A műszaki ábrázolás fejlődésének vázlatos áttekintése több szempontból is érdeklődésre tarthat számot. Így, e fejlődés bemutatása nemcsak technikatörténeti érdekességű, hanem alapot ad a műszaki ábrázolás rendszerezésére is és esetleg felhívja a figyelmet az ábrázolás olyan módszereire, amelyek hazánkban szélesebb körben is alkalmazhatók lennének, csak a technikai fejlődés során elfeledkeztünk róluk.
A műszaki ábrázolás problémája évezredeken keresztül az volt, hogy hogyan lehet a tárgyakat síkban ábrázolni, vagyis hogyan lehet a három dimenziót két dimenzióban egyértelműen leírni és ugyanakkor a tárgyak külső formáin kívül azok belső üregeit, részleteit, vagy belső szerkezeti elemeit is megjeleníteni. Sokan azt hiszik, hogy az emberiség történetében már nagyon régen sikerült megoldani ezt a látszólag kis feladatot. Valójában göröngyös utat járt be a műszaki ábrázolás és gyakorlatilag igazi fejlődése csak az 1700-as évektől számítható, minthogy az ipari forradalom szükségszerű velejárója volt.
Korai rajzok
A rajzolás eredetét kutatva P. J. Booker összefoglaló művében egy legendára bukkanunk.3 A legenda szerint a rajzolás és a szobrászat együtt keletkezett, amikor Dibutades leánya a falon körülrajzolta szerelmese árnyékát, amit az apa kivésett és szoborrá formált. Mint látni fogjuk, ez a történet később a vetítés Elvének igazolásául is szolgált.
Eddigi ismereteink szerint az első műszaki rajz, amely épségben ránk maradt, i. e. 2130-ban készült Lagasban, Babilonban.
A rajz – amely valószínűleg a ningirsui templom alaprajza – Ur város királyának, Gudeának szobortalapzatán látható és ma a Louvre tulajdona.
A görög geometria
Az ókori Görögországban a geometria magas szintre fejlődött. Ez elsősorban annak volt köszönhető, hogy a társadalom fontos tudománynak ismerte el a geometriát.
Platón a jólétben élő arisztokraták osztályához tartozott, de az akadémia bejárata fölé azt vésette:
„Ne engedj senkit átlépni e kapun, aki nem tudja a geometriát.”
A szigorú iskola hatása ragyogó alexandriai tudósok (Euklidész, Arkhimédész, Apollóniosz, Hérón, Philón, Hipparkhosz) munkásságában jelentkezett.4
A vetítés elvét a pergai Apollóniusznak tulajdonítják, aki Arkhimédész mellett a legnagyobb görög geométer volt i. e. 250 körül. A vetítés legrégibb elképzelése – mint a legenda is jelezte – az árnyékok tanulmányozásából eredt. Így ismerték fel a vetítés két formáját. Megkülönböztették az olyan árnyékokat, melyeket a Nap párhuzamos sugarai és az olyanokat, melyeket egy pontszerű fényforrás (gyertyafény) hozott létre. Az egyiket később ortogonális (merőleges), a másikat centrális (középponti) vetítésként ismerték.
A középkorban a régi görögöknek szinte minden írása eltűnt. Néhány geometriáról szóló írás szerencsére mégis eljutott az arab tudósokhoz, majd az arab befolyás növekedésével ezek az írások Itáliába kerültek, s a XVI. század elején kezdték őket latinra fordítani, s újra felfedezni.
Geometriai alapok hiányában a középkori műszaki rajzok nehezen birkóztak meg az ábrázolás nehézségeivel, különösen bonyolultabb gépek, szerkezetek esetében.
A vízimalom rajza a landsperi Abbess Herrad gyűjteményéhez tartozott. Herrad 636 rajzot gyűjtött tanítványai részére, de azok nagy része elégett 1870-ben.
A vízimalom rajzán mai szemmel egy sor ábrázolási következetlenséget láthatunk. A vízikerék két külső köre azonos sugarú, de hogy a rajzoló a lapátokat is be tudja mutatni, a tőlünk távolabb eső kört a lapátokkal együtt a felénk eső kör síkjába fordította, miközben a kör sugara szükségképpen a lapát hosszával megnövekedett. Tapasztalati úton készült ez a rajz, mert a kört körnek ábrázolja; tehát azt semmiképpen nem torzítja, ugyanakkor a tengelyen a kerék küllőit térbeli helyzetben ábrázolja. Érdekes, hogy a tengely végén levő csapágy rajza már síkba fordított és metszeti jellegű. A malomkövek két koncentrikus körrel való ábrázolása pedig valószínűleg azt jelenti, hogy az egyik a másik fölött van.
A rajzoló célja a működés elvének megmutatása volt, a részletek valódi méreteit illetően képzeletünkre vagyunk utalva.
A vízemelő szerkezet rajza 1225-ben készült és Al-Gazariból származik. A rajz alapján leolvasható a szerkezet működése. A jobboldali csővezetéken bevezetett víz a lefolyónyíláson átjut és meghajtja a lapátszerkezetet, ami fogaskerék-szerű áttétellel és állati erő rásegítésével a felső vízszintes tengelyt forgatja. A tengellyel együtt körbeforgó kanalas lánc egy kis tartályba emeli a vizet.
A működés megértését a rajzoló azzal segítette, hogy az olyan szerkezeti elemeket, melyek nézési irányunkkal párhuzamosak s melyeket ezért a valóságban csak oldalról látnánk, félig, vagy teljesen a rajz síkjába fordította. Így vált lehetővé a lapátkerék, a fogaskerekek és a kanalas lánc biztonságos felismerése. Ezen az arab műszaki rajzon olyan elvet követett a rajzoló, mely szerint minden részletet a legjellemzőbb módon kell lerajzolni, még akkor is, ha az ábrázolás síkjait el kell fordítani. Ez az elv az egyiptomi művészetből ismert ábrázolási módra emlékeztet, ahol hasonló okokkal magyarázható a fejek és vállak ábrázolási síkjainak kapcsolata.
Az 5. ábrán látható rajz 1472-ben, Veronában készült és Roberto Valturio: Elenhus et Index rerum militarium című haditechnikai tárgyú könyvéből származik: A szélkerekes páncélkocsi hajtásának áttételei jól láthatók, mert a rajzoló – bár ügyetlen perspektívában látszati képet kívánt rajzolni. Az oldallapok távolodó alsó és felső egyenese látásunknak megfelelően közelít egymáshoz, míg az alsó felső lap oldalélei távolodnak. Ez utóbbi magyarázata valószínűleg abban keresendő, hogy a páncélkocsi szemközti és oldallapjait hogy minden oldalról egyszerre láthassuk a szerkezetet – félig-meddig síkba terítette a rajzoló.
A 6. ábrán látható kőhajító-gép rajza a göttingeni egyetem könyvtárából származik. A rajz arányai csak közelítően helyesek, de a rajz egy új elv pontos felismeréséről tanúskodik: a távolabbi részek kisebbeknek látszanak a közelieknél. A valóságos formákat látszati kép helyettesíti.
Az ábrázolás egy újabb állomásához érkeztünk, amikor a kép majdnem olyan, mintha ablakon keresztül néznénk a valóságos tárgyat. Ez az elmélet a festészetben is elterjedt Itáliában a XV. században. Pietro del Borgo az ablakelméletből kiindulva, újabb magyarázathoz jutott. Feltételezte, hogy a tárgyak táblákon vannak elhelyezve. Azt próbálta elképzelni, hogy a tárgyakból kiáradó fénysugarak milyen nyomokat hagynak a táblán. Körülbelül ezer évvel tehát a görög geometria megszületése után létrejött a képek és vetítés közötti kapcsolat.
Az ablakelmélet elterjedésével természetessé vált a tér ábrázolása. Ha a rajzoló faállványra szerelt résen át nézte a teret, akkor egy üveglapra rárajzolhatta a színtér körvonalait, amit aztán vászonra lehetett másolni. Az üveglapon nyert körvonal lényegében megegyezik a geometria leírásával, amikor egy pontszerű fényforrásból (a rajzoló szeméből) kiinduló fénysugarak a tárgyat körüljárva áthaladnak az üveglapon.
Paolo Uccello elméletéből kiindulva, olyan elképzelés született, mely szerint embereket, tárgyakat úgy lehet ábrázolni, mintha azok képzeletbeli négyzetrácsos síkon állnának. Ebből az elképzelésből fejlődhetett ki először az axonometria spontán, majd később tudatos alkalmazása.
Szabálytalan formák ábrázolása
Az épületek, tárgyak ábrázolásának problémája mellett a hajózásban felvetődött a szabálytalan alakú tárgyak ábrázolásának kérdése. Ehhez nagy segítséget adott az, hogy 1738-ban egy Bauche nevű térképész a tengerfenék feltérképezését tűzte ki céljául. A térképen a harmadik dimenziót a mért mélységértékek számai jelentették, majd amikor már nagyon zsúfolttá vált a térkép, akkor a közel azonos számértékeket szintvonalakkal kötötték össze.3
Hasonló módszer volt a vízvonalak alkalmazása hajórajzokon.
A rajz 1900 körül keletkezett, de ezt a technikát alkalmazták már sokkal korábban is. A hajókészítésben azokra a görbe vonalakra támaszkodtak, melyek a másik két képen egyenesnek látszottak. (Később ebből az elvből születhetett a metszetek készítése műszaki rajzokon).
Descartes, koordinátageometria
Bár sokféle elmélet keletkezett az ábrázolásban, a geometria fejlődése a görög tudósok működése után csak Descartes korában kapott új lendületet. Descartes (1596–1650) megteremtette a geometria és az algebra kapcsolatát a koordinátageometria bevezetésével. Elsősorban síkbeli problémák leírására törekedett, de az x és y tengely mellett alkalmazott z tengely segítségével síkok leírása is lehetővé vált a térben. A koordinátarendszert már csak egy lépés választotta el képsíkoktól.
Nem sokkal később, 1715-ben kiadott művében Taylor angol matematikus megadta, hogy a geometria alapjait, elveit miként lehet értékesíteni a műszaki rajzolásban.12
Ábrázolás több nézetben
A többnézetű rajzok különböző területeken egymástól függetlenül alakultak ki és fejlődtek. Az építészetben akkor váltak szükségessé a minden részletet tartalmazó tervrajzok, amikor már bonyolultabb épületeket kezdtek építeni. A különböző népeknél más-más időpontokban következett be az a fejlődési szint, amikor az épületek homlokzatát, oldalait külön rajzokon ábrázolták. Eleinte minden nézet külön lapra került, s a nézetek közötti kapcsolatot csak hosszabb vizsgálódás és a feliratok tanulmányozása után lehetett megérteni.
Albrecht Dürer (1471–1528) összefüggő nézeteket alkalmazott, s tanulmányain egy-egy tárgyról három nézetet készített. Sajnos rajzolási elvei nem jutottak el azokhoz, akiknek számára ezek a leggyümölcsözőbbek lehettek volna. A 8. ábrán látható rajzok arról tanúskodnak, hogy Dürer nagy érdeklődéssel fordult a geometriai problémák felé.6
Leonardo da Vinci (1452–1519) hengerlő gépről készített rajza szintén összefüggő nézetekből áll. Érdekes, hogy a művész nem tudott ellenállni a képies hatásoknak és mindkét nézetben alkalmazott mélységi dimenziót.10
Szinte magától értetődik, hogy az ipari forradalom idején a rajzolási technikákat az építészetből vették át. Amedee Francois Frezier építész és hadmérnök, könyveiben találhatjuk az első példákat összefüggő tervrajzok és vetületek alkalmazására 1738 körül.3
Monge, ábrázoló geometria
A műszaki ábrázolás történetében az egyik legérdekesebb könyv Gaspard Monge Ábrázoló geometriája, mely 1795-ben jelent meg. Mivel a műszaki rajz az ábrázoló geometrián alapszik, így a könyvnek jelentős szerepe volt a mai műszaki rajz kialakulásában.
Monge, könyvében abból indult ki, hogy
„Bármilyen tárgy felületét pontok alkotják, ezért az első feladat az, hogy pontot tudjunk térben ábrázolni. Minthogy a térnek nincsenek határai és a tér minden része hasonló, vagyis semmilyen különleges része nincs, ezért nem alkalmas egy pont helyzetének meghatározására.”
„Ahhoz, hogy a pontot a térben ábrázoljuk, a pont helyzetét a tér más, ismert helyzetű tárgyaihoz kell viszonyítani. Mindennapos használatra ezeknek a tárgyaknak a lehető legegyszerűbbeknek és legkönnyebben elképzelhetőknek kell lenniük.”11
Leírta, hogy legegyszerűbb a pont helyzetét a pontnak három egymásra merőleges síktól mért távolságaival megadni, ahogy korábban a koordinátageometriában is tették.
„Az ábrázoló geometriában ezt tovább egyszerűsíthetjük és a kivetítés segítségével három sík alkalmazása helyett elegendőnek találunk két síkot. A pont vetítése egy síkra a pontból a síkra bocsátott merőlegessel definiálható.”11
Monge felismerte, hogy Franciaország csak az ipar fellendítésével válhat rövid időn belül ipari országgá. Meggyőződése volt, hogy az ipari ismereteket azok fontosságának megfelelően oktatni kell. A nemzeti oktatás új tervein Monge-zsaI együtt dolgozott Lavoisier kémikus. Lavoisier-t 1794-ben guillotine-nal kivégezték, de Monge és kollégái: Carnot, Prieur, Fourcroy megvalósították tervüket. Valószínűleg ez volt az első eset, hogy a kormány (Robespierre Közbiztonsági Tanácsa) tudósokat hívott segítségül az oktatásügy megmentésére. 1794-ben létrehozták az École Normale-t, ami tanárképző intézmény volt. Először a tanárokat kívánták megfelelő tudással felvértezni, akik ismereteiket az oktatás során továbbadhatták.
Mivel Monge úgy látta, hogy a műszaki rajz növekvő szerepet játszik a tervezésben, ezért kiharcolta, hogy az ábrázoló geometria az École Normale és az ugyanakkor alapított École Polytechnique tantárgya, s könyve tankönyv legyen.
A könyv magában foglalta a kőfaragás és ácsmesterség bizonyos ismereteit, de foglalkozott a gépek működési elvével is, tehát gépészeti ismeretekkel.
Monge az ábrázoló geometriával utat nyitott a műszaki tudományok tanításának bevezetése felé, melyhez hasonló törekvés akkor nem volt. A tantárgy és a műszaki középiskola gondolata gyorsan terjedt egész Európában.
A vetületi ábrázolás kialakulása hazánkban
A legrégibb magyar nyomok egyike Beregszászi Pál 1822-ben kiadott könyve.2 A testek két nézetben való ábrázolását – valószínűleg Monge ábrázolási rendszerének hatására – Beregszászi Pál így írta le:
„Hogy tehát a testnek formájokat le lehessen rajzolni, szükséges azokat legalább két oldalról nézni. […] Az a rajz, melly a testnek oldalról való nézése szerént tevődik és oldalról való rajznak, fennálló rajznak neveztetik, a testnek magasságát, a másik rajz pedig, melly a testnek felyüről való nézése szerint tevődik és fundamentum rajznak neveztetik, a testnek szélességre és hosszúságra való kiterjedését adja elő.”2
Az ábrázolásnak ezzel a formájával azonban nem volt elégedett, szükségesnek tartotta a vetületi képek árnyékolását is:
„tehát ezen világos és setét részeket, mellyek a dolognak mintegy életet adnak, szükséges kiadni, hogy ez által a testeket másokkal is a magok természetes formájokban képzeltethessük, mert ezek nélkül rajzolataink tsaknem egyformák, lapossak és egymástól megesmérhetetlenek vólnának.”2
Mint látni fogjuk, az Angliában elterjedt axonometrikus rajzokon szintén alkalmaztak árnyékolást a térhatás fokozására. Figyelemreméltó, hogy Beregszászi Pál a vetületi ábrázolás mérettartását előnyösnek tartotta, de felismerte, hogy ezeknek a rajzoknak a megértése, olvasása nehézkes és az elképzelést célszerű valamilyen módon segíteni.
A vetületi rajzok megértését később valamelyest az is segítette, hogy a tárgyakról több nézési irányból készültek nézetek. Szabóky Adolf könyvében már a három képsíkban való ábrázolással találkozhatunk.15
Farish, izometrikus ábrázolás
William Farish, a Cambridge-i egyetem tanára, Monge kortársa volt. Műveit négy kötetben adták ki, melyek közül az utolsó kettő a géptervezéssel és vízgépészeti berendezésekkel foglalkozik. Ezeket a könyveket tartják a mérnökképzés első tankönyveinek.3
Farish előadásaihoz hatalmas szemléltető anyagot gyűjtött össze, melyek kezdetben valóságos gépek, szerkezetek voltak. Módszeréről azt írta:
„A Cambridge-i egyetemen tartott előadásaimon Anglia szinte valamennyi üzemében használatos gépeket is bemutatom. Ezeknek a száma azonban olyan nagy és a gépek olyan sok helyet igényelnek, hogy elhelyezésük szinte megoldhatatlan. Ezért összeállítottam egy olyan rendszert, amely a gépészet alapvető elemeinek készletéből áll, s így a gépek működési elveinek bemutatására használható. Az elemek fémből készültek és belőlük tetszés szerint össze lehet állítani azt a gépet, amit be akarunk mutatni. […] A modellek szétszedhetők, az elemek újra felhasználhatók a következő előadás igényeinek megfelelően.”7
Különböző méretű, megfelelő szilárdságú keretek, tengelyek, kötőelemek, fogaskerekek stb. alkották a készletet.
„Minthogy a modellek csak rövid időre készülnek, nincs állandó alakjuk. Szükségessé vált, hogy a bemutatandó gépeket megrajzoljam, s így a rajzok segítségével tanársegédeim önállóan össze tudták állítani a modelleket.”7
„Készíthettem volna a rajzokat merőleges vetítéssel is, de ez a módszer több problémát vet fel. Az ilyen rajz nem lenne érthető a gyakorlatlan szem számára, s még a rajzolónak is nagyon tökéletlenül mutatja meg azt, ami a legalapvetőbb, a gépek különböző részeinek kapcsolatát. Az ortografikus (merőleges) vetítés előnye a valódi méretek megmutatásában van.”7
„Az ábrázolásnak azt a formáját, ami ennek a tanulmánynak a témája, sokkal jobbnak találtam a gépek bemutatásában. Ezért határoztam el, hogy megvizsgálom általános elveit és alkalmazhatóságát a gyakorlatban.”
„Az izometrikus ábrázolás az egyenes vonalakat, melyek a három alapirányba mutatnak, ugyanolyan léptékben tünteti fel. Az ilyen vonalak által alkotott derékszögek a rajzon 60°-osak, vagy annak pótszögei.”7
Amikor Farish gépeket és mechanizmusokat vizsgált, elsősorban a szerkezeti felépítés és a működés elve érdekelte. Mivel csak általános elvekkel törődött, a rajzolás nem is kapott helyet előadásaiban, teljesen ellentétben Monge-zsal, akinél a tananyagban a rajz volt a fő tantárgy.
Ha Farish gyakorlatiasabb és több energiát fordított volna az izometrikus ábrázolás propagálásába, ahogy Monge tette az ábrázoló geometriával, az izometrikus ábrázolás nagyobb szerepet játszhatott volna a mérnöki munkában, mint ahogy történt.
Műszaki ábrázolás a XIX. század végén Angliában
Mivel az ábrázolás szabályainak tanítása nem kapott helyet az oktatásban, a mesterek továbbra is szakmai titokként adták át utódaiknak rajzolási módszereiket. Így történt, hogy a rajzolás szabályai, megegyezéses jelölései szakmánként különbözőek lettek.
A. W. Cunningham, skóciai tanár 1868-ban könyvet jelentetett meg az ábrázoló geometriáról. A könyv előszavában hangot adott türelmetlenségének, melyet az angolok Monge munkájával kapcsolatos közömbössége váltott ki. Felhívta a figyelmet az ábrázoló geometria fontosságára a technikai oktatásban és kampányt indított a tárgy szisztematikus tanításáért. Az ábrázoló geometria angol változatainak a gyakorlati példák hiánya miatt nem volt sikere, s csak a XX. században kezdték a felsőoktatásban általánosan oktatni a tárgyat.3 Cunningham felismerte, hogy a rajzolásnak fontos szerepe van a mesteremberek munkájában. A XIX. század elején a legtöbb műszaki rajzot mérnökök vagy mesterek készítették. A század közepére azonban megváltozott a helyzet és sokasodni kezdett a műszaki rajzolók tábora. Az ipar fejlődésével még népesebb tábor jött létre, a másolóké. Ebben az időben már nem volt elegendő a rajzokból egy példány és a fénymásolás elterjedése előtt a rajzmásolók végezték a másolást.9
Az Angliában elterjedt ortografikus (merőleges) vetítés szerint függőleges síkra merőleges, 30°-os dőlésű síkot alkalmaztak, majd a felülnézet 45°-os elfordításával új képet szerkesztettek.
E. Davidson 1870-ben kiadott könyve mesterek számára készült. A vetítés alkalmazását mutatja be a kőműves, asztalos és ácsmesterségben, valamint a fémmegmunkálásban. Könyvében teljesen új vonás, hogy nagy figyelmet szentel a szabadkézi rajzolásnak.
„Igen fontos, hogy egy szakember képes legyen felvázolni egy látott tárgyat, vagy le tudja rajzolni azt, amit el akar készíteni – írta az előszóban. Manapság, a nemzetközi kiállítások korában nem lehet túlbecsülni azt a lehetőséget, hogy külföldön vázlatokat készíthetünk szerkezetekről, szerszámokról, vagy egyéb érdekes dolgokról. Más országok rajzolóinak képzése ebből a szempontból színvonalasabb. Hazai és külföldi kiállításokon gyakran lehet látni szakembereket vázlatfüzettel a kezükben, amint adatokat gyűjtenek, vázlatokat készítenek a kiállított tárgyakról. Az ilyen jegyzetek és vázlatok bármilyen elnagyoltak is, nagyon hasznosak.”5
Davidson szakkönyvének ábrái szabadkézi vázlatok, amint a fogbetétes fogaskerék rajzán láthatjuk.
„A fogbetétes fogaskerék fogai fából készülnek és fémgyűrűben rögzítik azokat, míg a fogaskerekek fogai egyben a gyűrű részei és fémből készülnek. A fogbetétes fogaskereket a modern malmokban úgy alkalmazzák, hogy az egyik fogaskerék fogai öntöttvasból, a másiké fából készülnek. Így az együttforgás kevesebb rezgéssel, zajjal és kopással jár. Az ábrán látható fogaskeréknek 48 foga, 6 küllője van.”5
Néhány méretet a rajzon láthatunk, bár a méretmegadás még alig hasonlít a ma alkalmazott rendszerre. Egyes adatok a szöveges leírásban szerepelnek.
Davidson könyvében külön szólt arról, hogy a rajzmásolás korát már túlhaladták és csak akkor tud valaki műszaki rajzot készíteni, ha tudja, hogy mit rajzol, ismeri a részek funkcióját és gyártástechnológiáját. Oktatási módszerként javasolta a „felvételezést”, vagyis, hogy a hallgatók készítsenek vázlatokat gépekről, modellekről és mérés alapján tüntessék fel a méreteket a rajzokon.
Műszaki ábrázolás Amerikában
A II. világháborúban, amikor sok műszaki rajz jutott át az Atlanti-óceánon, a rajzi konvenciók egyik legbosszantóbb különbsége a nézetek elrendezésében volt. Európában a „first angle” (európai) vetítés, Amerikában és Kanadában a „third angle” (amerikai) vetítés terjedt el.
Monge ábrázoló geometriája Európában megoldotta a vetületrendezés problémáját, Angliában azonban nem volt ilyen egyértelmű a helyzet.
Trevithick gőzmozdonyának 1804-ből származó rajzán törekedtek ugyan egy alapvonal megtartására az elől- és oldalnézetben, a nézetek elhelyezése mégsem logikus.
A menetvágógép működésének megértését is elsősorban a szokatlan és következetlen nézetelrendezés nehezíti.
Amerika a XIX. század első feléig iparilag lemaradt Európától, de ezután a fejlődés olyan méreteket öltött, mely csak az angol ipari forradalomhoz hasonlítható. A külföldi látogatók az 1893-as Chicago-i nemzetközi vásáron megdöbbenve ébredtek országaik lemaradására.”3
Mivel a rajzolók a gyakorlatban könnyebbnek találták az amerikai vetítést, ezt használták s egyáltalán nem törődtek az egységes ábrázolás szempontjával. Az oktatásban azonban vita keletkezett a nézetek elrendezéséről. A vitában azt vizsgálták, melyik elrendezést könnyebb rajzolni és, hogy az elrendezések elméletileg hogyan magyarázhatók.
Joshua Rose az európai elrendezést a vetítéssel, míg az amerikai elrendezést a tárgynak a papíron való végig gurításával, lenyomtatásával magyarázta.13 Az utóbbi magyarázat Pietro del Borgo elméletét idézi fel, aki táblán keletkező nyomokról írt.
Hiába találtak elméletet az amerikai vetület-elrendezésre, a kérdés továbbra is nehézségeket okozott az oktatásban. Az ábrázoló geometriában a pontok, vonalak, síkok ábrázolását a Monge-féle vetületi elrendezésben tanították, testek ábrázolásában azonban az amerikai vetítést használták.
Az I. világháború idejére már annyira elterjedt az amerikai vetítés, hogy a szakemberek szükségesnek látták újabb elmélettel igazolni álláspontjukat. Az új magyarázatot az üvegdoboz modell szolgáltatta.
A doboz falain láthatjuk azokat a képeket, melyeket a tárgyról különböző irányokból látunk. A nézetek elrendezése úgy történik, hogy az üvegdobozt felnyitjuk és falait kiterítjük. Az üveg-, illetve plexidoboz alkalmas szemléltető eszköznek bizonyult az oktatásban.
Érdekes az is, hogy ez a modell vezetett el a hat összetartozó képhez, mivel a doboznak hat oldallapja volt. Az angol merőleges vetítés három képet eredményezett és Monge csak két nézetet alkalmazott.
Axonometrikus ábrázolás
Bár a gyakorlatban régebben is rajzoltak képies rajzokat különböző szerkezetekről, az első szerkesztési eljárást Farish publikálta az izometrikus axonometriáról. Módszere azonban nem terjedt el és csak az ipar erőteljes fejlődésével, a XX. század elején fordultak ismét az axonometrikus ábrázolás felé.
Az I. világháborúra készülve Németországban a hadiiparban olyan emberek foglalkoztatására is sor került, akiknek nem volt műszaki előképzettségük. Nehézségeket okozott, hogy ezek az emberek nem értették a vetületi rajzokat. Számukra a képies kép megértése lényegesen könnyebb volt.
Schüssler könyvében Descartes és Monge geometriájából indult ki, s a térben egy pont helyzetét három merőleges távolsággal határozta meg.14
Az „a” ábrán Schüssler módszerét láthatjuk, a „b” ábrán a valódi nagyság meghatározását, mely Schmidt-től származik.
Az amerikaiak az axonometrikus ábrák keletkezésének magyarázatában ismét fel tudták használni az üvegdoboz elméletét.
A vetületi és axonometrikus ábrákkal létrejöttek a műszaki ábrák alapvető típusai. Azért, hogy teljesebb képet kapjunk a műszaki ábrázolás fejlődéséről, a következőkben egy további ábrázolási mód: a műszaki illusztráció kialakulásával, sajátosságaival foglalkozunk.
A műszaki illusztráció kialakulása
A középkorban készített rajzokon a képiesség a szerkezeti elemek általános elrendezésének bemutatását szolgálta.
Érdekes példája a középkori műszaki illusztrációnak a 17. ábrán látható kép, mely Georgius Agricola De re metallica című könyvéből származik 1556-ból.1
A képen egy végtelenített lánchajtást látunk. A vizet a láncszemekre szerelt vödrökkel szállították ki a bányákból. A láncot kézi erővel hajtották, áttételeken keresztül. Mivel mindez valójában a föld alatt volt, a rajzoló a metszetek egy fajtáját, mai kifejezéssel a „kitörést” alkalmazta az egyébként nem látható szerkezet alkatrészeinek megmutatására.
Az alkatrészeket a földön szanaszét heverve egyenként is megfigyelhetjük.
A rajznak ez a része a „robbantott” ábra előde volt. (Robbantott ábrának nevezik a műszaki ábrázolásban az olyan rajzot, amikor egy szerkezet alkatrészeit nem összeszerelve, hanem külön-külön mutatják meg a rajzon, úgy mintha az alkatrészek egy „robbanástól” éppen széjjelrepülnének.) A robbantott ábra kezdetben ilyen rendezetlen volt, s az alkatrészek összeszerelésének módjára csupán az alsó sarokban ülő alak ábrázolásával hívta fel a rajzoló a figyelmet. A rajzon látható jeleket az alkatrészek azonosításában, valamint a leírás hivatkozásaiban használták.
A középkor végén többen foglalkoztak a kor technikai rajzainak összegyűjtésével. A gyűjtemények közül talán legérdekesebbek Leonardo da Vinci jegyzetfüzetei. A jegyzetfüzetekből a vízgépészeti berendezésekkel és gépekkel foglalkozó füzetek joggal híresek, mivel a már ismert szerkezeteken kívül Leonardo da Vinci saját ötleteit is tartalmazzák.10
A 18. ábrán a Codex Atlanticusból láthatunk egy képet, mely a milánói Biblioteca Ambrosiana tulajdona. Ezt az ábrát azért mutatják be ritkán, mert az ábrázolt szerkezet működése elég homályos. A műszaki illusztráció szempontjából azonban érdekes a rajz, mivel a korszerű illusztrációs technika módszereit alkalmazza.
Az ábra baloldalán az összeszerelt súlyhajtású motort láthatjuk, a jobb oldalon pedig a robbantott ábrán már rendezetten szerepelnek az alkatrészek egyenként, az összeszerelés tengelye irányában széthúzva. Érdemes megfigyelni az ügyes térkihasználást, melyet Leonardo da Vinci az egyes alkatrészek fedésével ért el, vigyázva arra, hogy a takarás ne legyen olyan mértékű, hogy az ábrázolás érthetőségét zavarja.
A technikai illusztrációk az oktatási célú, illetve technikai ismereteket közlő írásokban a századok folyamán egyre tisztábbakká váltak. Diderot XVIII. századi Enciklopédiájának illusztrációin a tisztaság részben a rajzolóknak, részben a megváltozott technikának köszönhető, mivel a fametszetekről áttértek a fémmetszetekre.
A technikai illusztráció a XIX. század elején kezdett hanyatlani. A gépek alkatrészei egyre bonyolultabbakká váltak és ezért a gépek ábrázolásához nagy mennyiségű műszaki rajzra volt szükség. Ezek a rajzok azonban csak a műszaki rajzolvasásban jártas szakemberek számára voltak érthetőek.
Az I. világháborúban ismét szükség lett a műszaki illusztrációkra. A puskák összeszereléséhez közérthető ábrákkal illusztrált, könnyen kezelhető kézikönyvet kellett készíteni, mert a műszaki rajzokkal a hadiiparban foglalkoztatott szakképzetlen munkások nem boldogultak. Ebben az időben fejlődött ki a robbantott ábra ma is használatos formája. Ilyen robbantott ábrázolást mutat be a 19. ábra, amely tulajdonképpen inkább axonometrikus árnyékolt rajz, mint perspektivikus kép. A rajz egy 1930-ban kiadott kézikönyvből származik. Az ábrán az angol admiralitás által elfogadott ábrázolási elveket alkalmazták.3 A vonalvastagságok közötti különbségek a XIX. századi ortografikus rajzok árnyékolt vonalaiból származtathatók.
A II. világháború után Amerikában G. Tharrat, a Douglas Aircraft Company keretében figyelemreméltó kísérletet végzett a perspektivikus rajzolással kapcsolatban. A kísérlet során a nagy rajzokat egyszerű és könnyen érthető rajzokra darabolták és a szereléshez szükséges összeállítási sorrendet műszaki illusztrációk formájában, robbantott ábrákon adták meg. A kísérlet során azt tapasztalták, hogy a mechanikai összeszerelések gyorsaságát számottevően javította ez a módszer.16
Ezzel a kísérlettel a modern műszaki illusztráció fejlődése új lendületet kapott. A gyárakban publikációs részlegeket hoztak létre, melyek a termelésben, reklámozásban; kereskedelemben és karbantartásban használatos ábrák készítésével foglalkoznak.
A műszaki rajz mellett a műszaki illusztráció szerepe növekedni kezdett. A műszaki rajzok a tervezést, gyártást és ellenőrzést szolgálják, a műszaki illusztrációkat pedig elsősorban kézikönyvekben, szakkönyvekben, tankönyvekben, műszaki reklámokban, kezelési, karbantartási és használati utasításokban alkalmazzák.
