T9 M - Ansichten eines Werkstücks
T9 M - Ansichten eines Werkstücks
T9 M - Ansichten eines Werkstücks
Einleitung
Ein Werkstück ist dreidimensional. Eine technische Zeichnung zeigt seine Form trotzdem eindeutig auf einer ebenen Fläche. Dafür werden orthogonale Ansichten verwendet: Du blickst jeweils senkrecht auf eine Projektionsfläche.
Dein Ziel: Du kannst ein Werkstück drehen, die geforderte Ansicht erkennen, Ansichten richtig anordnen, fehlende Kanten ergänzen und aus zwei Ansichten eine dritte entwickeln. Du vergleichst außerdem Handzeichnung und digitales 3D-Modell.
Beobachtungsauftrag: Stelle Dir vor, das Werkstück liegt in einem durchsichtigen Projektionskasten. Verfolge eine sichtbare Kante gedanklich bis zur Projektionsfläche.
Bildungsplanbezug Baden-Württemberg
Der Bildungsplan Technik der Sekundarstufe I nennt technische Zeichnungen als wichtiges Mittel der technischen Kommunikation. Auf M-Niveau sollen Lernende normorientierte technische Zeichnungen nutzen und erstellen, darunter Dreitafelprojektion und Parallelprojektion; auch CAD gehört dazu.
Bildungsplan Technik Sekundarstufe I Baden-Württemberg
Landesbildungsserver Baden-Württemberg: Technisches Zeichnen
Fachbegriffe auf einen Blick
| Fachbegriff | Kurze Erklärung |
|---|---|
| Vorderansicht | Blick senkrecht auf die Hauptseite des Werkstücks. |
| Seitenansicht | Blick senkrecht von einer festgelegten Seite. In diesem aiMOOC gilt ohne Zusatz: Blick von links. |
| Draufsicht | Blick senkrecht von oben. |
| Projektionsrichtung | Richtung, aus der Du auf das Werkstück blickst. |
| Kante | Linie, an der zwei Flächen des Werkstücks zusammentreffen. |
| verdeckte Kante | Kante, die aus der gewählten Blickrichtung hinter einer Fläche liegt. |
| orthogonal | Rechtwinklig. Die Projektionsstrahlen treffen senkrecht auf die Projektionsfläche. |
| Dreitafelprojektion | Darstellung eines Körpers in Vorderansicht, Seitenansicht und Draufsicht. |
Die drei Ansichten: Welche Maße gehören zusammen?
| Ansicht | zeigt | gemeinsames Maß |
|---|---|---|
| Vorderansicht | Breite und Höhe | Breite stimmt mit der Draufsicht überein. |
| Draufsicht | Breite und Tiefe | Tiefe stimmt mit der Seitenansicht überein. |
| Seitenansicht | Tiefe und Höhe | Höhe stimmt mit der Vorderansicht überein. |
Merksatz: Vorderansicht ↔ Draufsicht teilen die Breite. Vorderansicht ↔ Seitenansicht teilen die Höhe. Draufsicht ↔ Seitenansicht teilen die Tiefe.
3D-Labor: drehen, stoppen, Ansicht erzeugen
Arbeitsweise bei jedem Modell: Drehe zuerst frei. Stoppe dann exakt vorne, oben oder links. Skizziere nur die Kanten, die aus dieser Richtung gebraucht werden. Prüfe danach die gemeinsame Breite, Höhe oder Tiefe.
Datei:Cube.stl 3D-Modell 1 – Würfel: Drehe das Modell. Beobachte, wann aus dem räumlichen Eindruck in der Vorderansicht ein Quadrat wird. Miss gedanklich Breite und Höhe.
Datei:Cube wireframe.stl 3D-Modell 2 – Drahtwürfel: Markiere beim Blick von vorne, welche Kanten deckungsgleich aufeinander projiziert werden.
Datei:Truncated cube.stl 3D-Modell 3 – gestutzter Würfel: Finde die Ansicht, in der die abgeschrägten Flächen am deutlichsten werden. Begründe Deine Wahl.
Datei:Augmented cube.stl 3D-Modell 4 – zusammengesetzter Körper: Vergleiche Vorderansicht und Draufsicht. Welche Konturen ändern sich trotz gleicher Projektionsregel?
Datei:Diminished cube.stl 3D-Modell 5 – veränderter Würfel: Suche eine Projektionsrichtung, in der eine Formänderung fast verschwindet. Erkläre, warum mehrere Ansichten nötig sind.
Datei:250qcube.stl 3D-Modell 6 – unterteilter Würfel: Zähle nicht die kleinen Würfel. Untersuche stattdessen Außenkontur, sichtbare Kanten und mögliche verdeckte Kanten.
Interaktiver Ansichtswechsel
Modell A – Vorder-, Seiten- und Draufsicht direkt vergleichen
Auftrag: Drehe den Körper. Stoppe nacheinander in drei orthogonalen Richtungen. Vergleiche die Kontur mit den 2D-Ansichten.
Modell B – Würfelgebäude
Auftrag: Sage die Vorder-, Seiten- und Draufsicht zuerst voraus. Drehe erst danach zur Kontrolle.
Modell C – aus Ansichten einen 3D-Körper entwickeln
Auftrag: Nutze zwei Ansichten als Bedingungen. Verändere den Körper so, dass beide passen. Prüfe danach die dritte Ansicht.
Modell D – orthogonale Projektionen untersuchen
Auftrag: Beobachte, welche Kanten beim Wechsel der Projektionsrichtung sichtbar, deckungsgleich oder verdeckt werden.
Modell E – Projektionsarten vergleichen
Auftrag: Vergleiche orthogonale und perspektivische Darstellung. Achte besonders auf parallele Kanten und scheinbare Größenänderungen.
Modell F – Dreitafelprojektion mit veränderbarem Körper
Auftrag: Verändere die Tiefe. Beobachte sofort, welche Ansichten sich ändern und welche Maße gleich bleiben.
Modell G – weiterer 3D-Orthogonalblick
Auftrag: Drehe frei und stelle anschließend möglichst genau einen orthogonalen Blick ein. Vergleiche die Wirkung mit einer perspektivischen Schrägansicht.
So entsteht eine orthogonale Ansicht
Schritt 1: Wähle die Projektionsrichtung.
Schritt 2: Denke parallele Projektionsstrahlen vom Werkstück zur Zeichenebene.
Schritt 3: Diese Strahlen treffen die Ebene im rechten Winkel.
Schritt 4: Übertrage die sichtbare Kontur und die benötigten Kanten.
Schritt 5: Kennzeichne nötige verdeckte Kanten als Strichlinien.
Schritt 6: Prüfe die Maße gegen die benachbarten Ansichten.
Bildlegende: Projektionsstrahlen übertragen die Form auf rechtwinklig zueinander stehende Ebenen.
Animierte Projektion: vom Raum zur Zeichenebene
Phase 1 – Körper im Projektionskasten
Phase 2 – Projektion auf die Ebenen
Phase 3 – Ebenen werden aufgeklappt
Phase 4 – Ansichten liegen in einer Ebene
Simulationsauftrag: Spiele die vier Phasen rückwärts im Kopf ab. Zeige mit dem Finger, welche Kante des Körpers zu welcher Linie in der Zeichnung wird.
Anordnung der Ansichten
In diesem aiMOOC wird die in Deutschland übliche Projektionsmethode 1 verwendet. Die Draufsicht liegt unter der Vorderansicht. Eine Seitenansicht von links liegt rechts neben der Vorderansicht.
Vergleichsauftrag: Die Grafik zeigt zwei Konventionen. Markiere die Variante der ersten Winkelprojektion und finde den Unterschied zur dritten Winkelprojektion.
Prüfungsregel: Verlasse Dich nicht nur auf die Position. Prüfe immer die angegebene Projektionsrichtung.
Perspektive ist nicht Ansicht
Eine perspektivische Darstellung wirkt räumlich. Eine orthogonale Ansicht ist für technische Informationen besser geeignet, weil die Projektionsrichtung festgelegt ist und keine perspektivische Verkürzung entsteht.
Fehlerfinden: Wenn parallele Kanten in einer Darstellung scheinbar aufeinander zulaufen, ist das ein Hinweis auf Perspektive und nicht auf eine reine orthogonale Ansicht.
Kanten richtig darstellen
Sichtbare Kante: durchgezogene Linie.
Verdeckte Kante: schmale Strichlinie, wenn sie für die eindeutige Formdarstellung benötigt wird.
Kontur: äußere sichtbare Begrenzung der Ansicht.
Arbeitsstrategie: Zeichne zuerst die Außenkontur. Ergänze danach sichtbare Innenkanten. Prüfe zum Schluss verdeckte Kanten.
Ansichten zuordnen
Nutze drei Fragen:
- Breite prüfen: Welche beiden Ansichten besitzen dieselbe Breite?
- Höhe prüfen: Welche beiden Ansichten besitzen dieselbe Höhe?
- Tiefe prüfen: Welche beiden Ansichten besitzen dieselbe Tiefe?
Technische Begründung: Eine richtige Zuordnung muss nicht nur ähnlich aussehen. Die gemeinsamen Maße und die Lage charakteristischer Kanten müssen zusammenpassen.
Eine fehlende Kante ergänzen
Methode Kante verfolgen: Suche die betreffende Kante zuerst in einer anderen Ansicht. Bestimme dort Anfang und Ende. Projiziere diese Lage mit dünnen Hilfslinien in die unvollständige Ansicht. Entscheide dann: sichtbar oder verdeckt?
Selbstkontrolle: Eine ergänzte Kante darf keine widersprüchlichen Maße erzeugen. Sie muss in mindestens einer weiteren Ansicht geometrisch erklärbar sein.
Aus zwei Ansichten die dritte entwickeln
Beispielstrategie:
- Gemeinsame Maße: Lies aus Vorder- und Draufsicht die gemeinsame Breite ab.
- Höhe übertragen: Die Höhe kommt aus der Vorderansicht.
- Tiefe übertragen: Die Tiefe kommt aus der Draufsicht.
- Hilfslinien nutzen: Projiziere Kantenlagen rechtwinklig; bei Bedarf überträgst Du Tiefen mit einer 45-Grad-Hilfslinie.
- Linienart prüfen: Entscheide für jede Kante, ob sie sichtbar oder verdeckt ist.
Wichtig: Zwei Ansichten können bei manchen Körpern noch mehrere 3D-Formen zulassen. Dann muss die dritte Ansicht die Mehrdeutigkeit auflösen.
Medienlabor: beobachten, markieren, messen, simulieren, Fehler finden
Beobachten: Welche Form erkennst Du im 3D-Körper wieder?
Markieren: Verfolge eine Ecke durch alle drei Ansichten.
Messen: Vergleiche gemeinsame Breite, Höhe und Tiefe.
Simulieren: Decke eine Ansicht ab und rekonstruiere sie aus den beiden anderen.
Fehler finden: Vertausche gedanklich zwei Ansichten. Welche Maßbeziehung passt dann nicht mehr?
Video: Dreitafelprojektion sehen und prüfen
Videoauftrag: Stoppe an einer Stelle mit drei Ansichten. Benenne Projektionsrichtung und gemeinsame Maße, bevor Du weiter abspielst.
Vergleichsauftrag: Notiere drei Gemeinsamkeiten zwischen der Erklärung im Video und den Regeln dieses aiMOOCs. Prüfe besonders Front-, Top- und Side-View.
Zeichnung und digitales Modell vergleichen
| Technische Zeichnung | Digitales 3D-Modell |
|---|---|
| feste, normorientierte Ansichten | frei drehbar |
| Maße und Kanten systematisch prüfbar | räumliche Form schnell erfassbar |
| keine perspektivische Verzerrung in orthogonalen Ansichten | kann perspektivisch oder orthogonal angezeigt werden |
| günstig für Fertigung und Prüfung | günstig für Konstruktion, Simulation und Ansichtswechsel |
Technische Entscheidung: Nutze das 3D-Modell, um die Form zu verstehen. Nutze die normorientierte Zeichnung, um Form, Maße und Kanten eindeutig zu kommunizieren. Bei CAD-erzeugten Ansichten prüfst Du trotzdem Projektionsrichtung, Anordnung, Maßbeziehungen und Linienarten.
Prüfungsstrategie: in 60 Sekunden starten
1. Pfeil oder Blickrichtung finden.
2. Vorder-, Seiten- oder Draufsicht benennen.
3. Außenkontur skizzieren.
4. gemeinsame Maße übertragen.
5. Innenkanten ergänzen.
6. verdeckte Kanten prüfen.
7. mit den anderen Ansichten gegenprüfen.
Prüfungsstation A: geforderte Ansicht erzeugen
Datei:Truncated cube.stl Aufgabe: Drehe den Körper so, dass Du eine klare Hauptansicht findest. Erzeuge danach eine orthogonale Vorderansicht als Handskizze.
Hilfe: Beginne mit der äußeren Kontur. Frage dann: Welche Kanten liegen direkt hinter einer Fläche?
Lösungsweg: Projektiere jede charakteristische Ecke senkrecht in die Zeichenebene. Verbinde nur die Kanten, die aus der gewählten Richtung tatsächlich zusammengehören. Prüfe anschließend Symmetrie und gemeinsame Maße.
Prüfungsstation B: fehlende Ansicht ergänzen
Aufgabe: Nutze Vorder- und Draufsicht. Entwickle daraus die Seitenansicht. Kontrolliere erst danach am 3D-Modell.
Hilfe: Die Seitenansicht übernimmt die Höhe aus der Vorderansicht und die Tiefe aus der Draufsicht.
Lösungsweg: Übertrage zuerst alle Höhen. Übertrage dann alle Tiefen. Verbinde passende Eckpunkte. Ergänze zum Schluss verdeckte Kanten.
Prüfungsstation C: fehlende Kanten finden
Datei:Cube wireframe.stl Aufgabe: Stelle Dir vor, nur Vorderansicht und Seitenansicht seien gezeichnet. Welche Kanten könnten in der Draufsicht fehlen? Begründe jede Ergänzung.
Selbstkontrolle: Jede ergänzte Linie muss zu einer realen Kante oder Kontur des 3D-Körpers gehören. Reine Hilfslinien werden nicht Teil der fertigen Ansicht.
Prüfungsstation D: Zeichnung gegen 3D-Modell prüfen
Aufgabe: Sage eine Ansicht voraus, ohne zu drehen. Drehe anschließend exakt in die geforderte Richtung. Markiere jeden Unterschied zwischen Deiner Skizze und dem Modell.
Fehleranalyse: Ordne jeden Fehler einer Ursache zu: falsche Projektionsrichtung, falsches gemeinsames Maß, fehlende Kante, falsche Linienart oder gespiegelte Seitenansicht.
Fachlich begründete technische Entscheidungen
Hauptansicht wählen: Nimm möglichst die Ansicht, die Form und Funktion klar zeigt und wenige verdeckte Kanten erzeugt.
Zusätzliche Ansicht verwenden: Wenn zwei Ansichten die Form nicht eindeutig beschreiben, ist eine weitere Ansicht sinnvoll.
Verdeckte Kante zeichnen: Wenn sie für das Verständnis der Form nötig ist, wird sie als Strichlinie dargestellt.
CAD-Ansicht prüfen: Eine automatisch erzeugte Ansicht ist nur dann brauchbar, wenn Orientierung, Projektionsmethode und Linienarten stimmen.
Sicher arbeiten
Dieser aiMOOC konzentriert sich auf Zeichnen, Modelle und digitale Simulation. Praktische Werkstattarbeit erfolgt nur nach schulischer Unterweisung, unter Aufsicht und mit erforderlicher Schutzausrüstung. Gefährliche Maschinen oder Netzspannung werden nicht eigenständig benutzt. Elektrische Versuche – falls sie in einem anderen Unterrichtszusammenhang vorkommen – nur mit freigegebenen Komponenten und sicherer Kleinspannung.
Interaktive Aufgaben
Quiz: Teste Dein Wissen
Was bedeutet orthogonale Projektion? (Die Projektionsstrahlen treffen senkrecht auf die Projektionsfläche) (!Die Kanten werden perspektivisch verkürzt) (!Das Werkstück wird immer schräg betrachtet) (!Nur verdeckte Kanten werden gezeichnet)
Welche Größen zeigt die Vorderansicht direkt? (Breite und Höhe) (!Breite und Tiefe) (!Tiefe und Höhe) (!Nur die Tiefe)
Welche Größen zeigt die Draufsicht direkt? (Breite und Tiefe) (!Breite und Höhe) (!Tiefe und Höhe) (!Nur die Höhe)
Welche Größen zeigt die Seitenansicht direkt? (Tiefe und Höhe) (!Breite und Höhe) (!Breite und Tiefe) (!Nur die Breite)
Wie wird eine benötigte verdeckte Kante dargestellt? (Als Strichlinie) (!Als Freihandlinie) (!Als Maßlinie) (!Als Schraffur)
Was muss zwischen Vorderansicht und Draufsicht übereinstimmen? (Die Breite) (!Die Höhe) (!Nur die Linienart) (!Die Projektionsfläche)
Was hilft beim Entwickeln der Seitenansicht aus Vorderansicht und Draufsicht? (Höhe aus der Vorderansicht und Tiefe aus der Draufsicht übertragen) (!Nur die Außenkontur der Vorderansicht kopieren) (!Die Draufsicht spiegeln und als Seitenansicht verwenden) (!Alle verdeckten Kanten weglassen)
Wo liegt bei der hier verwendeten Projektionsmethode die Draufsicht? (Unter der Vorderansicht) (!Über der Vorderansicht) (!Immer rechts neben der Seitenansicht) (!An einer beliebigen Stelle)
Was ist beim Vergleich von CAD-Modell und technischer Zeichnung besonders zu prüfen? (Projektionsrichtung Anordnung Maßbeziehungen und Linienarten) (!Nur die Farbe des Modells) (!Nur die Dateigröße) (!Nur die Perspektive des Bildschirms)
Woran erkennst Du einen Widerspruch zwischen zwei Ansichten? (Ein gemeinsames Maß oder eine Kantenlage passt nicht zusammen) (!Beide Ansichten besitzen schwarze Linien) (!Eine Ansicht steht unter der anderen) (!Das Werkstück hat mehr als vier Kanten)
Memory
| Vorderansicht | Blick von vorn |
| Draufsicht | Blick von oben |
| Seitenansicht | Blick von der Seite |
| Projektionsrichtung | festgelegte Blickrichtung |
| Volllinie | sichtbare Begrenzung |
| Strichlinie | unsichtbare Begrenzung |
| Orthogonalprojektion | rechtwinklige Abbildung |
| Dreitafelbild | drei zusammengehörige Ansichten |
Drag and Drop
| Ordne die richtigen Begriffe zu. | Thema |
|---|---|
| Vorderansicht | Breite und Höhe |
| Draufsicht | Breite und Tiefe |
| Seitenansicht | Tiefe und Höhe |
| Volllinie | sichtbare Kante |
| Strichlinie | verdeckte Kante |
Kreuzworträtsel
| Orthogonal | Wie heißt eine Projektion mit senkrechter Projektionsrichtung? |
| Vorderansicht | Welche Ansicht zeigt Breite und Höhe? |
| Draufsicht | Welche Ansicht zeigt Breite und Tiefe? |
| Seitenansicht | Welche Ansicht zeigt Tiefe und Höhe? |
| Strichlinie | Welche Linienart kennzeichnet eine verdeckte Kante? |
| Projektion | Wie heißt die Übertragung eines räumlichen Körpers auf eine Ebene? |
LearningApps
Lückentext
Offene Aufgaben
Leicht
- Ansichtensuche: Wähle einen ungefähr quaderförmigen Alltagsgegenstand. Skizziere Vorderansicht, Draufsicht und Seitenansicht ohne Perspektive. Beschrifte die Projektionsrichtungen.
- Kanten markieren: Nutze ein ungefährliches Modell aus Bauklötzen oder Karton. Markiere mit ablösbaren Klebepunkten drei Kanten und verfolge sie durch alle Ansichten.
- Digital drehen: Öffne eines der 3D-Modelle dieses aiMOOCs. Erstelle drei Screenshots aus orthogonalen Richtungen und beschrifte Vorderansicht, Seitenansicht und Draufsicht.
- Fehlerprotokoll: Zeichne absichtlich eine falsche Ansicht. Tausche sie mit einer Partnerperson und lasse Projektionsfehler, Maßfehler und Linienfehler markieren.
Standard
- Dritte Ansicht entwickeln: Zeichne für ein einfaches Werkstück Vorderansicht und Draufsicht vor. Entwickle daraus die Seitenansicht und dokumentiere Deinen Lösungsweg.
- Verdeckte Kanten: Entwirf einen Quader mit Nut oder Durchbruch als ungefährliches Papier- oder CAD-Modell. Entscheide in jeder Ansicht, welche Kanten sichtbar und welche verdeckt sind.
- Zeichnung gegen Modell: Erzeuge in einem CAD- oder GeoGebra-Modell drei Ansichten und zeichne dieselben Ansichten von Hand. Vergleiche Abweichungen systematisch.
- Interview Technik: Befrage eine Fachkraft aus Ausbildung, Schule oder Betrieb dazu, warum technische Zeichnungen trotz 3D-CAD weiterhin wichtig sind. Fasse die Aussagen fachsprachlich zusammen.
Schwer
- Prüfungsaufgabe entwickeln: Konstruiere ein Werkstück, bei dem zwei Ansichten vorgegeben und eine dritte ergänzt werden muss. Erstelle Musterlösung, Hilfestufen und Fehleranalyse.
- Hauptansicht begründen: Erzeuge mindestens drei mögliche Vorderansichten desselben digitalen Modells. Entscheide fachlich begründet, welche als Hauptansicht am klarsten ist.
- Mehrdeutigkeit untersuchen: Finde zwei unterschiedliche 3D-Körper, die in einer bestimmten Ansicht gleich aussehen. Zeige, welche zusätzliche Ansicht die Mehrdeutigkeit auflöst.
- Werkstattbezug untersuchen: Untersuche unter schulischer Aufsicht eine vorhandene Fertigungszeichnung oder ein ungefährliches Werkstück. Vergleiche Zeichnung und Realität, ohne Maschinen zu bedienen. Dokumentiere Formmerkmale und Kanten.
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Lernkontrolle
- Transfer Werkstück: Ein Werkstück besitzt in Vorder- und Draufsicht dieselbe Breite, aber Deine Seitenansicht ist höher als die Vorderansicht. Erkläre den Fehler und beschreibe die Korrektur.
- Technische Entscheidung: Entscheide bei einem Werkstück mit tiefer Nut, ob eine zusätzliche Ansicht sinnvoll ist. Begründe mit Eindeutigkeit und verdeckten Kanten.
- Rekonstruktion: Entwickle aus zwei selbst gewählten Ansichten eines einfachen Körpers eine dritte Ansicht. Begründe jeden Kantenverlauf durch Bezug auf eine der Ausgangsansichten.
- Fehlerdiagnose CAD: Ein CAD-System erzeugt eine Seitenansicht, die spiegelverkehrt zu Deiner Handskizze ist. Prüfe mögliche Ursachen und beschreibe ein Verfahren zur eindeutigen Kontrolle.
- Vergleich Darstellung: Erkläre an einem Beispiel, warum eine perspektivische 3D-Darstellung für das räumliche Verständnis hilfreich, für die maßbezogene Fertigungsinformation aber nicht ausreichend ist.
- Prüfungsnaher Entwurf: Erhalte eine isometrische Darstellung eines Werkstücks von der Lehrkraft. Erzeuge die geforderte orthogonale Ansicht und ergänze nötige verdeckte Kanten. Begründe Deine Linienarten.
Lernnachweis
Für einen Lernnachweis zu diesem Thema ist wichtig:
- Fachbegriffe: Vorderansicht, Seitenansicht, Draufsicht, Projektionsrichtung, Kante und verdeckte Kante sicher verwenden.
- Orthogonalprojektion: erklären, wie ein 3D-Körper senkrecht auf eine Projektionsfläche abgebildet wird.
- Ansichten anordnen: die im Unterricht festgelegte Projektionsmethode korrekt anwenden.
- Maßbeziehungen: Breite, Höhe und Tiefe zwischen den Ansichten fehlerfrei übertragen.
- Kanten ergänzen: sichtbare und verdeckte Kanten unterscheiden und fehlende Kanten begründet eintragen.
- Dritte Ansicht: aus zwei Ansichten eine dritte entwickeln und den Lösungsweg nachvollziehbar darstellen.
- Modellvergleich: eine technische Zeichnung mit einem digitalen Modell vergleichen und Abweichungen fachlich erklären.
- Prüfungsleistung: aus einem Werkstück die geforderte Ansicht erzeugen oder eine fehlende Ansicht ergänzen.
OERs zum Thema
Wikimedia Commons: First angle projection
Wikimedia Commons: Views in technical drawings
Wikipedia: Ansicht in technischen Zeichnungen
Verknüpfte Lernbereiche