Arch panel tutorial/de

Dies ist ein Mehrfach-Posting eines Tutorials, das zuerst auf Open-Source Ecology erschienen ist.

Präsentation von FreeCAD


FreeCAD ist ein parametrisches 3D-Modellierungsprogramm. Parametrische Modellierung erlaubt es Dir, einfach Dein Design zu modifizieren, indem Du in deiner Modellierungshistorie zurückgehst und die Parameter änderst. FreeCAD ist Open-Source (LGPL-Lizenz) und sehr modular, erlaubt dadurch umfangreiche Erweiterung und Anpassung, dank der intensiven Nutzung der Python-Programmiersprache.


 * FreeCAD-Website: http://www.freecadweb.org/
 * FreeCAD-Dokumentations-Wiki: http://www.freecadweb.org/wiki/index.php?title=Main_Page/de
 * FreeCAD-Arbeitsbereiche: http://www.freecadweb.org/wiki/index.php?title=Workbench_Concept/de
 * FreeCAD-Forum: http://forum.freecadweb.org/
 * Erste Schritte mit FreeCAD: http://www.freecadweb.org/wiki/index.php?title=Getting_started/de
 * Architektur-Tutorial: http://www.freecadweb.org/wiki/index.php?title=Arch_tutorial/de

FreeCAD installieren
Du hast die Möglichkeit, die letzte stabile Version (im Juli 2018 die Version 0.16) oder eine Entwicklerversion (momentan 0.17) zu installieren. Tatsächlich sind Entwicklerversionen normalerweise ziemlich stabil, und Du wirst ernsthaft ermuntert, eine Entwicklerversion auszuprobieren, solange Du keinen bestimmten Grund hast, es nicht zu tun. Wenn Du Entwicklerversionen selbst herunterlädst, dann solltest Du von Zeit zu Zeit nachsehen und neu installieren/aktualisieren, um von den Verbessereungen zu profitieren, weil die FreeCAD-Entwicklung ziemlich zügig vorangeht.


 * Auf Windows: Lade die aktuellste Version für Deine Windows-Version (32- oder 64-Bit) von . Doppelklicke zur Installation der Datei (Anm. d. Ü.: 0.16 ist die letzte Version für XP).
 * Auf Mac OS: Lade die aktuellste Version von . Doppelklicke zur Installation der Datei.
 * Auf Ubuntu: Die von Ubuntu bereitgestellte Version ist normalerweise veraltet, daher raten wir, stattdessen das von der FreeCAD-Community gewartetet PPA zu verwenden.
 * Auf anderen Plattformen: In den am meisten verwendeten Linux-Distriutionen (Debian, Fedora, etc.) ist FreeCAD in den offiziellen Software-Repositories enthalten. Es mag allerdings nicht immer die aktuellste Version sein. Falls die von Dir benötigte Version nicht verfügbar ist, ist Deine einzige Option, FreeCAD selbst zu kompilieren (Anweisungen auf der FreeCAD-Webseite)

Zusätzliche optionale Inhalte

 * IFC Import/Export aktivieren: Um Projekte ins/vom IFC-Dateiformat zu exportieren bzw. importieren, verlässt sich FreeCAD auf den ifcOpenShell-Importer, den Du separat von herunterladen musst. Achte darauf, eine Python-2.7-basierte Version zu verwenden, das ist die gleiche für FreeCAD verwendete Python-Version.
 * Drawing dimensioning workbench: Ein zusätzlicher Arbeitsbereich für FreeCad, der viele zweckmäßige Werkzeuge zum Hinzufügen von Abmessungen und Anmerkungen zu FreeCADs 2D-Zeichenblättern bietet: https://github.com/hamish2014/FreeCAD_drawing_dimensioning (Installationshinweise auf der Webseite)
 * Assembly2 workbench: Ein zusätzlicher Arbeitsbereich für FreeCAD, der eine Reihe von wichtigen Baugruppen-Werkzeugen bietet: https://github.com/hamish2014/FreeCAD_assembly2 (Installationshinweise auf der Webseite)

Schnellstarthinweise
Die Sammlung der im FreeCAD-Wiki verfügbaren Tutorien ist immer noch sehr spärlich. Allerdings nutzen viele Mitglieder der FreeCAD-Community youtube, um Video-Tutorien zu veröffentlichen. Achte darauf, dass Du FreeCAD-bezogenen Inhalt auf youtube suchst, das ist sicherlich die beste Quelle für Lernmaterial.

FreeCAD ist eine sehr technische Anwendung und die Lernkurve kann sehr steil sein. Vertraue auf Tutorien und das Dokumentation-Wiki und zögere nicht, im Forum Fragen zu stellen, wenn Du ein bestimmtes Problem hast. Auf klar gestellte Fragen gibt es normalerweise sehr schnelle und umfangreiche Antworten.

Eine sehr grobe Liste von Dingen, die Du wissen musst

 * Das FreeCAD-Interface ist in Arbeitsbereiche unterteilt. Arbeitsbereiche sind einfach Werkzeugsammlungen (Symbolleisten von Knöpfen und Menüs), die zusammengefasst sind, normalerweise für eine bestimmte Aufgabe. Wenn Du zu einem anderen Arbeitsbereich wechselst, zeigt Dir das Interface die Werkzeuge dieses Arbeitsbereichs. Aber der Inhalt Deines 3D-Dokuments ändert sich nicht. Du arbeitest immer noch am gleichen Dokument und an den gleichen Objekten.


 * FreeCAD ist immer noch in Entwicklung, es gibt immer noch viele Bugs, und die Anwendung könnte manchmal abstürzen. Sichere oft und aktiviere Sicherungsdateien in Bearbeiten → Einstellungen → Dokument


 * Die meisten FreeCAD-Objekte sind parametrisch. Das bedeutet, dass ihre Geometrien automatisch aus einer Reihe von Parametern erstellt werden. Diese Parameter sind immer in der Eigenschaft-Ansicht änderbar. Sie sind immer unterteilt in die Parameter, die die Geometrie selbst beeinflussen (Daten-Reiter) und die Parameter, die nur die Anzeige des Objekts (Ansicht-Reiter) beeinflussen. Allerdings sind durch andere Anwendungen erzeugte und in FreeCAD importierte Objekte nicht durch Parameter definiert und deshalb nicht änderbar.


 * Einige Arbeitsbereiche (PartDesign und Arch) sind gemacht, um nur mit Volumenkörpern arbeiten, und sie werden die Arbeit an Objekten verweigern, die keine Volumenkörper sind. Eine gute Faustregel ist, möglichst nur mit Volumenkörpern zu arbeiten.


 * Obwohl FreeCAD Netzobjekte importieren und mit ihnen arbeiten kann (Mesh-Arbeitsbereich), ist es vorrangig gedacht, mit einem fortgeschritteneren Objekttyp namens brep zu arbeiten, der von den meisten Arbeitsbereichen genutzt wird (Part, PartDesign, Draft, Sketcher, Arch). Wenn Netz-basierte Dateien (.dae, .orb, .stl...) importiert werden, musst Du normalerweise diese Objekte in brep-Objekte konvertieren, bevor Du etwas Interessantes mit ihnen machen kannst. Volumenkörper-basierte Dateiformate (.step, .iges) erzeugen beim Import in FreeCAD direkt brep-Objekte. 2D-Formate (.dxf, .svg) erzeugen ebenfalls brep-Inhalte.


 * FreeCAD hat verschiedene Wege oder Arten, um die Maus-Knöpfe zu nutzen. Diese Arten können in den Einstellungen gesetzt werden oder ändern sich während der Laufzeit durch Rechtsklicken auf den Hintergrund der 3D-Ansicht. Sie sind beschrieben auf http://www.freecadweb.org/wiki/index.php?title=Mouse_Model. Die am besten gefallenden Arten für die CAD-Arbeit sind CAD oder Gestures.

Übung: Eine Dachhaut modellieren
Um einen typischen Arbeitsablauf in FreeCAD zu präsentieren, werden wir eine Dachhaut wie auf MicroHouse_4_Roof_-_Module_-_Build_Instructions erstellen. Um das zu tun, starten wir mit dem Zeichnen der verschiedenen Teile in einer 2D-Skizze mit Festlegungen (Constraints), dann nutzen wir die Vorteile des speziellen Arch-Fenster-Objekts, das in der Lage ist, komplexe 3D-Objekte aus einer 2D-Skizze zu erstellen, die die Konturen verschiedener Teile enthält. Schließlich, da wir kein Fenster, sondern eine Dachhaut benötigen, werden wir das Fenster-Objekt in einen weiteren Arch-Typ konvertieren.

1. Öffne FreeCAD, dann setze die bevorzugten Einheiten auf "imperial"
Im Menü Bearbeiten → Einstellungen → Allgemein → Einheiten → Einheitsystem (Anm. d. Ü.: Um Unklarheiten zu vermeiden, wurde im Text die Einheit "in" durch "Inch" ersetzt).

2. Wechsel' zum Sketcher-Arbeitsbereich und erstelle eine neue Skizze in der XY-Ebene


Solange es keinen bestimmten Grund gibt, es nicht zu tun, wirst Du Deine 2D-Skizzen normalerweise immer auf dem Boden beginnen, um den Ursprung (0,0) herum. Dann wird das daraus generierte 3D-Objekt in Position gedreht/rotiert.

3. Zeichne zwei Rechtecke. Setze auf jedem eine vertikale Festlegung von 16 ft und eine horizontale Festlegung von 2 Inch


Mach' Dir beim Zeichnen keine Gedanken über die Abmessungen der Teile, denn die Festlegungen werden die Größen entsprechend anpassen. Um eine (horizontale oder vertikale) Abmessungsfestlegung hinzuzufügen, kannst Du entweder eine Linie oder (mit gedrückter ) zwei Punkte auswählen.

4. Sobald Deine beiden Rechtecke die richtige Größe haben, setze eine vertikale Festlegung von 0 zwischen ihre Eckpunkte und eine horizontale Festlegung von 4 ft


Dies stellt sicher, dass unsere beiden Rechtecke richtig positioniert sind in Relation zueinander.

5. Füge zwei zusätzliche 2 Inch x 6 Inch-Teile hinzu


Füge zwei weitere Rechtecke hinzu und wiederhole den Vorgang. Beachte, dass wir im obigen Beispiel die Länge der Teile nicht angegeben, sondern eine Längenfestlegung zwischen den Endpunkten und den langen vertikalen Teilen getroffen und eine schmale Lücke von 0,05 Inch zwischen ihnen gelassen haben. Der Grund dafür ist, dass FreeCAD die Vierecke (loops) falsch ermitteln könnte, wenn sich die Rechtecke berühren würden, und wir dadurch merkwürdige Ergebnisse beim Arch-Fenster-Werkzeug erhalten würden. Dieser kleine Trick stellt sicher, dass jedes Rechteck vom Arch-Fenster-Werkzeug als ein unabhängiges Viereck erkannt wird.

6. Die Eckverstärkungsstücke hinzufügen


Das Gleiche nochmal. Mach' sie 6 Inch breit und mit einem Abstand von 0,05 Inch zu den anderen Rechtecken.

=== 7. Zeichne sieben dazwischenliegende Verstärkungsteile mit einer Breite von 2 Inch und setze eine Festlegung bei 0,05 Inch von den linken und rechten Endpunkten der vertikalen Rechtecke (oder bei 0 Inch der Endpunkte der anderen horizontalen Rechtecke) ===



Abhängig von Deinem System kann es sein, dass FreeCAD beginnt, neue Festlegungen langsamer zu verarbeiten. Dies ist der Nachteil, wenn man festgelegte Objekte benutzt, dass sie schnell eine Menge von Systemressourcen schlucken. Du musst immer entscheiden, ob Du sie wirklich brauchst. Du kannst auch Festlegungen löschen, wenn sie nicht mehr benötigt werden. Diese Abmessungen werden nicht mehr festgelegt, aber solange Du die Teile nicht bewegst, ändern sie sich auch nicht. Falls nötig, kannst Du später auch Festlegungen erneut hinzufügen.

8. Berechne den Abstand zwischen den sieben Verstärkungsteilen und setze vertikale Festlegungen zwischen sie
In unseren Fall ist die Gesamtlänge 192 Inch, minus die beiden Endstücke (2 x 2 Inch) und die beiden Eckverstärkungen (2 x 6 Inch), also 192 - (4 + 12) = 176. Abzüglich der sieben Verstärkungsteile (7 x 2 Inch) bleiben 162. Dividiert durch 8 ergibt das den Platz zwischen den Verstärkungsteilen: 20,25 Inch.



9. Eine vollständig festgelegte Skizze erreichen
Im rechten Bereich ("Aufgaben"-Reiter in der Combo-Ansicht, unter "Meldungen des Lösers") siehst Du die Meldung "Skizze mit 2 Freiheitsgraden". Das bedeutet, dass unsere Skizze nicht vollständig festgelegt ist (es gibt noch zwei "Wege", sie zu deformieren). Der Grund ist, dass, obwohl kein Teil mehr in Relation zu einem anderen bewegt werden kann, die Skizze noch vertikal oder horizontal verschoben werden kann. Um dies zu verhindern, können wir einfach einen der Eckpunkte nehmen, den Ursprung des Rasters (dort, wo sich die grüne und rote Achse schneiden) auswählen und den Button "Eine Koinzidenzbeschränkung ..." drücken. Dies lässt unsere Skizze grün werden, sie ist also vollständig festgelegt, weil kein Teil mehr bewegt werden kann.



Dies ist tatsächlich nicht absolut notwendig. Es ist aber immer besser, die exakte Position der Objekte im Auge zu behalten (wir sind nun sicher, dass unsere Ecke am Punkt (0,0) ist). Falls später etwas schiefgeht oder wir die Position eines Objekts herausfinden müssen, das auf dieser Skizze basiert, ist das nützlich.

Wir können jetzt drücken und unsere Basisskizze ist fertig:



10. Wechsel' zum Arbeitsbereich und drücke den "Fenster"-Button, während die Skizze ausgewählt ist
Unsere Skizze ist nun verschwunden und eins der Rechtecke wurde nun in einen Volumenkörper extrudiert:



Obwohl das falsch aussieht, liegt das einfach daran, dass das Arch-Fenster-Werkzeug ein Standardteil aus dem größten Viereck gemacht hat, das es in der Basisskizze finden konnte. Wir werden das bald korrigieren. Beachte, dass die Skizze nicht verschwunden ist, sondern einfach ausgeschaltet und vom neuen Elternobjekt "geschluckt" wurde. Du kannst es weiterhin in der Baumansicht finden, indem Du das Fenster-Objekt expandierst und die Sichtbarkeit durch Drücken der Leertaste ein-/ausschaltest.

11. Die Fensterkomponenten durch Doppelklicken in der Baumansicht ändern


Durch Doppelklicken des Fensters wird die Skizze wieder sichtbar und wir können ihr Aussehen ändern: Auf der linken Seite eine Liste der Vierecke in der Basisskizze, auf der rechten die darauf erzeugten Volumenkörper.

Beginne mit dem Entfernen des "Default"-Teils.

Dann wähle das erste Viereck (Wire0). Es wird in der 3D-Ansicht hervorgehoben. Drücke den "Hinzufüge"-Button, um ein neues Teil daraus zu erzeugen. Gib ihm einen Namen, stell' sicher, dass der richtige Draht gesetzt ist und setze die Dicke auf 6 Inch. Der Z-Abstand sollte bei 0 bleiben, weil wir es "auf dem Boden" platzieren wollen.

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.