Arch panel tutorial/it

Questo è un cross-post (duplicato) del tutorial originariamente scritto per Open-Source Ecology.

Presentazione di FreeCAD


FreeCAD è un modellatore 3D parametrico. La modellazione parametrica consente di modificare facilmente il proprio progetto andando all'indietro nella storia del modello e cambiando i suoi parametri. FreeCAD è open source (licenza LGPL) e molto modulare, permette estensioni molto avanzate e la personalizzazione, specialmente grazie al suo intenso uso del linguaggio Python.


 * Sito Web di FreeCAD: http://www.freecadweb.org/?lang=it
 * Wiki della documentazione di FreeCAD: http://www.freecadweb.org/wiki/index.php?title=Main_Page/it
 * Gli ambienti di lavoro di FreeCAD: http://www.freecadweb.org/wiki/index.php?title=Workbench_Concept/it
 * Forum di FreeCAD: http://forum.freecadweb.org/
 * Iniziare con FreeCAD: http://www.freecadweb.org/wiki/index.php?title=Getting_started/it
 * Tutorial di Architettura: http://www.freecadweb.org/wiki/index.php?title=Arch_tutorial/it

Installare FreeCAD
È possibile installare l'ultima versione stabile (ad oggi, maggio 2015, la versione 0.15) o una versione di sviluppo (attualmente la 0.16). In realtà, le versioni di sviluppo di FreeCAD sono solitamente abbastanza stabili, e si è fortemente incoraggiati a provare una versione di sviluppo, se c'è un motivo specifico per non farlo. Dato che lo sviluppo di FreeCAD è abbastanza veloce, e se si sta scaricando manualmente, bisogna controllare di tanto in tanto e reinstallarlo o aggiornarlo per beneficiare di tutti i miglioramenti.


 * Su Windows: Scaricare la versione più recente per la propria versione di Windows (32 o 64bit) da https://github.com/FreeCAD/FreeCAD/releases. Fare doppio clic sul file per installare.
 * Su Mac OS: Scaricare la versione più recente da https://github.com/FreeCAD/FreeCAD/releases. Fare doppio clic sul file per installare.
 * Su Ubuntu: In genere la versione di FreeCAD fornita da Ubuntu è superata, perciò si consiglia di utilizzare al suo posto il PPA mantenuto dalla comunità FreeCAD. Per installare, aprire l'applicazione “Software Sources” di Ubuntu, e aggiungere alle sorgenti del software i ppa:freecad-maintainers/freecad-stable per la versione stabile, o il ppa:freecad-maintainers/freecad-daily per la versione di sviluppo.
 * Su altre piattaforme: Sulla maggior parte delle distribuzioni principali di Linux (Debian, Fedora, ecc), FreeCAD è incluso nei repository software ufficiali. Potrebbe però non essere sempre la versione più aggiornata. Se la versione necessaria non è disponibile, l'unica opzione è quella di compilare FreeCAD da soli (le istruzioni sono sul sito di FreeCAD)

Contenuti opzionali aggiuntivi

 * Abilitare l'importazione e l'esportazione IFC: Per importare ed esportare i progetti nel formato di file IFC, FreeCAD si basa sull'importatore IfcOpenShell, che è necessario installare separatamente da http://ifcopenshell.org/python.html. Accertrsi di scegliere una versione basata su una versione di python2.7 che sia la stessa versione di python utilizzata da FreeCAD.
 * Ambiente Drawing dimensioning: Un ambiente di lavoro aggiuntivo per FreeCAD, che offre molti strumenti utili per aggiungere quote e annotazioni ai fogli di disegno 2D di FreeCAD: https://github.com/hamish2014/FreeCAD_drawing_dimensioning (le istruzioni di installazione sono nella pagina web)
 * Ambiente Assembly2: Un ambiente di lavoro aggiuntivo per FreeCAD, che offre una serie di strumenti di base per l'assemblaggio: https://github.com/hamish2014/FreeCAD_assembly2 (le istruzioni di installazione sono nella pagina web)

Suggerimenti per un avvio rapido
La raccolta di tutorial disponibili sul wiki di FreeCAD è ancora molto scarsa. Tuttavia, molti membri della comunità di FreeCAD utilizzano YouTube per pubblicare dei video tutorial. Ricercate i contenuti correlati a FreeCAD su youtube, che è certamente la migliore fonte di materiale didattico.

FreeCAD è un'applicazione molto tecnica, e la sua curva di apprendimento può essere ripida. Fate affidamento sulle esercitazioni, sul wiki della documentazione e non esitate a fare domande sul forum se incontrate un problema specifico. Le domande che sono enunciate chiaramente di solito ricevono delle risposte molto veloci ed estese.

Un elenco molto approssimativo di cose che si devono sapere

 * L'interfaccia FreeCAD è divisa in ambienti. Gli ambienti da lavoro sono semplicemente delle raccolte di strumenti (i pulsanti della barra degli strumenti e i menu) che, di solito, sono raggruppati per un determinato compito. Quando si passa ad un nuovo ambiente di lavoro, l'interfaccia mostra gli strumenti di questo nuovo ambiente. Ma il contenuto del documento 3D non cambia. Si sta ancora lavorando sullo stesso documento, e sugli stessi oggetti.


 * FreeCAD è ancora in fase di sviluppo, ci sono ancora molti bug, ed a volte l'applicazione potrebbe bloccarsi. Salvare spesso, e abilitare il backup dei file in Modifica → Preferenze → Documento


 * In FreeCAD la maggior parte degli oggetti sono parametrici. Significa che loro geometria viene creata automaticamente da una serie di parametri. Questi parametri sono sempre modificabili nella finestra delle proprietà. Sono sempre divisi tra i parametri che influenzano la sola geometria (scheda Dati) ed i parametri che interessano solo la visualizzazione dell'oggetto (scheda Vista). Gli oggetti creati con altre applicazioni, e importati in FreeCAD, di solito non sono definiti da parametri, quindi non sono modificabili.


 * Diversi ambienti di lavoro (PartDesign e Arch) sono fatti per funzionare solo con oggetti solidi, e si rifiutano di lavorare su oggetti che non sono solidi. Come regola cercare quindi di lavorare sempre con oggetti solidi.


 * Anche se FreeCAD può importare e lavorare con gli oggetti mesh (ambiente Mesh), esso è sostanzialmente progettato per funzionare con un tipo di oggetti più avanzato chiamato BREP, che viene utilizzato dalla maggior parte dei suoi ambienti (Parte, PartDesign, Draft, Sketcher, Arch). Durante l'importazione di file basati su mesh (.dae, .orb, .stl ...) di solito è necessario convertire questi oggetti in BREP prima di poterli usare per fare qualcosa di interessante. Comunque i formati di file basati su solidi (.step, .iges), al momento dell'importazione in FreeCAD, producono direttamente gli oggetti BREP. Anche i formati 2D (.dxf, svg) producono dei contenuti BREP.


 * FreeCAD ha diversi modi, o modalità, di utilizzare i tasti del mouse. Queste modalità possono essere impostate nelle preferenze o modificate al volo con un clic destro sullo sfondo della vista 3D. Essi sono descritti in http://www.freecadweb.org/wiki/index.php?title=Mouse_Model/it. I modi più adatti per il lavoro CAD sono CAD o Gestures.

Esercizio: modellare un pannello del tetto
Per mostrare un tipico flusso di lavoro in FreeCAD, cerchiamo di modellare un pannello del tetto come descritto in http://opensourceecology.org/wiki/MicroHouse_4_Roof_-_Module_-_Build_Instructions. Per fare questo, iniziamo disegnando i vari pezzi in uno schizzo 2D vincolato, poi ci vantaggeremo dello speciale oggetto Finestra di Arch, che è in grado di costruire oggetti 3D complessi da uno schizzo 2D contenente i contorni di vari pezzi. Infine, dato che quello che ci serve non è una finestra, ma un pannello del tetto, ci basterà semplicemente convertire il nostro oggetto Finestra in un altro tipo di oggetto Arch.

1. Open FreeCAD, then set your preferred units to “imperial”
In menu Edit → Preferences → General → Units

2. Switch to the sketcher workbench and create a new sketch in the XY plane.


Usually, unless there is a specific reason not to do so,you'll always want to start drawing your 2D sketches on the ground plane, around the (0,0) origin point. Then, it is the 3D object generated from that, that will be moved/rotated into position.

3. Draw two rectangles. On each of them, place a vertical constraint of 16 ft and an horizontal constraint of 2 in.


Don't worry about the dimensions your pieces have when you draw them, the constraints will resize them accordingly. To add a dimension constraint (vertical or horizontal), you can either select a line, or two points (with CTRL pressed).

4. Once your two rectangles have the correct size, place a vertical constraint of 0 in between their corner points, and a horizontal constraint of 4 ft.


This ensures that our two rectangles are correctly positioned in relatin to each other.

5. Add the two additional 2 in x 6 in pieces


Add two more rectangles and repeat the process. Note that in the example above, we didn't specify the length of these pieces, but rather placed a distance constraint between their extremities and the long vertical pieces, and we let a small gap of 0.05 inches between them. This is because if we make the rectangles touch each other, FreeCAD might deduce the loops wrongly, and we might get strange results with the Arch window tool. This little trick ensures that each rectangle will be recognized as an independent loop by the Arch window tool.

6. Add the corner reinforcement pieces


Same thing. Make them 6 inches wide, and separated them from other rectangles by 0.05 inches.

=== 7. Draw 7 intermediary reinforcement pieces, set their width to 2 inches, and constrain their left and right endpoints at 0.05 inches of the vertical rectangles (or at 0 inch of the endpoints of the other horizontal rectangles) ===



Depending on your system, FreeCAD might begin to be slow to process new constraints. This is the disadvantage of using constrained objects, they quickly swallow up a lot of system resources. You must always consider if you absolutely need them. You can also delete constraints when they have done their job. These dimensions won't be fixed anymore, but unless you move the pieces around, they won't change. If needed, you can aslo always re-add constraints later.

8. Calculate the spacing between the 7 reinforcement pieces and set vertical constraints between them.
In our case, our total length is 192 inches, minus the two end pieces (2 x 2 inches) and the two corner reinforcements (2 x 6 inches), = 192 – (4 + 12) = 176. Removing the 7 reinforcement pieces ( 7 x 2 ) = 162. Divinding this by 8 gives us the space between each reinforcement: 20.25.



9. Obtaining a fully constrained sketcher
On the right panel, you can see the message “2 degrees of freedom”. This means that our sketch is not fully constrained (it still has two “ways” of being deformed). This is because, although no piece of it can now move in relation to the others, the whole sketch can still move vertically and horizontally. To prevent this, we can simply take one of its corner points, select the origin point of the grid (where the green and red axes intersect) and press the Point Constraint button. This turns our sketch green, meaning it is fully constrained, no part of it can move anymore.



This is actually not absolutely necessary. But it is always better to keep track of the exact position of objects (we are now certain that our corner is at the (0,0) point). In case something goes wrong later, or we need to figure out the position of an object built upon this sketch, this will be useful.

We can now press the “close” button and our base sketch is built:



10. Switch to the Arch workbench and, with the sketch selected, press the “window” button
Our sketch has now vanished and one of its rectangles has been extruded slightly into a solid piece:



Although this seems wrong, it is simply because the Arch Window tool has created a default piece from the biggest loop it could find in the base sketch. We will fix that soon. Also, notice take note that the sketch has not disappeared, it has simply been turned off and “swallowed” by its new parent object. You can still find it in the tree view, by expanding the window object, and turn its display on/off by pressing the SPACE key.

11. Edit the window components by double-clicking it in the tree view


When double-clicking the window, its base sketch becomes visible again, and we get its edit interface: At the left, a list of the loops found in the base sketch, at the right the solid pieces built on it.

Begin with removing the “Default” piece.

Then, select the first loop (Wire0). It will highlight in the 3D view. Press the “Add” button to create a new piece from it. Give it a name, make sure the correct wire is set, and give it a 6 inches extrusion. The offset should stay 0 since we want it placed “on the ground”.

The “Type” value will be used to attribute materials to the window (not implemented yet), so you can currently leave to “Frame”.



Then press the “Create component” button. Sometimes FreeCAD fails to guess correctly the direction of the extrusion, and you must therefore edit your component and change the 6 inches value by -6 inches.

Repeat this for all the needed pieces:



When closing the edit panel we obtain the object above. Note that by default, window objects are represented semi-transparent. Since this will actually not be a window, we can just turn that off by setting its Transparency value to 0 in its View properties.

12. Add the cover panel
We now have our panel frame, but not the base panel itself. To do that, the best way is to open our base sketch, and add a new rectangle. Remember though to not make any of the corners of that rectangle coincident to corners of other rectangles, in order not to confuse our window object, which might require us to redo the whole series of components if the order of the loops would change.

We can therefore constrain this new rectangle 0.05 inches inside the perimeter. This will require us to place 4 new constraints.

We can then edit our window again, and add new components. We can see that a new Wire has been found. This time, we will use it to add a 8mm polycarbonate panel (note that you can mix units without problems in FreeCAD, and write “8mm” as the thickness, even if you are working in inches). We will also give it an offset of 0.05 inches, so it is slightly offsetted from the frame, just for consistency, as all the parts of our object have that offest between them.



We can now create another component based on the same Wire, in order to place another panel on top of our frame. This time, we will give it an offset of 6.05 inches. Our panel is finally complete:



13. Turn the window into another type of Arch component
This is not really necessary at the moment, but it might become important later when we export or work to other construction-oriented applications, for example via IFC, we don't want our panel to be identified as a window.

The Arch workbench of FreeCAD provides an easy way to handle that, which is that any object type can always become another, by being the base of another type. In this case, let's turn our window into a Panel object, simply by selecting the window and pressing the Panel tool.



Notice that the color of the resulting panel has changed, that is because materials support in FreeCAD and the Arch module is still incomplete. When it is finished, this will be properly handled.

14. Duplicating the panel
Our panel can then be duplicated and copied over in several ways, for example by using copy/paste. But a more interesting way is to use the Draft Clone tool (also present on the Arch workbench, like all other Draft tools). The Clone tool keeps the relationship between the base object and its clone, so any modification to the base object will reflect in all its clones.



In the current development version of FreeCAD, clones of Arch objects are now Arch objects themselves too.

15. Rotating and positioning the panels.
While the assembly workbench of FreeCAD is not ready yet, we need to position our pieces manually, either by manipulating their Placement property, or by using the Draft Move and Rotate tools, which are actually only visual ways to modify the Placement of objects.

Both Draft Rotate and Move tools make use of the Draft Snapping system. Different snapping positions (endpoints, midpoints, etc) are available, that can be switched on/off, allowing to perform very precise positionning and rotations.