Отворен код 3D параметричен CAD моделатор

Започване с FreeCAD

FreeCAD е достъпен като предварително компилирани инсталатори за Windows, macOS и Linux на страницата с последните версии. На Linux често е наличен чрез пакетния мениджър или софтуерния център на вашата дистрибуция. За разработчици и напреднали потребители се поддържа компилиране от изходния код с помощта на CMake. Официалното Ръководство за разработчици предоставя подробни инструкции за компилация. След инсталацията стартирайте FreeCAD и разгледайте работните места чрез лентата с инструменти. Конзолата на Python и системата за макроси позволяват автоматизация и персонализиране. За учебни ресурси посетете ръководството Ръководство за започване в уики-то на FreeCAD.

# Ubuntu/Debian
sudo apt install freecad

# macOS (Homebrew)
brew install --cask freecad

# Windows: Download from https://github.com/FreeCAD/FreeCAD/releases/latest

Параметрично 3D моделиране с Python API

Параметричният моделинг двигател на FreeCAD позволява на потребителите да дефинират обекти с редактиращи се параметри, като осигурява итерации в дизайна чрез просто настройване на стойностите. Python API‑то разкрива целия моделинг стек, позволявайки на разработчиците да създават сложни геометрии програмирано. Използвайки работните места Part и PartDesign, можете да генерирате примитиви, да извършвате булеви операции, да добавяте заобляния/фасети и да създавате функции като падове, джобове и въртения — всичко чрез Python. Тази възможност е от съществено значение за генеративен дизайн, топологична оптимизация и интегриране на CAD със симулационни или производствени работни потоци. API‑то поддържа както обектно‑ориентиран, така и функционален подход, което го прави подходящо за скриптиране, макроси и пълноценни плъгини. С достъп до подлежащото ядро OpenCASCADE, FreeCAD предоставя професионални геометрични операции, като същевременно запазва лекотата на използване за начинаещи.

import FreeCAD as App
import Part

# Create document and object
doc = App.newDocument()
cube = doc.addObject("Part::Box", "Cube")
cube.Length = 10
cube.Width = 20
cube.Height = 30
App.ActiveDocument.recompute()

# Modify dimensions later
cube.Length = 15
App.ActiveDocument.recompute()

Работна среда за 2D скициране и чертане

FreeCAD включва мощна 2D скицираща среда, интегрирана с 3D моделния процес. Работната среда Sketcher позволява на потребителите да чертаят геометрично ограничени 2D профили, използвайки линии, дъги, кръгове и сплайни. Ограничения като хоризонтални, вертикални, успоредни, перпендикулярни и размерни осигуряват прецизен контрол върху геометрията на скицата. След завършване тези скици служат като основа за 3D функции като екструзии, въртения и лофтове. Освен това, работната среда Draft предоставя инструменти за създаване на 2D векторни чертежи без ограничения, идеални за архитектурни планове или технически илюстрации. Работната среда Drawing позволява генерирането на ортографски проекции, разрези и анотирани чертежи от 3D модели, поддържайки ISO‑съвместима техническа документация с размери, толериране и функции за списъци на материали.

import FreeCAD as App
import Sketcher
import PartDesign

doc = App.newDocument()
Part = doc.addObject("PartDesign::Body")
Sketch = doc.addObject("Sketcher::SketchObject", "Sketch")
Sketch.Placement = App.Placement(App.Vector(0,0,0), App.Rotation(App.Vector(0,0,1),0))

# Add geometry
Sketch.addGeometry(Part.LineSegment(App.Vector(-10,0,0),App.Vector(10,0,0)),False)
Sketch.addGeometry(Part.LineSegment(App.Vector(10,0,0),App.Vector(10,10,0)),False)
Sketch.addGeometry(Part.LineSegment(App.Vector(10,10,0),App.Vector(-10,10,0)),False)
Sketch.addGeometry(Part.LineSegment(App.Vector(-10,10,0),App.Vector(-10,0,0)),False)

# Add constraints
Sketch.addConstraint(Sketcher.Constraint('Coincident',0,2,1,1))
Sketch.addConstraint(Sketcher.Constraint('Coincident',1,2,2,1))
Sketch.addConstraint(Sketcher.Constraint('Coincident',2,2,3,1))
Sketch.addConstraint(Sketcher.Constraint('Coincident',3,2,0,1))
Sketch.addConstraint(Sketcher.Constraint('Horizontal',0))
Sketch.addConstraint(Sketcher.Constraint('Vertical',1))

# Extrude
Pad = doc.addObject("PartDesign::Pad", "Pad")
Pad.Profile = Sketch
Pad.Length = 5
doc.recompute()

Проектиране на сглобки и решаване на ограничения

FreeCAD поддържа моделиране на сложни съединения чрез работните среди Assembly4 и Assembly3, позволявайки на потребителите да комбинират множество части в функционални механизми. Съединенията се изграждат с помощта на ограничения като съвпадащи, успоредни, перпендикулярни, тангенти и разстояние, за да определят относителните позиции и движения между компонентите. Решателят автоматично актуализира съединението, когато се промени която и да е част или ограничение, осигурявайки целостта на дизайна. Тази възможност е от съществено значение за задачи в механичното инженерство като зъбни предавки, връзки и конструкции на корпуса. Съединенията могат да се експортират като STEP файлове за сътрудничество с други CAD системи, а симулацията на движение е възможна чрез интеграция с външни инструменти като Yade или персонализирани Python скриптове. Параметричната природа на FreeCAD гарантира, че промените в отделните части се разпространяват автоматично към съединението, намалявайки ръчните актуализации и минимизирайки грешките.

import FreeCAD as App
import Assembly4

doc = App.newDocument("Assembly")
# Add parts
Part1 = doc.addObject("Part::Box", "Block1")
Part1.Length, Part1.Width, Part1.Height = 10, 10, 10
Part2 = doc.addObject("Part::Cylinder", "Cylinder1")
Part2.Radius, Part2.Height = 3, 15

# Create assembly
asm = doc.addObject("App::Part", "Assembly")
asm.Type = "Assembly"
asm.addObject(Part1)
asm.addObject(Part2)

# Apply constraint (simplified)
# In practice, use Assembly4's Constraint class for full functionality
App.ActiveDocument.recompute()

Инструменти за BIM и архитектурно моделиране

FreeCAD включва специализирани инструменти за моделиране на информационни сгради (BIM) и архитектурен дизайн чрез работната среда Arch. Потребителите могат да създават стени, подове, покриви, прозорци, врати и структурни елементи, използвайки интуитивни параметрични обекти. Тези обекти се актуализират автоматично, когато техните параметри се променят, подпомагайки итеративния дизайн и спазването на строителните норми. Работната среда поддържа импорт/експорт на IFC (Industry Foundation Classes), осигурявайки съвместимост с индустриално стандартен BIM софтуер като Revit и Archicad. Функции като планиране на обекта, настройка на енергиен анализ и изчисляване на материали правят FreeCAD подходящ за ранни етапи на архитектурен дизайн и документация. Освен това, работните среди Draft и Sketcher се интегрират безпроблемно за създаване на точни планове на етажи и фасади, докато работната среда Drawing генерира строителни документи с анотации, размери и графици.

import FreeCAD as App
import Arch

doc = App.newDocument("Building")
# Create wall
Wall = Arch.makeWall(length=5000, width=200, height=3000)
Wall.Base = Arch.makeSketch([0,0,0], [5000,0,0], [5000,200,0], [0,200,0])

# Create window
Window = Arch.makeWindow(1200, 1500)
Window.Base = Arch.makeSketch([1000,100,0], [2200,100,0], [2200,1600,0], [1000,1600,0])
Window.Host = Wall

App.ActiveDocument.recompute()