Modelador CAD 3D paramétrico de código abierto

Comenzando con FreeCAD

FreeCAD está disponible como instaladores precompilados para Windows, macOS y Linux en la página de últimas versiones. En Linux, a menudo está disponible a través del gestor de paquetes o centro de software de tu distribución. Para desarrolladores y usuarios avanzados, la compilación desde el código fuente es compatible usando CMake. El Manual del Desarrollador oficial proporciona instrucciones detalladas de compilación. Una vez instalado, inicia FreeCAD y explora los bancos de trabajo mediante la barra de herramientas. La consola de Python y el sistema de macros permiten automatización y personalización. Para recursos de aprendizaje, visita la guía Guía de inicio en la wiki de FreeCAD.

# Ubuntu/Debian
sudo apt install freecad

# macOS (Homebrew)
brew install --cask freecad

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

Modelado 3D paramétrico con la API de Python

El motor de modelado paramétrico de FreeCAD permite a los usuarios definir objetos con parámetros editables, habilitando iteraciones de diseño simplemente ajustando valores. La API de Python expone toda la pila de modelado, permitiendo a los desarrolladores crear geometrías complejas programáticamente. Usando los bancos de trabajo Part y PartDesign, puedes generar primitivas, realizar operaciones booleanas, añadir chaflanes/redondeos y crear características como pads, pockets y revoluciones, todo mediante Python. Esta capacidad es esencial para el diseño generativo, la optimización topológica y la integración de CAD con flujos de trabajo de simulación o fabricación. La API soporta tanto enfoques orientados a objetos como funcionales, lo que la hace adecuada para scripts, macros y complementos completos. Con acceso al kernel subyacente OpenCASCADE, FreeCAD ofrece operaciones geométricas de nivel profesional manteniendo la facilidad de uso para principiantes.

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()

Entorno de bocetos y dibujo 2D

FreeCAD incluye un robusto entorno de bocetos 2D integrado con la cadena de modelado 3D. El banco de trabajo Sketcher permite a los usuarios dibujar perfiles 2D con restricciones geométricas usando líneas, arcos, círculos y splines. Restricciones como horizontal, vertical, paralela, perpendicular y restricciones dimensionales garantizan un control preciso sobre la geometría del boceto. Una vez completados, estos bocetos sirven como base para características 3D como extrusiones, revoluciones y lofts. Además, el banco de trabajo Draft proporciona herramientas para crear dibujos vectoriales 2D sin restricciones, ideal para planos de planta arquitectónicos o ilustraciones técnicas. El banco de trabajo Drawing permite la generación de proyecciones ortográficas, vistas de sección y dibujos anotados a partir de modelos 3D, apoyando documentación técnica conforme a ISO con dimensionado, tolerancias y funciones de lista de materiales.

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()

Diseño de ensamblajes y resolución de restricciones

FreeCAD admite el modelado de ensamblajes complejos a través de los bancos de trabajo Assembly4 y Assembly3, lo que permite a los usuarios combinar múltiples piezas en mecanismos funcionales. Los ensamblajes se construyen utilizando restricciones como coincidente, paralela, perpendicular, tangente y de distancia para definir posiciones y movimientos relativos entre los componentes. El solucionador actualiza automáticamente el ensamblaje cuando se modifica cualquier pieza o restricción, garantizando la integridad del diseño. Esta capacidad es vital para tareas de ingeniería mecánica como trenes de engranajes, enlaces y diseños de carcasas. Los ensamblajes pueden exportarse como archivos STEP para la colaboración con otros sistemas CAD, y la simulación de movimiento es posible mediante la integración con herramientas externas como Yade o scripts personalizados de Python. La naturaleza paramétrica de FreeCAD asegura que los cambios en piezas individuales se propaguen automáticamente al ensamblaje, reduciendo actualizaciones manuales y minimizando errores.

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()

Herramientas BIM y de modelado arquitectónico

FreeCAD incluye herramientas especializadas para la Modelación de Información de Construcción (BIM) y el diseño arquitectónico a través del banco de trabajo Arch. Los usuarios pueden crear paredes, pisos, techos, ventanas, puertas y elementos estructurales utilizando objetos paramétricos intuitivos. Estos objetos se actualizan automáticamente cuando sus parámetros cambian, apoyando el diseño iterativo y el cumplimiento de los códigos de construcción. El banco de trabajo soporta la importación/exportación de IFC (Industry Foundation Classes), lo que permite la interoperabilidad con software BIM estándar de la industria como Revit y Archicad. Funciones como la planificación del sitio, la configuración del análisis energético y los cálculos de materiales hacen que FreeCAD sea adecuado para el diseño arquitectónico y la documentación en etapas tempranas. Además, los bancos de trabajo Draft y Sketcher se integran sin problemas para crear planos de planta y elevaciones precisas, mientras que el banco de trabajo Drawing genera documentos de construcción con anotaciones, dimensiones y cronogramas.

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()