den ersten Bauabschnitt, die charakteristischen gelben Füße, wählen Sie im Auswahlfeld aus der oberen Farbpalette (“Solid Colors”) zunächst das entsprechende Rechteck aus. Danach wählen Sie aus der Kategorie Plate eine Platte der Größe 2×3 und fügen sie mittels [Einfg] dem Modell hinzu. Alternativ nutzen Sie den Menüpunkt Piece | Insert oder das Icon mit dem grauen Baustein links neben der Glühbirne.

Für das Bäuchlein des Pinguins benötigen Sie nun drei Bausteine in Weiß – zwei abgeschrägte Blöcke der Größe 2×2 und eine kleine Platte dazwischen. Wählen Sie zunächst Weiß aus der Farbpalette, danach den Baustein Slope Brick 45 2×2 inverted. Tragen Sie dazu den Text inverted in das Suchfeld unter dem Auswahlfeld ein, um die Liste der Bausteine passend zu filtern. Im Suchfeld spielen Groß- und Kleinschreibung der Begriffe keine Rolle, wohl aber Leerzeichen. Offensichtlich betrachtet LeoCAD die Eingabe als einzige, vollständige Zeichenkette.

Nachdem Sie den invertierten Baustein mittels [Einfg] dem Modell hinzugefügt haben, drehen Sie ihn mithilfe des blauen Doppelpfeils um die senkrechte Achse in Position. Klicken Sie dazu mit der linken Maustaste auf den Pfeil und halten Sie während der Drehung nach rechts die Maustaste gedrückt, bis der Stein um 90 Grad einrastet. Danach klicken Sie mit der linken Maustaste auf den senkrechten, blauen Pfeil und schieben den Baustein nach unten, bis er bündig auf der gelben Platte aufsetzt. Sinngemäß ebenso verfahren Sie mit den beiden Bausteinen Plate 2×2 und Slope Brick 45 2×2.

Rücken und Flügel von Tux sind schwarz. Daher benötigen Sie einen Baustein der Größe 2×2 (Brick 1×2), eine kleine Platte (Plate 2×1) sowie zwei abgeschrägte Bausteine der Größe 1×3 (Slope Brick 33 3×1) für die beiden Flügel. Um diese besser positionieren zu können, drehen Sie zuvor das Modell um etwa 90 Grad im Uhrzeigersinn. Dazu klicken Sie auf das Icon mit dem Kreis und den drei Pfeilen. Daraufhin erscheint ein Kreis mit vier Quadraten, die eine Drehung um die jeweilige Achse ermöglichen (Abbildung 2). Halten Sie die linke Maustaste gedrückt, um die Drehung vorzunehmen. Sie können das Modell von allen Seiten betrachten, um die ideale Einfügeposition für den Baustein zu finden.

Abbildung 2: Ein hübscher Rücken … bildet die Baustufe 2 des Tux-Modells.

Nun braucht das Tux-Modell nur noch einen Kopf. Er besteht aus neun Bausteinen – drei kleinen Platten der Größe 2×2 (zweimal schwarz und einmal gelb), einem schwarzen Baustein der Größe 1×2, einer schwarzen, kleinen Platte der Größe 1×2 sowie zwei weißen Bausteinen der Größe 1×1 samt den Augen (Brick 1×1 with Headlight). Die Augen bestehen aus zwei schwarzen, runden Platten (Plate 1×1 round), die Sie vorn an die beiden weißen Bausteine aufstecken (Abbildung 3).

Abbildung 3: Im dritten Schritt vollenden Sie das Tux-Modell mit dem Bau des Kopfs.

Nach der Vollendung speichern Sie das Modell über die Menüleiste als Datei oder exportieren es in ein anderes Format (File | Export). Zur Auswahl stehen neben Formaten für Renderer auch Webseiten (HTML/PNG), kommaseparierte Listen (CSV) und eine spezifische Zusammenstellung für die Handelsplattform BrickLink.

Hilfsmittel

LeoCAD verfügt zudem über eine Reihe sehr nützlicher Werkzeuge und Hilfsmittel, die den Zusammenbau des Modells erleichtern. Über den Menüpunkt View | Viewpoints wechseln Sie den Blickwinkel und die Betrachtungsposition. Als Standardpositionen dienen die Sichten von vorn, von hinten, von der Seite sowie von oben und unten. In Verbindung mit dem Raster und den Hilfslinien hilft das bei der Orientierung im mehrdimensionalen Raum und vereinfacht den Zusammenbau des Modells. Über den Eintrag View | Projection wechseln Sie zudem zwischen einer perspektivischen Ebenendarstellung und einer gleichmäßigen, orthogonalen Projektion.

Über drei Icons steuern Sie die Beweglichkeit der Bausteine. Das Icon “Gitter mit Schloss” blockiert die Bewegung beziehungsweise Verschiebung auf einer Dimension oder Achse und verhindert versehentliches Bewegen von Bausteinen. Das Icon “Gitter mit rotem Punkt” sorgt für das Einrasten an den Schnittpunkten der Achsen und ermöglicht das Bewegen und Verschieben des Bausteins entlang einer Achse nur in größeren Schritten (ganze oder halbe Bausteinlänge). Über das Icon “Winkel mit Magnet” legen Sie fest, dass Drehungen nur in festen Winkelschritten erfolgen. Allerdings geht aus der Abbildung der Icons nicht hervor, welcher Zustand gerade aktiv ist.

Mit dem Icon “Roter Punkt mit Pfeilen” und den drei Eingabefeldern daneben erreichen Sie eine exakte Verschiebung des ausgewählten Bauteils auf der X-, Y- und Z-Achse. Dabei entspricht die Verschiebung um eine Bausteinlänge etwa dem Wert 0.8 auf einer Achse. Um einen einzelnen Baustein oder eine Bausteingruppe entlang einer bestimmten Achse zu verschieben, nutzen Sie das Icon mit dem Vierfachpfeil. Danach erscheinen am Baustein die drei farbigen Pfeile, die Sie bereits in Baustufe 1 kennengelernt haben. Eine Rotation um eine Achse erreichen Sie über das daneben befindliche Icon “Pfeil mit Kreis”.

Das gesamte Bild verschieben Sie mithilfe des Icons mit der Hand, was etwas Feingefühl erfordert. Über die Lupe fahren Sie näher an das Modell heran. Möchten Sie nur einen rechteckigen Ausschnitt vergrößern, hilft Ihnen das Icon mit der Lupe im Viereck. Ziehen Sie ein Viereck mit der Maus auf, wählt LeoCAD zudem alle Bauteile aus, die sich darin befinden. Diese Auswahl fügen Sie über den Menüpunkt Piece | Group oder mithilfe der Tastenkombination [Ctrl],[G] zu einer benannten Gruppe zusammen. Diese können Sie nun als Ganzes im Modell wiederverwenden, also bewegen, drehen, kopieren und auch löschen.

Möchten Sie einen Baustein wieder entfernen, wählen Sie das Icon mit dem Radiergummi aus und klicken dann mit der linken Maustaste auf den entsprechenden Baustein im Modell. Die Farbe eines Bausteins ändern Sie über den Farbeimer. Ein Linksklick auf das Bauteil färbt es mit der Farbe ein, die Sie zuvor über die Farbpalette festgelegt haben.

Schöne Features

LeoCAD bietet noch ein paar Glanzlichter, die hier nicht unerwähnt bleiben sollen – das Zusammenstellen eigener Figuren, die Liste der verbauten Einzelteile, das Erstellen von Bauanleitungen sowie Beleuchtungseffekte.

Zu einer realistischen Szene gehören Figuren. Mithilfe des Figuren-Konfigurators unter Piece | Minifig Wizard stellen Sie diese individuell zusammen. Hier legen Sie alle Merkmale wie Kopfbedeckung, Haare, Gesicht, Ausrüstung, Körper, Hosen und Schuhe fest und fügen danach die Figur in das Modell ein. Abbildung 4 zeigt einen kleinen, wilden Kämpfer mit Schwert und auf Rollerskates.

Minifig Wizard stellen Sie individuelle Figuren zusammen.” width=”300″ height=”139″ /> Abbildung 4: Im Minifig Wizard stellen Sie individuelle Figuren zusammen.

Etwas versteckt unter File | Properties auf dem Reiter Parts Used erhalten Sie eine Auflistung aller Teile, die Sie im Modell verbaut haben (Abbildung 5). Darin fehlt jedoch die Lego-Teilenummer, die Sie für eine eventuelle Nachbestellung benötigen. Zudem erlaubt LeoCAD keinen direkten Export der Liste als Datei. Es bleibt nur der Umweg, zunächst das Modell als CSV zu exportieren und die Liste der Teile manuell zusammenzufassen.

File | Properties finden Sie eine Auflistung der verbauten Einzelteile.” width=”300″ height=”153″ /> Abbildung 5: Etwas versteckt unter File | Properties finden Sie eine Auflistung der verbauten Einzelteile.

Komplexere Modelle benötigen eine Bauanleitung, insbesondere wenn Sie das Modell an andere Baumeister weitergeben. LeoCAD erlaubt dazu das Einfügen von Schritten (Menüpunkt View | Step | Insert), die den Zusammenbau dokumentieren. Exportieren Sie Ihr Modell anschließend nach HTML/PNG, wertet LeoCAD diese Schritte aus und erstellt eine passende Webseite samt Einzelbildern daraus.

Gefällt Ihnen Ihr Modell noch nicht ganz, rücken Sie es am besten in das richtige Licht. Dazu bietet LeoCAD die Möglichkeit für ein Hintergrundbild und weitere Effekte. Über die beiden Icons mit der Glühbirne und dem Scheinwerfer fügen Sie passende Lichtquellen hinzu.

Abbildung 6 zeigt ein in Szene gesetztes, komplexeres Fahrzeugmodell, in dem insgesamt etwa fünf Stunden Arbeitszeit zur Digitalisierung stecken. Ausgangspunkt dafür war ein Fahrzeug, das der Autor vor über 20 Jahren in jugendlichem Enthusiasmus zusammensteckte und seither unverändert in einer Vitrine aufbewahrt. Als Inspirationsquelle aus dem Alltag diente seinerzeit ein Mercedes-Benz G-Klasse.

Abbildung 6: Ein Geländewagen als Beispiel für ein etwas komplexeres Modell.

Fazit

LeoCAD entpuppt sich als Zeitvertreib mit Feingefühl, ersetzt aber nicht den Spaß am Spielen mit den Bausteinen. Das Programm ergänzt das klassische Zusammenstecken in sinnvoller Art und Weise und trainiert dabei einen wachen, neugierigen Blick für Details im Alltag. Der Unterschied zwischen dem digitalem Entwurf am Computer und dem physischen Zusammenbauen der Teile aus der Kiste bleibt enorm. LeoCAD hilft jedoch, die Ideen zu dokumentieren und für die Nachwelt aufzubewahren. Die von LeoCAD erzeugten Abbildungen wirken recht farbecht und vermitteln somit bereits vorab einen Eindruck, wie das Modell in der Realität wirken wird.

LeoCAD allein kann allerdings das Modell nicht vollständig zum Leben erwecken, etwa im Rahmen eines Stop-Motion-Films [6]. Dafür benötigen Sie dann beispielsweise Blender, um die einzelnen Szenen miteinander zu einem Film zu verbinden [7]. Als Anregung für Ihr kreatives Schaffen können die Referenzbilder dienen, die Sie auf BuildingExamples finden [8].