Nyílt forráskódú 3D paraméteres CAD modellező

A FreeCAD használatának megkezdése

FreeCAD elérhető előre lefordított telepítőként Windows, macOS és Linux rendszerekhez a legújabb kiadások oldalán. Linuxon gyakran elérhető a disztribúció csomagkezelőjén vagy szoftverközpontján keresztül. Fejlesztők és haladó felhasználók számára a forráskódból történő építés támogatott CMake használatával. A hivatalos Fejlesztői kézikönyv részletes építési útmutatót nyújt. A telepítés után indítsa el a FreeCAD-et, és fedezze fel a munkafelületeket az eszköztáron keresztül. A Python konzol és a makrórendszer lehetővé teszi az automatizálást és testreszabást. További tanulási anyagokért látogassa meg a Első lépések útmutatót a FreeCAD wiki-n.

# Ubuntu/Debian
sudo apt install freecad

# macOS (Homebrew)
brew install --cask freecad

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

Paraméteres 3D modellezés Python API-val

A FreeCAD paraméteres modellező motorja lehetővé teszi a felhasználók számára, hogy szerkeszthető paraméterekkel definiálják az objektumokat, így egyszerűen az értékek módosításával végezhetnek tervezési iterációkat. A Python API feltárja a teljes modellezési réteget, lehetővé téve a fejlesztőknek, hogy programozottan hozzanak létre összetett geometriákat. A Part és a PartDesign munkafelületek használatával primitíveket generálhat, Boolean műveleteket végezhet, lekerekítéseket/letöréseket adhat hozzá, és olyan funkciókat hozhat létre, mint a pad-ek, zsebek és forgatások – mindezt Pythonon keresztül. Ez a képesség elengedhetetlen a generatív tervezéshez, a topológiai optimalizáláshoz, valamint a CAD integrálásához szimulációs vagy gyártási munkafolyamatokba. Az API támogatja mind az objektum‑orientált, mind a funkcionális megközelítéseket, így alkalmas szkriptekhez, makrókhoz és teljes körű pluginekhez. Az alapul szolgáló OpenCASCADE kernelhez való hozzáféréssel a FreeCAD professzionális szintű geometriai műveleteket biztosít, miközben a kezdők számára is könnyen használható marad.

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()

2D vázlatkészítés és rajzoló munkafelület

Az FreeCAD egy robusztus 2D-s vázlatkészítő környezetet tartalmaz, amely integrálva van a 3D modellezési folyamatba. A Sketcher munkafelület lehetővé teszi a felhasználók számára, hogy geometriai korlátozásokkal ellátott 2D profilokat rajzoljanak vonalak, ívek, körök és spline‑ok használatával. Olyan korlátozások, mint a vízszintes, függőleges, párhuzamos, merőleges és dimenziókorlátozások biztosítják a vázlatgeometria pontos irányítását. A vázlatok elkészülte után ezek a 3D funkciók, például az extrudálások, forgatások és loftok alapjául szolgálnak. Emellett a Draft munkafelület eszközöket biztosít 2D vektorgrafikák létrehozásához korlátozások nélkül, ami ideális építészeti alaprajzokhoz vagy műszaki illusztrációkhoz. A Drawing munkafelület lehetővé teszi ortográf vetületek, metszeti nézetek és megjegyzésekkel ellátott rajzok generálását 3D modellekből, támogatva az ISO‑szabványoknak megfelelő műszaki dokumentációt méretezéssel, toleranciával és anyagjegyzék funkciókkal.

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()

Összeállítási tervezés és kényszermegoldás

FreeCAD támogatja az összetett összeszerelésmodellezést az Assembly4 és Assembly3 munkafelületeken keresztül, lehetővé téve a felhasználók számára, hogy több alkatrészt funkcionális mechanizmusokká kombináljanak. Az összeszerelések olyan kényszerek használatával épülnek fel, mint a közös, párhuzamos, merőleges, érintő és távolság, amelyek meghatározzák az alkatrészek közötti relatív pozíciókat és mozgásokat. A megoldó automatikusan frissíti az összeszerelést, ha bármely alkatrész vagy kényszer módosul, biztosítva a tervezés integritását. Ez a képesség létfontosságú a gépészmérnöki feladatokhoz, például fogaskerék-megszakításokhoz, összekötőkhöz és háztervekhez. Az összeszerelések STEP fájlként exportálhatók más CAD rendszerekkel való együttműködéshez, és a mozgás szimulációja lehetséges külső eszközök, például a Yade vagy egyedi Python szkriptek integrálásával. A FreeCAD paraméteres jellege biztosítja, hogy az egyes alkatrészek változásai automatikusan terjedjenek az összeszerelésre, csökkentve a kézi frissítéseket és minimalizálva a hibákat.

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()

BIM és építészeti modellező eszközök

A FreeCAD speciális eszközöket tartalmaz az épületinformáció-modellezéshez (BIM) és az építészeti tervezéshez az Arch munkaterületen keresztül. A felhasználók falakat, padlókat, tetőket, ablakokat, ajtókat és szerkezeti elemeket hozhatnak létre intuitív paraméteres objektumok segítségével. Ezek az objektumok automatikusan frissülnek, amikor paramétereik változnak, támogatva az iteratív tervezést és a építési előírásoknak való megfelelést. A munkaterület támogatja az IFC (Industry Foundation Classes) import/export funkciót, lehetővé téve az interoperabilitást iparági szabványú BIM szoftverekkel, mint a Revit és az Archicad. Olyan funkciók, mint a helyszíntervezés, az energiaelemzés beállítása és az anyagkivonatok, a FreeCAD-et alkalmasá teszik a korai szakaszú építészeti tervezéshez és dokumentációhoz. Emellett a Draft és a Sketcher munkaterületek zökkenőmentesen integrálódnak a pontos alaprajzok és emelkedések létrehozásához, míg a Drawing munkaterület építési dokumentumokat generál megjegyzésekkel, méretekkel és ütemezésekkel.

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()