Teknisen piirustuksen välineet

Teknisen piirustuksen välineet ovat teknisessä piirustuksessa käytettäviä työvälineitä: kyniä, viivoittimia, harppeja ja muita apuvälineitä.

Historiaa

Jo muinaisten egyptiläisten tiedetään käyttäneen puisia kulmaviivaimia. Antiikin Kreikassa käytettiin metallisia piirtimiä ja kaivertimia, suhdeviivaimia ja kolmioviivaimia. Pompejin kaivauksissa löytyi roomalaisten aikoinaan käyttämä, pronssista valmistettu piirustusvälinesarja, joka sisälsi kolmioviivaimen, harppeja ja viivoittimen kanssa käytettävän kynän.
Vaikka erilaisia piirtimiä kehitettiin, sulkakynä säilyi yleisenä teknisen piirustuksen välineenä antiikin ajoilta 1700-luvulle asti. Piirtimenä käytettiin myös norsunluisia tai eebenpuisia kyniä.
Kulmien mittaamiseen käytettiin 1200-luvulta lähtien asteviivaimia, jotka perustuivat ympyräsektorin jakamiseen tasavälein. 1500-luvun loppupuolella matematiikan ja tieteen kehitys vaati myös tarkempia piirustusvälineitä. Säädettävä kulmaviivain kehitettiin jo 1600-luvulla, mutta käyttökelpoinen ruuvikiristeinen versio vasta 1920-luvulla. 
Rakennuspiirustuksissa ortogonaaliprojektio nousi yleiseksi esitystavaksi 1600-luvulla. Samaan aikaan kehitettiin tasaleveää viivaa piirtävä mustepiirrin, vetopiirrin. Piirtimessä oli kaksi kaarevaa metalliterää, joiden väli oli säädettävissä esimerkiksi ruuvin avulla. Muste tiputettiin terien väliin, josta se valui tasaleveänä paperille. Perusmalli säilyi pitkään; se korvautui vähitellen vasta saksalaisten teknisten tussipiirtimien tullessa markkinoille 1930-luvulla.
Piirustusvälineitä kehittelivät yleensä piirtäjät itse, esimerkiksi Leonardo da Vinci, Albrecht Dürer, Nicholas Bion ja George Adams. Teknisten piirustusvälineiden teollinen valmistus alkoi vuonna 1853, jolloin englantilainen William Ford Stanley (1829–1909) perusti piirustusvälineitä valmistavan yrityksen Lontooseen. Vielä tuolloin useat työvaiheet tehtiin kuitenkin käsityönä.
1930-luvulta välineistö kehittyi yhä teknisemmäksi: kehitettiin piirustuskoje sekä siistimpää piirrosjälkeä ja erityisesti tasaista viivanleveyttä piirtävät Rapidograph-tussipiirtimet. Rapidograph-mallisen piirtimen ohella käytettiin kuitenkin pitkään perinteisempiä Grafos-tyyppisiä piirtimiä, joissa eri viivanleveydet saatiin aikaan piirtoterää vaihtamalla. Suomessa Grafosta käytettiin yleisesti ensisijaisena piirustusvälineenä vielä 1970-luvun alussa.
Välineet muuttuivat perinpohjaisesti 1990-luvun aikana, kun tietokoneavusteinen suunnittelu syrjäytti käsinpiirron lähes kokonaan. Tekninen suunnittelu on muuttunut käsin piirtämisestä tietokoneavusteiseksi suunnitteluksi, jossa ei enää ”piirretä” piirustuksia, vaan rakennetaan kohteesta virtuaalinen tuotemalli. Piirustuksia ei välttämättä tuoteta lainkaan, ja mikäli niitä tarvitaan, ne syntyvät osin automaattisesti tietokoneohjelman avulla. Käsin piirtämistä käytetään kuitenkin vielä yleisesti luonnossuunnitteluvaiheessa.

Kynät

Tyypillisiä ja perinteisiä teknisen piirustuksen kyniä ovat lyijy- ja tussipiirtimet.
Lyijykyninä käytetään yleensä lyijypaksuudeltaan vakioituja lyijytäytekyniä niiden jäljen tasapaksuuden vuoksi. Yleiset viivanvahvuudet ovat 0,18 mm, 0,25 mm, 0,5 mm ja 0,7 mm. Kovuus vaihtelee yleisesti HB:stä 2H:hon. Pehmeämpi lyijy antaa paremman kontrastin, mutta kovemmassa on tarkempi jälki. Lyijyjäljen vähäinen kontrasti on ongelmallinen kopioitaessa, mutta uudet, skannaavat kopiotekniikat ovat parantaneet lopputulosta. Paperi- ja muovialustalle on omat lyijylaatunsa.
Useimmiten lopulliset piirustukset piirrettiin tussilla joko kuultopaperille tai muoville. Kynä oli yleensä Rapidograph-tyyppinen tekninen tussipiirrin, tussikynä joka piirtää paksuudeltaan tasaleveää ja tasalaatuista viivaa (niin sanottu terästussi). Kynässä tussisäiliöstä lähtee metalliputki, jonka sisällä on ohut metallineula tai -lanka, sielu. Tussi imeytyy neulan ja putken seinämän väliin, eikä sitä näin ollen tule ulos liikaa. Neulassa on paino, jonka avulla kynää edestakaisin heiluttamalla neula saadaan irti putkesta, ja tussi pääsee juoksemaan. Aiemmin säiliö täytettiin tussipullosta, uudemmissa piirtimissä käytetään tussipatruunaa. 
Jokaiselle viivaleveydelle oli oma piirtimensä. Viivaleveydet ovat standardisoituja: Suomessa yleisimmin käytettiin sarjaa 0,13 mm; 0,18 mm; 0,25 mm; 0,35 mm; 0,50 mm ja 0,70 mm. Myös kuultopaperi- ja muovipiirtoon oli omat piirtimensä, sillä muovialusta vaatii kovempikärkisen piirtimen. Tussipiirtimistä käytetään Suomessa usein yleisimmän tuotemerkin mukaista nimitystä Rotring-tussi. Toimiakseen hyvin erityisesti ohuet tussipiirtimet vaativat säännöllistä huoltoa.

Piirustuslauta

Piirustuslauta on apuväline, piirustusalusta. Laudalle piirustuslehti saadaan kiinnitettyä suoraksi ja liikkumattomaksi sekä asemoitua riittävän tarkasti. Laudalle kiinnitetylle lehdelle piirretään yleensä erilaisia apuviivaimia käyttäen. Piirustuslauta on yleensä kiinnitetty lattiajalustaan, jossa lauta kääntyy eri asentoon ja myös sen korkeus voi olla säädettävä. Pienemmät piirustuslaudat on tarkoitettu pöydän päällä käytettäviksi.

Piirustuskoje

Piirustuskoje on piirustuslautaan kiinnitettävä koje, jossa on säätölaittein liikuteltavat viivaimet. Kojeita on kahta mallia: nivelöityyn varteen perustuva suunnikaskoje ja laudan yläreunan kiskossa liikkuva vaunukoje. Suunnikaskojeen tarkkuus on parempi laudan keskialueella kuin reunoilla; vaunukojeen tarkkuus ei vaihtele. Monissa tapauksissa suunnikaskoje on varustettu vastapainolla, joka keventää kojeen liikuttelua. Vaunukojeessa piirustuspää liukuu laakereiden varassa pystykiskossa, joka puolestaan liukuu piirustuslaudan yläreunassa kulkevassa vaakakiskossa. Kummassakin on liikuteltava piirustuspää, johon viivaimet on kiinnitetty niin, että niiden keskinäinen kulma on säädettävissä.
Piirustuskojeen avulla saadaan paperin eri alueille helposti piirrettyä yhdensuuntaisia viivoja. Viivainten keskinäisen kulman säädön ansiosta saadaan viivoja piirrettyä haluttuun kulmaan. Viivaimia voidaan käyttää myös erillisten erikoisviivainten tai kirjainmallineiden tukena. Viivaimet ovat vaihdettavia, ja niissä voidaan käyttää esimerkiksi suhdeviivainta.
Piirustuskoje on kehitetty piirustuslautaan kiinnitetystä yhdensuuntaisviivaimesta ja pantografista, suhteita kopioivasta piirtimestä.

Viivaimet

Teknisessä piirtämisessä käytettävät viivaimet valmistetaan yleensä polystyreenistä. Viivaimen reunan muotoilua on kahdentyyppistä. Suorareunaista viivainta voidaan käyttää lyijy- ja huopakynätyöskentelyyn. Tussityöskentelyyn käytettävä viivain on varustettava ”tussireunalla”, jossa särmät on uritettu musteen leviämisen estämiseksi.
Teknisen piirron perustyökalu on kolmikulmainen kulmaviivain, joko 90/60/30- tai 90/45/45-kulmamitoituksella. Portaattomasti 0–90 asteeseen säädettävää kulmaviivainta eli säätökolmiota nimitetään usein hauenleuaksi. Hakaviivain on piirustuslaudan reunaan tukeutuva irrallinen suorakulma.
Suhdeviivain eli skaalatikku on kolmiomainen mittaviivain, joka sisältää valmiiksi muunnetut mitat kuudelle eri mittakaavalle. Tyypillinen yhdistelmä esimerkiksi rakennusdetaljointiin on 1:20, 1:50, 1:100, 1:25, 1:75 ja 1:125. Asemakaavatyöhön ja tuumamitoitukselle on omat viivaimensa. Nykyisin skaalatikut valmistetaan muovista tai alumiinista, aiemmin jalopuusta. Samaan tarkoitukseen valmistetaan myös taskukokoista viivainta, jossa taipuisiin muoviliuskoihin on painettu mittakaava-asteikkoja.
Yhdensuuntaisviivain on piirustuslaudalla käytettävä liikuteltava viivain, jonka kulma pysyy samana, jolloin paperin eri puolille saadaan helposti piirrettyä vaakaviivoja. Viivainta käytetään myös kulmaviivainten ja kirjainmallineiden tukena. Viivain on yleensä kiinnitetty piirustuslautaan naruilla. Naruja löysäämällä viivainta voidaan myös kääntää pieneen kulmaan.
Käyrien piirtämiseen käytetään erilaisia ja erikokoisia käyräviivaimia: papukaijaviivainta tai muovattavaa käyräviivainta.

Mallineet

Mallineet sisältävät valmiiksi oikeaan mittakaavaan mitoitettuja reikiä, joiden avulla aikaansaadaan haluttu symboli tai merkki.
Kirjainmallineiden avulla saadaan aikaan tekstiä, sekä numero- ja kirjainmerkkejä. Kaaviot ovat yleensä standardisoitu kirjainmuodoltaan ja kooltaan standardien mukaisille merkistöille (esimerkiksi DIN tai ANSI). Suomessa käytettävä kokosarja on 1,8 mm, 2,5 mm, 3,5 mm, 5,0 mm ja 7,0 millimetriä. Mallineet soveltuvat aivan suurimpia lukuun ottamatta vain tussipiirrintyöskentelyyn.
Ympyröiden ja ympyränkaarten piirtämiseen käytetään ympyrämallineita, jotka sisältävät sopivaan mittakaavaan mitoitettuja reikiä. Mallineita on myös muiden geometristen muotojen, esimerkiksi neliöiden ja ellipsien piirtämistä varten. 
Suunnittelualakohtaisten mallineiden avulla piirretään yleisimpiä piirustussymboleita, esimerkiksi arkkitehtimallineiden avulla voidaan piirtää erikokoisia ovia avautumiskaarineen, rakennusosa- ja laitesymboleita ja kalusteita. Mallineiden avulla voidaan piirtää myös lämmöneristesymbolit.

Luonnospaperi

Silkkipaperimainen läpikuultava paperi eli skissi. Suomessa sitä valmistaa Tervakoski. Paperi rypistyy kostuessaan ja se soveltuu lähinnä lyijy- ja huopakynille. Lyijyjälkeä voi rajoituksin korjailla pyyhekumilla, tussijälkeä ei korjailla.

Paksu luonnospaperi

Voipaperimainen läpikuultava ohut paperi, kutsutaan nimillä terässkissi tai puolikuulto. Eri paksuuksia, pinta voi olla hivenen kiillotettu. Myös tämä rypistyy kostuessaan. Soveltuu lyijy- ja huopakynille, sekä rajoituksin tussipiirrintyöskentelyyn. Lyijyjäljen korjailuun käytetään pyyhekumia, tussijälkeä ei voi korjailla.

Kuultopaperi

Kiillotettu voipaperimainen läpikuultava paksu paperi, joita on eri vahvuuksia. Rypistyy kostuessaan. Soveltuu sekä lyijy- että tussikynille, korjailuun käytetään pyyhekumia tai raapetekniikkaa.

Piirustusmuovi

Läpikuultava muovikalvo, jossa on yleensä harmaa tai ruskeankellertävä pohjasävy. Markkinoilla on useita eri vahvuuksia, tyypillisimmät 0,05; 0,07 ja 0,10 mm. Piirustusmuovia käytetään yleisesti myös kopiointipohjana. Materiaalina käytetään yleisimmin polyesterimuoveja, joskus myös PVC- ja polykarbonaattimuoveja.
Piirustusmuovin etu kuultopaperiin verrattuna on suurempi mekaaninen kestävyys ja mittatarkkuus: muovi ei kuultopaperin tavoin kutistu ja veny ilmankosteuden mukaan. Muovi on myös piiruspintana täysin tasainen, kun taas kuultopaperin pinta on suhteellisen rosoinen. Muovi soveltuu sekä lyijy- että tussikynillä piirtämiseen. Pinta on kuitenkin hyvin kuluttava, joten tussipiirtimissä on oltava kovametallikärki. Tavallinen tussi ei imeydy piirustusmuoviin lainkaan, joten jälki voidaan poistaa helposti pyyhekumilla. Kopiojälki voidaan poistaa raapetekniikalla.

Tussit

Tussit voidaan jakaa kahteen ryhmään: nokitussit ja muovitussit. Nokitusseilla voidaan piirtää papereille ja useimmille piirustusmuoveille. Yleisimmin käytettävä musta nokitussi on veden ja kimröökin kolloidinen seos. Muovitusseja on polyesteripohjille tarkoitettuja syövyttämättömiä, ja harvinaisempia PVC- ja polykarbonaattipohjille tarkoitettuja syövyttäviä tusseja. Syövyttäviä tusseja käytetään lähinnä kartanpiirtämisessä.