Pemodel CAD 3D Parametrik Sumber Terbuka

Mula Menggunakan FreeCAD

FreeCAD tersedia sebagai pemasang pra‑kompilasi untuk Windows, macOS, dan Linux di halaman pelepasan terkini. Pada Linux, biasanya tersedia melalui pengurus pakej atau pusat perisian distribusi anda. Untuk pembangun dan pengguna lanjutan, pembinaan dari sumber disokong menggunakan CMake. Panduan Pembangun rasmi menyediakan arahan pembinaan terperinci. Setelah dipasang, lancarkan FreeCAD dan terokai tempat kerja melalui bar alat. Konsol Python dan sistem makro membolehkan automasi dan penyesuaian. Untuk sumber pembelajaran, lawati panduan Panduan Memulakan di wiki FreeCAD.

# Ubuntu/Debian
sudo apt install freecad

# macOS (Homebrew)
brew install --cask freecad

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

Pemodelan 3D Parametrik dengan API Python

Enjin pemodelan parametrik FreeCAD membolehkan pengguna mendefinisikan objek dengan parameter yang boleh disunting, memudahkan iterasi reka bentuk dengan hanya menyesuaikan nilai. API Python mendedahkan seluruh tumpukan pemodelan, membolehkan pemaju mencipta geometri kompleks secara programatik. Dengan menggunakan tempat kerja Part dan PartDesign, anda boleh menjana primitif, melakukan operasi Boolean, menambah fillet/chamfer, dan mencipta ciri seperti pad, poket, dan revolusi—semua melalui Python. Keupayaan ini penting untuk reka bentuk generatif, pengoptimuman topologi, dan mengintegrasikan CAD dengan aliran kerja simulasi atau pembuatan. API menyokong pendekatan berorientasikan objek dan fungsional, menjadikannya sesuai untuk skrip, makro, dan plugin berfitur penuh. Dengan akses kepada kernel OpenCASCADE yang mendasari, FreeCAD menyediakan operasi geometri kelas profesional sambil mengekalkan kemudahan penggunaan untuk pemula.

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()

Meja Kerja Lakaran & Reka Bentuk 2D

FreeCAD termasuk persekitaran melukis 2D yang kukuh yang terintegrasi dengan aliran kerja pemodelan 3D. Workbench Sketcher membolehkan pengguna melukis profil 2D yang terikat geometri menggunakan garis, busur, bulatan, dan spline. Kekangan seperti mendatar, menegak, selari, tegak lurus, dan kekangan dimensi memastikan kawalan tepat ke atas geometri lakaran. Setelah selesai, lakaran ini menjadi asas untuk ciri 3D seperti ekstrusi, revolusi, dan loft. Selain itu, workbench Draft menyediakan alat untuk membuat lukisan vektor 2D tanpa kekangan, sesuai untuk pelan lantai seni bina atau ilustrasi teknikal. Workbench Drawing membolehkan penjanaan proyeksi ortografik, pandangan bahagian, dan lukisan beranotasi dari model 3D, menyokong dokumentasi teknikal mematuhi ISO dengan ciri dimensi, toleransi, dan senarai bahan.

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()

Reka Bentuk Perhimpunan & Penyelesaian Kekangan

FreeCAD menyokong pemodelan pemasangan kompleks melalui tempat kerja Assembly4 dan Assembly3, membolehkan pengguna menggabungkan pelbagai bahagian menjadi mekanisme berfungsi. Pemasangan dibina menggunakan kekangan seperti coincident, parallel, perpendicular, tangent, dan distance untuk menentukan kedudukan relatif dan pergerakan antara komponen. Penyelesai secara automatik mengemas kini pemasangan apabila mana-mana bahagian atau kekangan diubah, memastikan integriti reka bentuk. Keupayaan ini penting untuk tugas kejuruteraan mekanikal seperti rangka gear, sambungan, dan reka bentuk rumah. Pemasangan boleh dieksport sebagai fail STEP untuk kerjasama dengan sistem CAD lain, dan simulasi pergerakan boleh dilakukan melalui integrasi dengan alat luaran seperti Yade atau skrip Python khusus. Sifat parametrik FreeCAD memastikan bahawa perubahan pada bahagian individu disebarkan secara automatik ke pemasangan, mengurangkan kemas kini manual dan meminimumkan ralat.

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()

Alat BIM & Pemodelan Seni Bina

FreeCAD termasuk alat khusus untuk Pemodelan Maklumat Bangunan (BIM) dan reka bentuk seni bina melalui workbench Arch. Pengguna boleh membuat dinding, lantai, bumbung, tingkap, pintu, dan elemen struktur menggunakan objek parametrik yang intuitif. Objek-objek ini secara automatik dikemas kini apabila parameter mereka berubah, menyokong reka bentuk iteratif dan pematuhan kepada kod bangunan. Workbench ini menyokong import/eksport IFC (Industry Foundation Classes), membolehkan interoperabiliti dengan perisian BIM standard industri seperti Revit dan Archicad. Ciri-ciri seperti perancangan tapak, penetapan analisis tenaga, dan pengambilan bahan menjadikan FreeCAD sesuai untuk reka bentuk seni bina peringkat awal dan dokumentasi. Selain itu, workbench Draft dan Sketcher berintegrasi dengan lancar untuk menghasilkan pelan lantai dan elevasi yang tepat, manakala workbench Drawing menghasilkan dokumen pembinaan dengan anotasi, dimensi, dan jadual.

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()