Öppen källkod 3D parametrisk CAD-modellering

Komma igång med FreeCAD

FreeCAD är tillgängligt som förkompilerade installationsprogram för Windows, macOS och Linux på sidan för senaste utgåvor. På Linux är det ofta tillgängligt via din distributions paket‑hanterare eller programvarucenter. För utvecklare och avancerade användare stöds byggning från källkod med CMake. Den officiella Developers Handbook ger detaljerade bygginstruktioner. När det är installerat, starta FreeCAD och utforska arbetsbänkarna via verktygsfältet. Python‑konsolen och makrosystemet möjliggör automatisering och anpassning. För lärresurser, besök Komma igång-guiden på FreeCAD‑wikin.

# Ubuntu/Debian
sudo apt install freecad

# macOS (Homebrew)
brew install --cask freecad

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

Parametrisk 3D-modellering med Python API

FreeCAD:s parametriska modelleringsmotor gör det möjligt för användare att definiera objekt med redigerbara parametrar, vilket möjliggör designiterationer genom att helt enkelt justera värden. Python-API:et exponerar hela modelleringsstacken och låter utvecklare skapa komplexa geometrier programmässigt. Genom att använda arbetsbänkarna Part och PartDesign kan du generera primitiva former, utföra boolska operationer, lägga till avrundningar/fasningar och skapa funktioner som pads, fickor och rotationer – allt via Python. Denna funktion är avgörande för generativ design, topologisk optimering och för att integrera CAD med simulerings- eller tillverkningsarbetsflöden. API:et stödjer både objektorienterade och funktionella tillvägagångssätt, vilket gör det lämpligt för skript, makron och fullständiga plugins. Med tillgång till den underliggande OpenCASCADE-kärnan levererar FreeCAD professionella geometriska operationer samtidigt som det behåller användarvänlighet för nybörjare.

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-skissning & ritningsarbetsbänk

FreeCAD inkluderar en robust 2D-skisseringsmiljö integrerad med 3D-modelleringspipeline. Sketcher-arbetsbänken låter användare rita geometriskt begränsade 2D-profiler med linjer, bågar, cirklar och splines. Begränsningar såsom horisontell, vertikal, parallell, vinkelrät och dimensionella begränsningar säkerställer exakt kontroll över skissens geometri. När de är färdiga fungerar dessa skisser som grund för 3D-funktioner som extruderingar, rotationer och loft. Dessutom erbjuder Draft-arbetsbänken verktyg för att skapa 2D-vektortegningar utan begränsningar, idealiska för arkitektoniska planritningar eller tekniska illustrationer. Drawing-arbetsbänken möjliggör generering av ortografiska projektioner, sektioner och annoterade ritningar från 3D-modeller, vilket stödjer ISO-kompatibel teknisk dokumentation med dimensionering, toleranser och materiallistfunktioner.

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()

Monteringsdesign & begränsningslösning

FreeCAD stöder komplex monteringmodellering genom arbetsbänkarna Assembly4 och Assembly3, vilket möjliggör för användare att kombinera flera delar till funktionella mekanismer. Monteringarna byggs med hjälp av begränsningar såsom sammanfallande, parallella, vinkelräta, tangenta och avstånd för att definiera relativa positioner och rörelser mellan komponenter. Lösaren uppdaterar automatiskt monteringen när någon del eller begränsning ändras, vilket säkerställer designintegritet. Denna funktion är avgörande för mekaniska ingenjörsuppgifter som kuggkedjor, länkage och höljesdesign. Monteringarna kan exporteras som STEP-filer för samarbete med andra CAD-system, och rörelsesimulering är möjlig genom integration med externa verktyg som Yade eller anpassade Python-skript. Den parametriska naturen hos FreeCAD säkerställer att förändringar i enskilda delar automatiskt sprids till monteringen, vilket minskar manuella uppdateringar och minimerar fel.

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- & arkitekturmodelleringsverktyg

FreeCAD inkluderar specialiserade verktyg för Building Information Modeling (BIM) och arkitektonisk design genom Arch-arbetsbänken. Användare kan skapa väggar, golv, tak, fönster, dörrar och strukturella element med intuitiva parametriska objekt. Dessa objekt uppdateras automatiskt när deras parametrar ändras, vilket stödjer iterativ design och efterlevnad av byggnormer. Arbetsbänken stödjer IFC (Industry Foundation Classes) import/export, vilket möjliggör interoperabilitet med branschstandard BIM-programvara som Revit och Archicad. Funktioner som platsplanering, energianalysinställning och materialuppskattning gör FreeCAD lämplig för tidig arkitektonisk design och dokumentation. Dessutom integreras Draft- och Sketcher-arbetsbänkarna sömlöst för att skapa precisa planritningar och elevationer, medan Drawing-arbetsbänken genererar byggdokument med kommentarer, dimensioner och scheman.

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()