Creating a simple part with Draft and Part WB/pt-br

Introdução
Este tutorial pretende ser usado como uma primeira introdução à bancada Draft no FreeCAD. O tutorial usa uma forma 2D para criar um sólido 3D, o último é realizado através da bancada Part. Recomenda-se que o leitor trabalhe primeiro com o tutorial irmão Criando uma peça simples com a bancada Part, que cria o mesmo modelo com uma técnica diferente e ao mesmo tempo cobre mais do básico da interface de usuário do FreeCAD. Este tutorial espera que o usuário esteja brevemente familiarizado com a interface do usuário e alguns fluxos de trabalho disponíveis no FreeCAD. O objetivo do tutorial não é necessariamente mostrar a forma mais eficiente de usar o programa, mas sim conscientizar o leitor sobre as diferentes funcionalidades disponíveis no FreeCAD, como utilizá-las e onde encontrá-las.



O que o tutorial aborda

 * O modelo a ser feito
 * Criando o perfil 2D
 * Por que a extrusão pode falhar
 * Fazendo a extrusão do perfil
 * Criando o buraco vazado
 * Fazendo um esboço do perfil 2D
 * Qualidade de modelos
 * Finalizando



O modelo a ser feito






Criando o perfil 2D
Crie um novo documento e salve-o diretamente com um novo nome. Altere a visualização para Topo e alterne para a visualização  Bancada Draft. Sua tela deve ficar como abaixo. Se a grade não aparecer, ative/desative-a com Ligar/desligar grade.



Para iniciar o perfil, desenhe um Retângulo aleatório no plano xy clicando em 2 pontos na Visualização 3D formando qualquer diagonal de um retângulo. Uma aba de Dados se abrirá assim que o retângulo for traçado. Desta vez não vamos usá-la, mas é claro que você pode inserir as coordenadas do retângulo diretamente. Sua visualização 3D agora deve ter um retângulo desenhado, semelhante à imagem abaixo.



Ao trabalhar na bancada Draft quase sempre se desenha em um plano 2D. Esse plano 2D é chamado de Plano de trabalho e, se as configurações padrão forem usadas, ele sempre se alinhará automaticamente à visão 3D atual. Portanto, até que o perfil 2D seja concluído, é melhor simplesmente manter a visualização Topo (posição da câmera) e não brincar com a rotação da visualização. Se por acaso você o alterou, basta voltar para a visualização Topo antes de iniciar qualquer novo comando na bancada Draft.

A vista lateral do nosso modelo final tem o contorno externo de 100 x 50 mm, e seria bom se o canto inferior esquerdo fosse colocado na posição zero global. Isso pode ser feito através das Propriedades. Certifique-se de que o objeto Rectangle criado está selecionado na árvore e, em seguida, altere a Posição do retângulo para (0, 0, 0), modifique a Altura (Height) para 50mm e o Comprimento (Lenght) para 100mm conforme as imagens abaixo.



O Rectangle está finalizado e deve ficar assim depois de aplicar Enquadrar tudo na visualização.



Em seguida, vamos dividir o retângulo em suas quatro bordas, isso é feito selecionando primeiro o Rectangle e então o comando Regredir (ou rebaixar), a face preenchida desaparecerá e o objeto na árvore agora é um Wire (arame) ao invés de um Rectangle, mostrado na figura abaixo à esquerda. Usar Regredir mais uma vez quebrará o Wire em suas bordas (edges), mostradas na figura do meio abaixo.



Quem for observador notará que o ícone do objeto na árvore já mudou do Wire para uma caixa azul. Esta caixa azul é o ícone usado para objetos geométricos genéricos (objetos geométricos da bancada Part mais especificamente, mas isso é para leitores avançados). Selecione a borda vertical esquerda e clique em Promover. O objeto Edge agora terá um ícone diferente e mudou o nome para Line. Agora é um objeto da bancada Draft onde se pode editar, por exemplo, o ponto inicial (Start) e o ponto final (End) na aba Propriedades. Isso não é possível com o objetos de borda.



Criando o arredondamento (Filete)
Comece selecionando as laterais superior e direita. Use o menu  Seleção de caixa, clique no  botão esquerdo do mouse, arraste da direita pra esquerda, passando a caixa de seleção sobre as laterais e solte-o. Ao arrastar da direita para a esquerda, a seleção resultante inclui tudo total ou parcialmente dentro da área de seleção. Se arrastar da esquerda para a direita, apenas os objetos totalmente incluídos na área de seleção serão incluídos na seleção resultante. A seleção propriamente dita acontece quando o botão esquerdo do mouse é solto, não sendo mostrada previsão do que será selecionado.



Com as bordas do canto superior direito selecionadas, dê o comando Filete na bancada Draft. Marque Excluir objetos originais, altere o raio para 20mm e pressione.



O objeto Fillet é criado e seu modelo agora deve ficar como abaixo.





Criando o chanfro
Para fazer o chanfro precisamos ter uma linha com a inclinação correta e também saber posicioná-la corretamente. Comecemos pela posição, que está na coordenada (50, 50, 0). No perfil atual não temos um ponto lá, então vamos criar um fazendo uma linha de ajuda temporária. Primeiro selecione a Linha vertical esquerda, então crie a linha de ajuda com Duplicar seleção em, Line001 é criada. Use as Propriedades e mova Line001 50 mm na direção x usando a propriedade Placement. Em seguida, duplique a borda horizontal inferior, e altere o ângulo da aresta para 30 graus, mais uma vez usando a propriedade Placement. O modelo agora deve se parecer com a imagem abaixo.



Em seguida, mova a linha inclinada para a posição. Para isso, usamos Draft Move juntamente com a funcionalidade snap na bancada Draft, mais especificamente "ponto final" (Adquirir ponto final). Primeiro, certifique-se de que sua barra de ferramentas de encaixe seja semelhante à abaixo.



Em seguida, selecione a linha inclinada, Edge001, pressione Mover e um painel Tarefas se abrirá.



Certifique-se de que Copiar esteja desmarcado. Passe o mouse sobre o quarto superior da linha inclinada, uma vez que o ponto branco é exibido no ponto certo e o símbolo do ponto final aparece, clique no botão esquerdo do mouse. Mova o mouse para o quarto superior da linha auxiliar, assim que o ponto branco e o símbolo do ponto final aparecerem, clique no botão esquerdo do mouse. A sequência é ilustrada abaixo.



A linha agora está na posição correta, mas é muito longa. Para ajustar o comprimento Trimex será usado. Selecione a linha inclinada, Edge001, pressione Trimex e depois clique na parte inferior da linha vertical mais à esquerda, Line, para usá-la como a aresta de corte. A projeção do ponto onde a aresta de corte é selecionada na aresta a ser cortada, determina o resultado. Se você selecionar a linha vertical mais à esquerda perto de sua extremidade superior, a parte errada da linha angular será aparada. A imagem abaixo mostra o comando Trim, a linha vertical pré-selecionada e o cursor pairando sobre o lado errado dessa linha. Se você olhar com atenção, poderá ver a visualização do resultado.



Apare também a linha vertical mais à esquerda para formar o canto inferior do chanfro. Selecione a linha inclinada, Edge001, perto de seu ponto final superior direito para obter um resultado correto. Se você cometer um erro ao aparar, basta usar Undo e  Refresh (o último geralmente chamado atualizar) e tente novamente.



Para aparar a linha superior, o Fillet precisa ser Rebaixado para que a linha superior seja seu próprio objeto na visualização em árvore. Se você tentar apará-lo sem primeiro ter feito o rebaixamento, a função de aparo tentará aparar o arco no filete. Como a borda de corte, a linha vertical do meio, é perpendicular à borda a ser cortada, você não pode controlar o resultado do corte escolhendo um ponto correto na borda de corte. Aqui você precisa inverter a solução padrão mantendo pressionada a tecla enquanto seleciona a aresta de corte.

O perfil está pronto e mostrado abaixo com as bordas organizadas em um Grupo chamado Profile (ou rotulado para ser preciso no jargão do FreeCAD), juntamente com a linha de ajuda excluída. Os grupos podem ser usados para organizar os recursos em seus documentos FreeCAD, seu uso é semelhante a uma estrutura de pastas no sistema de arquivos de um computador. Para mover itens para dentro e para fora do grupo, basta arrastar e soltar na árvore.





Por que a extrusão pode falhar
Salve o documento. Vamos experimentar neste parágrafo e queremos poder voltar ao modelo atual.

Vamos direto ao assunto: selecione todas as arestas no grupo Profile, e na bancada Part chame o comando  Extrusão. Um painel Tarefas se abre, aceite todos os padrões e clique em.



Isso não funcionou, mas parece fácil corrigir o erro, só precisamos especificar uma direção. Clique em para voltar ao painel de Tarefas e selecione Direção personalizada.



Aceite o eixo z padrão e mais uma vez clique em.



Conseguimos fazer uma estrutura semelhante a uma cerca, a julgar pela visualização em árvore, cada aresta é tratada separadamente. Não é o sólido preenchido que queremos. Clique em Undo e vamos tentar outra coisa.

Rolando até a parte inferior do painel Tarefas da Extrusão há uma opção Criar um sólido, marque essa opção e clique em.



Tudo desapareceu, claro que também não funcionou. Vamos ver por que nenhuma dessas maneiras está funcionando. No primeiro caso, recebemos um erro de que a direção não pôde ser determinada. Uma face plana tem uma normal, ou seja, uma direção, uma linha não. Pela nossa segunda tentativa, sabemos que funcionou quando fornecemos uma direção, então esse erro veio da tentativa de extrudar uma linha sem saber a direção. Alguém pode pensar que um arco tem uma (direção) normal, isso é verdade. Se você selecionar apenas a aresta que é o arco, o FreeCAD fará a extrusão, também com as configurações padrão.

No segundo caso funcionou, mas também conseguimos uma extrusão para cada borda que tínhamos em nossa seleção. Os objetos resultantes, entretanto, não são o que queremos, ou seja, um sólido.

No terceiro caso marcamos Criar um sólido, e acabamos com tudo desaparecendo. Os objetos na árvore também têm um ícone diferente, há um ponto de exclamação branco em um fundo vermelho, esse ícone de sobreposição específico significa que o objeto tem um erro que precisa ser corrigido. Pode-se ler sobre os diferentes tipos de ícones de sobreposição no wiki.

Ao passar o mouse sobre qualquer um dos objetos da árvore com o ícone de sobreposição, uma dica de ferramenta é exibida, dizendo Wire is not closed (O fio não está fechado).



No nosso caso, o erro não pode ser corrigido. É geometricamente impossível criar um sólido a partir de uma única linha extrudada. Uma linha extrudada simplesmente se torna uma folha, ou casca no jargão do FreeCAD. Em outras palavras, esta não é uma limitação do FreeCAD, é um resultado fundamental da teoria geométrica. A razão pela qual a visualização 3D fica completamente em branco é que os recursos criados, ou objetos na visualização em árvore, têm erros na forma produzida e, portanto, não contêm nada para renderizar. No entanto, o FreeCAD cria os novos objetos do documento (neste caso, extrusões) e, portanto, oculta qualquer geometria/objeto usado para criar os novos objetos do documento. É por isso que a tela fica em branco ao tentar fazer um sólido a partir de uma linha ou linhas.

A dica da ferramenta diz tudo, para fazer a extrusão em um sólido é necessário um fio fechado ou uma face. Uma face é, por definição, simplesmente um fio fechado que é preenchido. Uma maneira de criar um fio fechado a partir das bordas de nosso perfil é selecionar todas elas e aplicar Promover. Se aplicado uma vez, torna-se um fio, enquanto ao mesmo tempo consome as arestas individuais da visualização em árvore. Se aplicado duas vezes, torna-se uma face, qualquer uma delas permite uma extrusão sólida bem-sucedida.

Antes de passar para o próximo parágrafo: abra a versão anterior do documento.



Extrudando o perfil
Another way to create the closed wire is with the Shape builder command from the Part Workbench, which allows for making a wire without consuming the individual edges. Part Shape builder is a powerful tool to create any geometric entity in FreeCAD that can be used further to create complex solids, the simplest example is creating a line between two vertices. Click Part Shape builder to bring up the task panel.



We can use either Wire from edges or Face from edges. Multiple selections have to be made with the key pressed down. Let’s use Face from edges, once that option is selected one can also select Planar, do that as well. Then select all edges in the profile, the order does not matter (in this case) and click, and then to come back to the Tree View. The face has been created.



Select the Face and invoke Part Extrude, set the extrusion length to 30 mm and click.



Creating the through hole
To make the through hole we need a cylinder correctly positioned to make a boolean cut with.

Create a cylinder, and position it correctly. In this case the radius is 5 mm, the height is set to 60 mm. For the placement, first it is rotated -90 degrees around the x-axis, then positioned at (65, -5, 15). The negative 5 in the y-direction is because the height is 10 mm longer than needed.



It does not hurt to make the height of the cylinder longer than needed. For a simple model like this it will not matter if the cylinder is the exact height of the profile. It is however good practice to avoid co-planar faces to prevent numerical errors in the geometric kernel that can sometimes result in strange effects, or failures in subsequent operations.

With a final boolean cut, and after changing the appearance of the resulting object, the model is completed.



Making a sketch out of the 2D profile
Using the Draft Workbench is one way of creating a 2D profile. In the Draft Workbench a wire can be made in 3D space. FreeCAD provides another tool to make 2D profiles – the Sketcher Workbench. Using a sketch is a more versatile way to create a 2D profile. Any 2D profile made in the Draft Workbench can be converted to an unconstrained sketch.

Start by hiding the Cut feature and make the edges in the profile visible. Select the edges and from the Draft Workbench press the toolbar button Draft to Sketch. You should see the same as in the image below.



Next, hide the original edges and double-click the Sketch object in the Tree View, bringing you to the following state, i.e. the Sketcher task panel opened.



This is how it looks when one edits a sketch. Since this is not a tutorial for using the Sketcher just go ahead and close it. If you want an introduction to sketching, which is a core workflow in any 3D parametric CAD, please follow the sister tutorial Creating a simple part with PartDesign.

With the Sketch closed and selected, from the Part Workbench use Extrude in the same way as before. The basic block of the simple model is ready once again.



Quality of models
Sooner or later when working with 3D parametric CAD you will come across a broken model, either one you have made yourself, or a model that you have imported. A broken model can work for its purpose, but more often than not, there are subsequent operations that simply will not work. To repair a broken model one has to know what to repair, this is where the built-in quality check tools in FreeCAD come in.

First let us check the quality of the recently created Extrude001. With the Part Workbench active, first select Extrude001 and then use the command Check geometry. Check all settings checkboxes except the top one, and click the button.



Our model is OK, no errors are reported. There is also a listing of the models content, or in FreeCAD lingo, the content of the shape, i.e. how it is put together from ground up. Here one can see that apparently to make a solid one also needs a shell, and the shell is made out of faces, and so on. In other words, you can create any solid by simply starting out by making points, or vertices, from those one makes edges, and from those one creates wires, and out of the wires one makes faces which are then stitched into a shell, from which one finally arrives at a solid. A solid can only be made from a watertight shell. A not watertight shell is a common source of troublesome CAD models, it can for example happen with imported geometry created in a different software, especially when using the commonly available neutral file formats.

Another check one can do is related to the Sketch. Close the task panel for the geometry check. Select the Sketch, expand Extrude001 in the Tree View if needed in order to see the sketch object. Switch to the Sketcher Workbench, use the command  Validate sketch, a task panel opens. In the task panel, click the button for Missing coincidences. It highlights and reports 6 of them, i.e. all the points where the edges meet.



Click in the pop-up dialog and then click the  button to heal the Missing coincidences. If you close the task panel, and go into edit mode of the Sketch, it reports 12 degrees of freedom, as opposed to the earlier 24. That was achieved through adding coincident constraints to the endpoints of the edges.

The observant reader notices that when using edges from Draft those had to be joined into a closed wire to make a solid extrusion, whereas in Sketcher that was apparently not needed. The logic here is that the sketch is one object, and the extrusion of one object is treated as if it was a closed wire (in this case).

Finally it should be pointed out that, although creating subsequent objects from sketches with open vertices can work, it is best practice to not have any, as well as to have a fully constrained sketch (as opposed to an under-constrained sketch). The reason why it works here is that the sketch is created from a Draft profile constructed in such a way that the endpoints of the edges match without any gaps. If you draw by hand in a sketch, and also try to match endpoints by hand, it is virtually guaranteed that endpoints will not match, i.e. the gaps (although not really visible on the screen) will be large enough that the geometric kernel cannot consider the edges to be geometrically joined.

Wrapping up
Having gone through the tutorial you have become somewhat familiar with the basic functionality of FreeCAD, along with the core workbenches Part and Draft. You are also aware of the existence of the Sketcher Workbench, which for many experienced users is the sole tool used to create 2D profiles later utilized in solid feature operations. The use of sketches is a core concept in the PartDesign Workbench. It is suggested that you learn sketches and PartDesign Workbench next if your focus is on creating solids. The sister-tutorial Creating a simple part with PartDesign makes the same model as this tutorial. If your focus is modeling buildings your next learning should be the Draft and Arch workbenches.

At last, FreeCAD is made by volunteers in their spare time. If you want to further advance FreeCAD’s capabilities, consider contributing to FreeCAD, for example by improving the documentation.