Modelador CAD 3D Paramétrico de Código Aberto

Começando com o FreeCAD

FreeCAD está disponível como instaladores pré-compilados para Windows, macOS e Linux na página de lançamentos mais recentes. No Linux, costuma estar disponível através do gerenciador de pacotes ou centro de software da sua distribuição. Para desenvolvedores e usuários avançados, a compilação a partir do código-fonte é suportada usando CMake. O Manual do Desenvolvedor oficial fornece instruções detalhadas de compilação. Após a instalação, inicie o FreeCAD e explore as bancadas de trabalho via a barra de ferramentas. O console Python e o sistema de macros permitem automação e personalização. Para recursos de aprendizado, visite o guia Começando na wiki do FreeCAD.

# Ubuntu/Debian
sudo apt install freecad

# macOS (Homebrew)
brew install --cask freecad

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

Modelagem 3D paramétrica com API Python

O motor de modelagem paramétrica do FreeCAD permite que os usuários definam objetos com parâmetros editáveis, possibilitando iterações de design simplesmente ajustando valores. A API Python expõe toda a pilha de modelagem, permitindo que desenvolvedores criem geometrias complexas programaticamente. Usando as bancadas Part e PartDesign, você pode gerar primitivas, realizar operações booleanas, adicionar chanfros/arredondamentos e criar recursos como pads, pockets e revoluções — tudo via Python. Essa capacidade é essencial para design generativo, otimização topológica e integração do CAD com fluxos de trabalho de simulação ou fabricação. A API suporta abordagens orientadas a objetos e funcionais, tornando-a adequada para scripts, macros e plugins completos. Com acesso ao kernel OpenCASCADE subjacente, o FreeCAD oferece operações geométricas de nível profissional mantendo a facilidade de uso para iniciantes.

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()

Estação de trabalho de esboço 2D e desenho

FreeCAD inclui um ambiente robusto de esboço 2D integrado ao pipeline de modelagem 3D. O workbench Sketcher permite que os usuários desenhem perfis 2D com restrições geométricas usando linhas, arcos, círculos e splines. Restrições como horizontal, vertical, paralela, perpendicular e restrições dimensionais garantem controle preciso sobre a geometria do esboço. Uma vez concluídos, esses esboços servem como base para recursos 3D como extrusões, revoluções e lofts. Além disso, o workbench Draft fornece ferramentas para criar desenhos vetoriais 2D sem restrições, ideal para plantas arquitetônicas ou ilustrações técnicas. O workbench Drawing permite a geração de projeções ortográficas, vistas de seção e desenhos anotados a partir de modelos 3D, suportando documentação técnica compatível com ISO, com dimensionamento, tolerâncias e recursos de lista de materiais.

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()

Projeto de montagem e resolução de restrições

FreeCAD suporta modelagem de montagem complexa através das bancadas Assembly4 e Assembly3, permitindo que os usuários combinem várias peças em mecanismos funcionais. As montagens são construídas usando restrições como coincidente, paralela, perpendicular, tangente e de distância para definir posições relativas e movimentos entre os componentes. O solucionador atualiza automaticamente a montagem quando qualquer peça ou restrição é modificada, garantindo a integridade do projeto. Essa capacidade é vital para tarefas de engenharia mecânica como cascatas de engrenagens, articulações e projetos de carcaças. As montagens podem ser exportadas como arquivos STEP para colaboração com outros sistemas CAD, e a simulação de movimento é possível através da integração com ferramentas externas como Yade ou scripts Python personalizados. A natureza paramétrica do FreeCAD garante que alterações em peças individuais se propaguem automaticamente para a montagem, reduzindo atualizações manuais e minimizando erros.

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()

Ferramentas BIM e de modelagem arquitetônica

FreeCAD inclui ferramentas especializadas para Modelagem da Informação da Construção (BIM) e design arquitetônico através da bancada Arch. Os usuários podem criar paredes, pisos, telhados, janelas, portas e elementos estruturais usando objetos paramétricos intuitivos. Esses objetos são atualizados automaticamente quando seus parâmetros mudam, suportando design iterativo e conformidade com códigos de construção. A bancada suporta importação/exportação IFC (Industry Foundation Classes), permitindo interoperabilidade com softwares BIM padrão da indústria como Revit e Archicad. Recursos como planejamento de local, configuração de análise energética e quantificação de materiais tornam o FreeCAD adequado para design arquitetônico e documentação em estágios iniciais. Além disso, as bancadas Draft e Sketcher se integram perfeitamente para criar plantas baixas e elevações precisas, enquanto a bancada Drawing gera documentos de construção com anotações, dimensões e 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()