Es folgen einige erste Erfahrungen mit dem kostenlosen CAD-Programm FreeCAD. Ich benötige es vor allem, um meinen 3D-Drucker zu füttern. Soweit nichts anders angegeben ist, beziehe ich mich nicht auf die PreVersion FreeCAD_0.19. (02/2021

Die ersten Schritte

FreeCAD installieren

Zeichnungsprojekte mit Tutorial

  • PDF | FreeCAD | STL | Tutorial: Tubenwickler (ausführlich für Anfänger)
  • PDF | FreeCAD | STL | Tutorial: Schachtel (Sweeping)
  • PDF | FreeCAD | STL | Tutorial: Dreieck für Poolbillard (Sweeping)
  • PDF | FreeCAD | STL | Tutorial: Schraubhülsen (druckbare Gewinde, parametrische Konstruktion mit Spreadsheet)
  • PDF | FreeCAD | STL | Tutorial: Namensschild (zweifarbige Schrift mit Ein-Filament-Drucker)
  • PDF | FreeCAD | STL | Tutorial:

Erste Erfahrungen

  • In AutoCAD musste man gefühlt für jede Linie Anfangs- und Endkoordinaten angeben (Malen nach Zahlen) und beim Übergang zum Inventor war es ein großer Komfortgewinn, als man Bezüge zu anderen Linien und Flächen mit einem Mausklick herstellen konnte. FreeCAD bietet dies auch an, aber wenn ich es nutze, stoße ich so oft an seltsame Probleme, dass mir der Spaß vergangen ist.
    Die Probleme treten nicht auf, wenn man alle Elemente im Koordinatensystem verankert - also kein Skizzenblatt auf eine vorhandene Fläche legen und keine projizierten Geometrien verwenden. Das ist etwas mühsamer und macht weniger Spaß, kann aber mit parametrischer Bemaßung vereinfacht werden und wenn man diese kosnequent anwendet, gewinnt man neue Möglichkeiten. ---ergänzen: Link zu einem Beispiel ----

Arbeitsbereich | Workbench

Hier notiere ich, was mir bei meinen ersten Gehversuchen aufgefallen ist. Die einzige Systematik ist die Sortierung nach Arbeitsbereichen.

Workbench bedeutet wörtlich Werkbank und bezeichnet in FreeCAD einen Arbeitsbereich, mit dem unterschiedliche Aufgaben gelöst werden können

Links und Hinweise:
  • Arbeitsbereiche, die nicht standardmäßig installiert sind, kann man nachinstallieren:
    • Werkzeuge - Addon-Manager - ...
    • Neustart
  • FreeCAD Wiki: Liste der Arbeitsbereiche
  • FreeCAD Wiki: Alphabetische Liste aller Befehle von FreeCAD mit Link zu den Hilfeseiten.
  • Synonyme: Arbeitsbereich | Workbench | Benutzeroberflächenmodus

Arbeitsbereich - Draft | Entwurf

 

Arbeitsbereich - Drawing | Technische Zeichnung (veraltet)

  • Der Arbeitsbereich Drawing wird durch den Arbeitsbereich TechDraw abgelöst und sollte nicht mehr verwendet werden

Arbeitsbereich - Part | Gestaltung von Einzelteilen

Die Arbeitsbereiche Part und Part Design scheinen ähnliche Aufgaben unterschiedlich zu lösen. Um die anfängliche Konfusion nicht zu erhöhen, konzentriere ich mich zunächst auf Part Design.

Links und Hinweise:
  • Youtube: M6 Mutter in FreeCAD 0.19 von 5hpir3 zeigt nebenbei auch das Zusammenspiel zwischen den Arbeitsbereichen Part Design und Part.

Arbeitsbereich - Part Design | Gestaltung von Einzelteilen

PartDesign ist ein Arbeitsbereich, mit dem Bauteile (3D-Modelle Volumenmodelle) modelliert werden.

  • FreeCAD Wiki: Alle Befehle des Arbeitsbereiches PartDesign im Überblick.
  • Grundsätze des Arbeitsbereiches PartDesign:
    • Man kann in einem Körper | Body grundsätzlich nur ein Volumenelement erzeugen! Mehrere getrennte Volumen sind grundsätzlich nicht möglich, auch nicht als Zwischenschritt.
      Ich hatte auch schon Probleme mit zwei Volumenelementen, die sich "nur" berührten. ---- nochmals prüfen !----
  • Additive und subtraktive Werkzeuge:
    • Icon  Icon  Icon  Icon  usw
      Additive Werkzeuge erzeugen einen neue Volumenköper z.B. Aufpolstern.
    • Icon  Icon  Icon  Icon  usw.
      Subtraktive Werkzeuge nehmen Teile von vorhandenem Volumen weg.
  • Aufpolstern, Tasche, Bohrung, Sweeping, Helix, Lofting usw. erzeugen Volumenelemente:
    • Icon  Icon
      • Aufpolstern bzw. Tasche lässt eine Skizze in gerader Richtung wachsen.
      • Additives Beispiel: Zylinder, Prismen usw. wie die Zahnpasta, die man aus der Tube drückt.
      • Subtraktives Beispiel: Taschen, Passfedernuten.
    • Icon  Icon
      • Rotation bzw. Nut dreht eine Skizze um eine Achse.
      • Additives Beispiel: Drehteile aller Art, auch hohl.
      • Subtraktives Beispiel: Nuten, runde Innenkonturen.
      • Synomyne: Rotation, Revolution,
    • Icon
      • Bohrung erzeugt Bohrungen, Gewinde usw.
    • Icon  Icon
      • Pipe führt eine Skizze mit einem Querschnitt entlang eines Pfades in einer anderen Skizze.
      • Additives Beispiel: Kreisring entlang eines gebogenen Pfades wird zum gebogenen Rohr.
      • Subtraktives Beispiel: Kühlkanäle in einem massiven Block.
      • Synomyne: In AutoDESK Inventor heißt die Funktion Sweeping.
    • Icon  Icon
      • Helix verspricht das gleiche wie Pipe für räumliche Spiralen. Bei einfachen Spiralfedern mag das funktionieren, aber für Gewinde ist diese Funktion definitiv nicht geeignet (interner Link → Gewinde
      • Additives Beispiel: Spiralfedern.
      • Subtraktives Beispiel:
      • Synomyne: Helix, Spirale
    • Icon  Icon
      • Loft benötigt mehrere Skizzen mit Querschnitten und erzeugt die 3D-Geometrie durch allmählichen Übergang von einem Querschnitt zum nächsten. Wenn der Pfad des Lofts nicht gerade sein soll, kann zusätzlich eine Skizze mit einem Pfad vorgegeben werden.
      • Additives Beispiel: Rotoren von Windrädern, Löffel.
      • Subtraktives Beispiel:
      • Synomyne:
  • Vervielfältigungswerkzeuge
    • Icon  Icon  Icon  Icon 
      • Transformationswerkzeuge vervielfachen Volumenelemente und ordnen sie in regelmäßigen Mustern an, z.B. Lochbleche, Bohrungen auf Teilkreisen usw.
      • Auch hier gilt die Regel, dass PartsDesign keine getrennten Volumen zulässt, auch nicht als Zwischenschritt.
  • Nachbearbeitungswerkzeuge
    • Icon
      • Abgerundete Kante : Radius | Fillet
    • Icon
      • Abgeschrägte Kante : Fase | Chamfer
    • Icon  Icon 

Arbeitsbereich - Sketcher | Skizzenelemente

Skizzen sind die Grundlage für alle komplexen Volumenelemente. Man skizziert einen Querschnitt und wandelt es dann durch Polstern, Drehen, Sweeping usw. in ein Volumenelement um. Aus den Volumenelementen baut man nach und nach seine Konstruktion auf.

  • FreeCAD Wiki: Arbeitsbereich Skizzierer mit Erklärungen, einer Listen aller Funktionen und Beschränkungen und Links zu detaillierten Beschreibungen.
  • Interner Link: Tutorial Tubenwickler mit einem ausführlichem Beispiel zu Skizzen.
  • Icon  Icon  Icon  Icon  Icon  usw.
    • Mit den Skizzenelement (Linie, Rechteck ..) baut man die Skizze auf.
    • Achten Sie beim Skizzieren auf Beschränkungssymbole (senkrecht, ..) achten, dann muss man weniger nacharbeiten.
    • Jedes Skizzenelement ist zunächst beweglich, man sagt: Es hat Freiheitsgrade. Die Freiheiten sollten beschränkt werden:
  • Icon  Icon  Icon  Icon  Icon  usw.
    • Meist muss man die Punkte, die man beschränken möchte, zuerst anklicken, danach die Funktion wählen. Manchmal geht es auch umgekehrt.
    • Combo-Ansicht - Aufgaben - Meldungen des Lösers → FreeCAD zeigt die Freiheitsgrade und Probleme an.
    • Freiheitsgrade machen Skizzen fehleranfällig → Skizzen so einfach wie möglich halten.
    • Auch sorgfältig erstellte Skizzen bergen noch Überraschungen und ich lasse inzwischen die Finger davon!
      Das Problem scheint zu sein, dass FreeCAD z.B. bei einer Maßänderung die Skizzen neu berechnet und dabei auch für vollständig bestimmte Skizzen völlig neue Lösungen findet. Und das bedeutet, dass man wenigstens Teile der Skizze neu zeichnen muss. Beispiel:
      --- ergänzen ----
    • FreeCAD Wiki: Arbeitsbereich Skizzierer geht ausführlich auf Beschränkungen ein.
  • Icon  Icon  Icon  Icon  Icon 
    • Mit den oben dargestellten Funktionen werden Linien nachbearbeitet.
  • Icon
    Anfängerproblem: Wenn man Skizze nicht schließt, geht oft nichts mehr und man weiß nicht, warum. Deshalb: Combo-Ansicht - Aufgaben - Schließen

 

Arbeitsbereich - Spreadsheet | Tabellenblatt

In einem Spreadsheet oder Tabellenblatt kann man Maße übersichtlich auflisten und in Skizzen oder Modelle einer FreeCAD-Konstruktion übernehmen (→ parametrische Konstruktion). Das Verfahren kostet anfangs Zeit, erleichtert später aber das Ändern von Maßen, z.B. in der Entwicklungsphase oder für Baureihen in verschiedenen Größen.

Links und Hinweise:
  • FreeCAD Wiki: Arbeitsbereich Tabellenkalkulation
  • Youtube: FreeCAD Tutorial Partdesign & Spreadsheet - von anisim Open Source Engineering Software zeigt die vollständig parametrische Konstruktion eines Tisches mit einem Tabellenblatt für alle Einzelteile.
  • Ggü. AutoDESK Inventor hat FreeCAD den Vorteil, dass es keine weitere Excel-Datei benötigt, sondern sehr elegant alles in eine Datei packt. Wie es mit mehreren Einzelteilen und Baugruppen in FreeCAD aussieht, weiß ich noch nicht.
  • Interner Link: Schraubhülse zeigt die Anwendung von Spreadsheets für parametrische Konstruktion. Notizen zur Übernahmen in die Seite Schraubhülse
  • Funktionen:
    • Zellen haben einen Inhalt, z.B. 5[mm], und einen Alias, z.B. Radius1. Über den (Zell-)Alias kann der (Zell-)Inhalt in eine Skizze oä. übertragen werden; z.B. gibt man statt des Maßes 5[mm] den folgenden Bezug (=)spreadsheet.Radius1 ein. Mit dem = öffnet man bei der Maßeingabe den Formelmodus, in der Formel selbst darf das = nicht vorhanden sein. Wenn man das Maß 5[mm] in der Tabelle ändert, wird die Änderung in der Skizze o.ä. übernommen.
      Ein Alias muss eindeutig sein, darf also nicht mehrmals vorkommen. Zellen, denen ein Alias zugewiesen ist, werden automatisch gelb hinterlegt.
    • Zellinhalte werden über die Zellenadresse eingebunden, z.B. =2*C2 (Großschreibung!) oder =(C2-1)*C5*cos(30°). Die Adresse muss eingetippt werden.
    • Zellinhalte können mit Copy&Paste (Ctrl-C; Ctrl-V) einzeln übertragen werden. Zellbezüge werden RELATIV angepasst. Der Zellalias wird nicht übertragen, das wäre auch nicht sinnvoll, da er nicht 2x auftreten darf.
  • Synonyme: Spreadsheet | Tabellenkalkulation | Tabellenblatt

Arbeitsbereich - Tech Draw | Technische Zeichnungen

Links und Hinweise:
  • FreeCAD Wiki: Arbeitsbereich Technisches Zeichnen.
  • Arbeitsbereich - TechDraw
  • Icon (Neues Zeichnungsblatt aus einer Vorlage erstellen)
    oder
    Menuleiste: Neues Zeichnungsblatt aus einer Vorlage erstellen - A4 Portrait (Beispiel)
  • Ansicht einfügen: Combo-Ansicht - Modell - gewünschte Ansicht markieren - Arbeitsbereich TechDraw - Menuleiste - Fügt eine Ansicht ein
  • Maßstab ändern: Combo-Ansicht - Modell - View -- Eigenschaft - Scale: gewünschten Maßstab eingeben
  • Zeichnung bemaßen wie in Skizze
  • Bemaßung formatieren: Doppelklick auf das Maß - Format Specifer: %.xf (x=0..100) ist die Anzahl der Kommastellen
  • Textfelder im Schriftfeld ändern: RMK auf Blattfläche - Rahmen umschalten - LMK auf bunt markierte Textfelder - gewünschten Text eintippen.
  • Textfeld einfügen: Arbeitsbereich TechDraw - Menuleiste - Anmerkung einfügen
    RMK auf Blattfläche - Rahmen umschalten - Textfeld verschieben
    Details -> https://wiki.freecadweb.org/TechDraw_Annotation/de
  • Man kann Linien und/oder Flächen markieren und dazwischen eine waage- oder senkrechte Mittellinie einzeichnen. Man kann auch 4 und mehr Linien/Flächen kennzeichnen, dann ergibt es eine Mittellinie über allen.
  • Linienart und Linienbreite kann man noch einstellen, den Linienstil aber nicht -> Strichpunktlinien sehen grausam aus.
  • Wie löscht man Mittellinien? Im Moment lösche ich sie 5x, davon wird 4x zu viel gelöscht.

Konstruktive Elemente

Gewinde

Text auf Körper prägen

Fehlermeldungen in FreeCAD

Eingabefehler: Failed to validate broken face

  • Status: gelöst
  • Die Skizze, der extrudiert, rotiert .. werden soll, enthält keinen geschlossenen Linienzug.
  • Der geschlossene Linienzug enthält Konstruktionslinien

Meldung über die Transformation: 18 Transformationen überschneiden die Basis nicht
Transformation failed


Fehlermeldung
  • Status: gelöst
  • Die Fehlermeldung tritt auf beim Versuch, ein Sechseck ohne Zusammenhang zu transformieren.
  • Fehlerursache: Vermutlich hängt es mit der Manie von FreeCAD zusammen, dass Volumen zusammenhängend sein müssen.
  • Lösung: Ich habe die Sechsecke auf ein 'Blech' (flaches Pad) gesetzt, das ich am Ende der Konstruktion per SubtractivePad wieder entferne.

Problemlösung

Error: result ist not a solid

  • Befehl: Sweeping und Helix
    Der Fehler ist aufgetreten beim Versuch, ein Gewindeprofil auf einen Bolzen zu schneiden.
  • Fehlerursache: Sweeping und Helix haben so viele Einschränkungen/Probleme, dass sie für Gewinde schlicht nicht brauchbar sind.
  • Details und Lösungsversuche findet man im guten FreeCAD Tutorium: Gewinde für Schrauben.

Eingabefehler: Unsupported sub-shape type

Pad: result has multiple solid

  • Wann trat der Fehler auf?
    Billard-Dreieck: Skizze auf eine vorhandene Fläche kann nicht aufgepolstert werden.
  • Hintergrund:
    Es scheint in FreeCAD eine Regel geben, dass in Part Design ein Teil nicht zwei getrennte Volumina auftreten dürfen. Dabei wollte ich ein Volumen an ein anderes anbauen, sodass nach meiner Auffassung kein zweites getrenntes Volumen entstehen sollte.
  • Lösung:
    Ich habe die Skizze so gelegt, dass sich die Teilvolumina nicht nur berührten, sondern überschnitten.

<Exception> Failed to validate broken face

Eingabefehler ToposDS::Face

Eingabefehler TopoDS_Buider::Add (sic!)

  • Fehler tritt auf bei Fase | Chamfer
    Ich hatte ein Element mit Fasen nachträglich vereinfacht, sodass einige Fasen wegfielen. Das merkt FreeCAD offensichtlich nicht von alleine und zeigt sogar die alte Form an, wenn man doppelklickt auf Combo-Ansicht - Aufgaben - Fillet parameters - Edge123.
  • Suchmaschinenanfrage "freecad TopoDS_Buider::Add" = erfolglos
  • Combo-Ansicht - Modell - RMK: Fillet - Objekt neu berechnen = erfolglos
  • Alle Kanten | Edge löschen in: Combo-Ansicht - Aufgaben - Fillet parameters - Edge...
    und neu vergeben.
  • Bewertung: Nicht befriedigend

Eingabefehler Index out of bound

Sketcher::SketchObject / Sketchxxx: Links go out of the allowed scope

Combo-Ansicht - Skizzennummer

Wo findet man die Nummer der Skizze (sketchxxx)?

  • Die Fehlermeldung erscheint in Ansicht - Panele - Ausgabefenster .
  • xxx steht für die Nummer der Skizze. Wenn man die Skizze umbenannt hat, erfährt man ihre Nummer in den Eigenschaften des übergeordneten Elements: Combo-Ansicht - Modell - Element - Eigenschaft: Sketch Based - Profile - Wert: Sketchxxx
  • Lösung: Die Skizze wurde nicht verwendet und gelöscht, die Fehlermeldung trat nicht mehr auf.

Maßliche Beschränkung - Invalid property specification

  • Die Fehlermeldung erscheint, als im Teil Schubladeneinlage in der Skizze des Pfades das Maß für die Rundung der äußeren Kante ersetze. R5 statt R6 ergibt noch keine Fehlermeldung, erst später entdecke ich eine Warnung bei einer nachgeordneten Rundung | Fillet. Als ich R5 durch ebenfalls den Wert 5mm aus dem eingebetteten Spreadsheet ersetze, erfolgt die Fehlermeldung.
  • freecad "invalid property specification" ergibt in Suchmaschinen einige Links auf Programmcode - nützt mir nix.
  • Fehlersuche: Die Warnung der nachgeordneten Rundung | Fillet verschwindet, nachdem ich den Radius dieser Rundung verringert habe. Am o.g. Fehler ändert sich nichts.
  • Fehlersuche: Deutliche Vergrößerung des Radius im Spreadsheet auf 10 mm → keine Änderung.
  • Fehlersuche: Neuer Parameter mit anderem Namen im Spreadsheet auf 10 mm → keine Änderung.
  • Maßnahme: Ich bleibe bei R5 ohne Parameter aus dem Spreadsheet.

Notizen