Manual:Traditional modeling, the CSG way/de: Difference between revisions

From FreeCAD Documentation
(Created page with "* Jetzt werden wir die drei anderen Füße durch sechsmaliges duplizieren unseres Basisquaders estellen. Da er bereits kopiert wurde, kannst Du einfach sechs Mal einfügen (St...")
(Updating to match new version of source page)
 
(85 intermediate revisions by 6 users not shown)
Line 1: Line 1:
<languages/>

{{Docnav/de
|[[Manual:All_workbenches_at_a_glance/de|Alle Arbeitsbereiche auf einen Blick]]
|[[Manual:Traditional_2D_drafting/de|Herkömmliches 2D Entwerfen]]
|[[Manual:Introduction/de|Handbuch Anfang]]
|IconC = Crystal_Clear_manual.png
}}

{{Manual:TOC}}
{{Manual:TOC}}


CSG steht für [https://de.wikipedia.org/wiki/Constructive_Solid_Geometry Constructive Solid Geometry] und beschreibt den üblichen Weg, mit 3D-Objekten zu arbeiten, also komplexe Objekte durch Hinzufügen und Entfernen von Teilen zu/von Volumenkörpern mit Boole'schen Operationen wie Vereinigung, Differenz oder Schnittmenge zu erstellen.
CSG steht für [https://de.wikipedia.org/wiki/Constructive_Solid_Geometry Konstruktive Festkörpergeometrie] (engl.: Constructive Solid Geometry) und beschreibt den grundlegendsten Weg, mit 3D Volumenkörpergeometrie zu arbeiten, nämlich die Erstellung komplexer Objekte durch Hinzufügen und Entfernen von Teilen zu/von Volumenkörpern mit Hilfe boolescher Operationen wie Vereinigung, Subtraktion oder Schnittmenge.


Wie wir früher in diesem Manual gesehen haben, kann FreeCAD viele Arten von Geometrien behandeln, aber der bevorzugte und nützlichste Typ für die Art von 3D-Objekten, die wir mit FreeCAD entwerfen wollen, nämlich reale Objekte, die ohne Zweifel "solide" sind, sind [[https://de.wikipedia.org/wiki/Boundary_Representation BREP]]-Geometrien, die hauptsächlich im [[Part_Module/de|Part-Arbeitsbereich]] behandelt werden. Im Gegensatz zu [[https://de.wikipedia.org/wiki/Polygonnetz Polygonnetzen]], die nur aus Punkten und Dreiecken bestehen, werden bei BREP-Objekten die Oberflächen durch mathematische Kurven definiert, was uneingeschränkte Genauigkeit erlaubt, unabhängig vom Maßstab.
Wie wir bereits früher in diesem Handbuch gesehen haben, kann FreeCAD viele Arten von Geometrie handhaben, aber die bevorzugte und nützlichste Art für die Art von 3D Objekten, die wir mit FreeCAD entwerfen wollen, d.h. Objekte aus der realen Welt, ist zweifellos die Festkörpergeometrie
[https://de.wikipedia.org/wiki/Boundary_Representation Boundary Representation BREP], die hauptsächlich vom [[Part_Workbench/de|Part Arbeitsbereich]] gehandhabt wird. Im Gegensatz zu [https://en.wikipedia.org/wiki/Polygon_mesh Polygonnetze], die nur aus Punkten und Dreiecken bestehen, sind die Flächen von BREP Objekten durch mathematische Kurven definiert, was eine absolute Präzision unabhängig vom Maßstab ermöglicht.


[[Image:Mesh_vs_brep.jpg]]
[[Image:Mesh_vs_brep.jpg]]


Der Unterschied zwischen den beiden kann mit dem Unterschied zwischen Bitmap- und Vektorgrafiken verglichen werden. Wie bei Bitmap-Grafiken sind gewölbte Oberflächen bei Polygonnetzen unterteilt in eine Reihe von Punkten. Wenn Sie genauer hinsehen oder sehr groß ausdrucken, werden Sie keine gewölbte, sondern eine facettierte Oberfläche sehen. In Vektorgrafiken und BREP-Daten ist die Position eines beliebigen Punktes auf einer Kurve nicht in der Geometrie gespeichert, sondern wird mit der notwendigen Genauigkeit während der Laufzeit berechnet.
Der Unterschied zwischen den beiden kann mit dem Unterschied zwischen Bitmap und Vektorgrafiken verglichen werden. Wie bei Bitmap Grafiken sind gewölbte Oberflächen bei Polygonnetzen unterteilt in eine Reihe von Punkten. Wenn du genauer hinsiehst oder es sehr groß ausdruckst, wirst du keine gewölbte, sondern eine facettierte Oberfläche sehen. In Vektorgrafiken und BREP Daten ist die Position eines beliebigen Punktes auf einer Kurve nicht in der Geometrie gespeichert, sondern im Handumdrehen und mit exakter Präzision berechnet.


In FreeCAD werden alle BREP-basierten Geometrien von einem anderen Stück Open-Source-Software, [https://de.wikipedia.org/wiki/Open_CASCADE_Technology OpenCasCade], behandelt. Die Hauptschnittstelle zwischen FreeCAD und dem OpenCasCade-Kern ist der Part-Arbeitsbereich. Die meisten anderen Arbeitsbereiche basieren in ihrer Funktionalität auf dem Part-Arbeitsbereich.
In FreeCAD werden alle BREP -basierten Geometrien von einem anderen Stück Open Source Software, [https://de.wikipedia.org/wiki/Open_CASCADE_Technology OpenCasCade], gehandhabt. Die Hauptschnittstelle zwischen FreeCAD und dem OpenCasCade Kern ist der Part Arbeitsbereich. Die meisten anderen Arbeitsbereiche bauen ihre Funktionalität auf dem Part Arbeitsbereich auf.


Auch wenn andere Arbeitsbereiche oftmals fortgeschrittenere Werkzeuge zur Erstellung und Manipulation von Geometrien anbieten, obwohl sie eigentlich alle Part-Objekte verändern, ist es sehr hilfreich zu wissen, wie diese Objekte intern funktionieren, und die Part-Werkzeuge nutzen zu können, denn weil sie einfacher sind, können sie sehr oft helfen, Probleme zu umgehen, deren Lösung mit den intelligenteren Werkzeugen fehlschlägt.
Obwohl andere Arbeitsbereiche oft fortschrittlichere Werkzeuge zur Erstellung und Bearbeitung von Geometrie bieten, da sie alle tatsächlich Part Objekte bearbeiten, ist es sehr nützlich zu wissen, wie diese Objekte intern arbeiten, und die Part Werkzeuge nutzen zu können, da sie einfacher sind und Ihnen sehr oft helfen können, Probleme zu umgehen, die die intelligenteren Werkzeuge nicht richtig lösen können.


Um die Arbeitsweise des Part-Arbeitsbereichs zu illustrieren, werden wir diesen Tisch nur mit CSG-Operationen modellieren (außer den Schrauben, für die wir eins der Addons nutzen, und die Abmessungen, wie wir im nächsten Kapitel sehen werden):
Um die Funktionsweise der Part Arbeitsbereichs zu veranschaulichen, werden wir diesen Tisch modellieren, wobei wir nur CSG Operationen verwenden (mit Ausnahme der Schrauben, für die wir eines der Erweiterungen verwenden werden, und der Abmessungen, wie wir im nächsten Kapitel sehen werden):


[[Image:Exercise_table_complete.jpg]]
[[Image:Exercise_table_complete.jpg]]


Lass uns ein neues Dokument erstellen ('''Strg+N''' oder Menü Datei → Neues Dokument), das unsere Tischkonstruktion aufnimmt. Das Dokument heißt zunächst "unnamed" im Modellreiter im Combo Ansichtsfeld, aber wenn du das Dokument ('''Strg+Umschalt+S'''' oder Menü Datei → Speichern unter) als neues FreeCAD Dokument mit dem Namen "table.FCStd" speicherst, wird das Dokument in "table" umbenannt, was das Projekt klarer identifiziert.
Wir legen ein neues Dokument an ('''Ctrl+N''' oder Menu {{KEY|Datei}} -> {{KEY|Neu}}), wechseln zum Part-Arbeitsbereich und beginnen mit den ersten Fuß:


Jetzt können wir zum [[Part Workbench/de|Part Arbeitsbereich]] wechseln und mit der Erstellung des ersten Tischbeins beginnen.
* Drücke den [[Image:Part_Box.png|16px]] '''Würfel'''-Button [Anm.d.Ü.: geometrisch gesehen sind es meist "Quader", daher ...]
* Wähle den Quader, dann setze die folgenden Eigenschaften (im '''Daten'''-Reiter):
** Length: 80mm (oder 8cm, oder 0.8m, FreeCAD arbeitet mit jeder Einheit)
** Width: 80mm
** Height: 75cm
* Dupliziere den Quader durch Drücken von '''Strg+C''', dann '''Strg+V''' (oder Menü {{KEY|Bearbeiten}} -> {{KEY|Kopieren}} und {{KEY|Einfügen}})
* Wähle das neu erstellte Objekt
* Ändere die Position durch Anpassen der Placement-Eigenschaften:
** Position x: 8mm
** Position y: 8mm


* Drücke die [[Image:Part_Box.svg|16px]] '''Würfel''' Schaltfläche
Du solltest jetzt zwei hohe Quader erhalten, der eine 8mm vom anderen entfernt:
* Wähle den Würfel, dann setze die folgenden Eigenschaften (im '''Daten''' Reiter):
** Length: 80 mm (oder 8 cm, oder 0.8 m, FreeCAD arbeitet mit jeder Einheit)
** Width: 80 mm
** Height: 75 cm
* Dupliziere den Quader durch Drücken von '''Strg+C''', dann '''Strg+V''' (oder Menü Bearbeiten Kopieren und Einfügen) (Es wird keine Veränderung erkennbar sein, da das zweite Objekt das erste überlagert).
* Wähle das neu angelegte Objekt mit dem Namen Cube001 aus (Klicke auf Cube001 auf der linken Seite auf dem Modell Reiter)
* Ändere die Position durch Anpassen der Positionierungseigenschaften:
** Position x: 8 mm
** Position y: 8 mm

Du solltest jetzt zwei hohe Quader erhalten, der eine 8 mm vom anderen entfernt:


[[Image:Exercise_table_01.jpg]]
[[Image:Exercise_table_01.jpg]]


* Jetzt können wir den einen vom anderen subtrahieren: Wähle den '''ersten''', das ist der, der '''übrig''' bleibt, dann - mit gedrückter Strg-Taste - wähle den '''anderen''', der subtrahiert wird (die Reihenfolge ist wichtig) und drücke den [[Image:Part_Cut.png|16px]] '''Cut'''-Button:
* Jetzt können wir den einen vom anderen subtrahieren: Wähle den '''ersten''', das ist der, der '''übrig''' bleibt, dann mit gedrückter Strg Taste, wähle den '''anderen''', der subtrahiert wird (die Reihenfolge ist wichtig) und drücke die [[Image:Part_Cut.svg|16px]] '''Cut''' Schaltfläche:


[[Image:Exercise_table_02.jpg]]
[[Image:Exercise_table_02.jpg]]


Beachte, dass das neu erzeugte Objekt, "Cut" benannt, noch die beiden Quader enthält, die wir als Operanden benutzt haben. Tatsächlich sind die beiden Quader weiterhin im Dokument, sie wurden einfach versteckt und in der Baumansicht unterhalb des Cut-Objekts angeordnet. Du kannst sie durch expandieren des Pfeils neben dem Cut-Objekt noch auswählen, und durch rechtsklicken wieder sichtbar machen oder jede beliebige Eigenschaft ändern.
Beachte, dass das neu erzeugte Objekt, "Cut" benannt, noch die beiden Quader enthält, die wir als Operanden benutzt haben. Tatsächlich sind die beiden Quader weiterhin im Dokument, sie wurden einfach versteckt und in der Baumansicht unterhalb des Cut-Objekts angeordnet. Du kannst sie durch expandieren des Pfeils neben dem Cut-Objekt noch auswählen, und durch rechtsklicken wieder sichtbar machen oder jede beliebige Eigenschaft ändern.

Du kannst das Ausschneiden-Werkzeug und andere boolesche Werkzeuge auch über die "Combo Ansicht" mit [[Image:Part_Booleans.svg|16px]] [[Part Boolean/de|Boolesche Operationen]] verwenden. Es ist eindeutiger, aber länger.


* Jetzt werden wir die drei anderen Füße durch sechsmaliges duplizieren unseres Basisquaders estellen. Da er bereits kopiert wurde, kannst Du einfach sechs Mal einfügen (Strg-V) drücken. Ändere die Positionen wie folgt:
* Jetzt werden wir die drei anderen Füße durch sechsmaliges duplizieren unseres Basisquaders estellen. Da er bereits kopiert wurde, kannst Du einfach sechs Mal einfügen (Strg-V) drücken. Ändere die Positionen wie folgt:
Line 48: Line 62:
** cube007: x: 119.2cm, y: 79.2cm
** cube007: x: 119.2cm, y: 79.2cm


* Jetzt werden wir die drei weiteren Schnitte durchführen, indem zuerst der "host" Quader, dann der abzuschneidende gewählt wird. Wir haben jetzt vier Schnitt Objekte:
* Now let's do the three other cuts, selecting first the "host" cube then the cube to be cut off. We now have four Cut objects:


[[Image:Exercise_table_03.jpg]]
[[Image:Exercise_table_03.jpg]]


Vielleicht denkst Du jetzt, dass wir den kompletten Fuß nur dreimal hätten kopieren müssen, anstatt den Basisquader sechsmal zu duplizieren. Das ist wahr, denn wie immer in FreeCAD gibt es viele Wege, um das gleiche Ziel zu erreichen. Es ist wertvoll, sich daran zu erinnern, denn wenn wir zu komplexeren Objekten fortschreiten, gibt es einige Operationen, die möglicherweise nicht das korrekte Ergebnis liefern, und dann müssen wir andere Wege probieren.
You might have been thinking that, instead of duplicating the base cube six times, we could have duplicated the complete foot three times. This is totally true, as always in FreeCAD, there are many ways to achieve a same result. This is a precious thing to remember, because, as we will advance into more complex objects, some operations might not give the correct result and we often need to try other ways.


* Wir werden jetzt mit der gleichen Schnitt Methode Löcher für die Schrauben machen. Nachdem wir acht Löcher brauchen, zwei in jedem Fuß, könnten wir acht zu entfernende Objekte erzeugen. Stattdessen werden wir andere Wege beschreiten und vier Röhren erstellen, die für die Löcher in den Füßen wiederverwendet werden. Daher werden wir vier Röhren mit dem [[Image:Part_Cylinder.svg|16px]] '''Zylinder''' Werkzeug erstellen. Du kannst wieder nur eine erstellen und später wieder duplizieren. Gib jedem Zylinder einen Radius von 6 mm. Dieses Mal müssen wir sie drehen, was ebenfalls mit der '''Placement''' Eigenschaft unter dem Daten Reiter gemacht wird ''('''Anmerkung''': ändere die Axis Eigenschaft ''vor'' dem Setzen des Winkels oder die Drehung wird nicht durchgeführt)'':
* We will now make holes for the screws, using the same Cut method. Since we need 8 holes, two in each foot, we could make 8 objects to be subtracted. Instead, let's explore other ways and make 4 tubes, that will be reused by two of the feet. So let's create four tubes by using the [[Image:Part_Cylinder.png|16px]] '''Cylinder''' tool. You can again, make only one and duplicate it afterwards. Give all cylinders a radius of 6mm. This time, we will need to rotate them, which is also done via the '''Placement''' property:
** cylinder: height: 130cm, angle: 90°, axis: x:0,y:1, position: x:-10mm, y:40mm, z:72cm
** cylinder: height: 130cm, angle: 90°, axis: x:0,y:1,t:0 position: x:-10mm, y:40mm, z:72cm
** cylinder001: height: 130cm, angle: 90°, axis: x:0,y:1, position: x:-10mm, y:84cm, z:72cm
** cylinder001: height: 130cm, angle: 90°, axis: x:0,y:1,z:0 position: x:-10mm, y:84cm, z:72cm
** cylinder002: height: 90cm, angle: 90°, axis: x:-1,y:0, position: x:40mm, y:-10mm, z:70cm
** cylinder002: height: 90cm, angle: 90°, axis: x:-1,y:0,z:0 position: x:40mm, y:-10mm, z:70cm
** cylinder003: height: 90cm, angle: 90°, axis: x:-1,y:0, position: x:124cm, y:-10mm, z:70cm
** cylinder003: height: 90cm, angle: 90°, axis: x:-1,y:0,z:0 position: x:124cm, y:-10mm, z:70cm


[[Image:Exercise_table_04.jpg]]
[[Image:Exercise_table_04.jpg]]


Du wirst feststellen, dass die Zylinder etwas länger sind als erforderlich. Der Grund ist, dass, wie in allen Volumenkörper-basierten 3D-Applikationen, Boole'sche Operationen in FreeCAD teilweise überempfindlich auf Fläche-auf-Fläche-Situationen reagieren und fehlschlagen könnten. Deshalb bringen wir uns auf die sichere Seite.
You will notice that the cylinders are a bit longer than needed. This is because, as in all solid-based 3D applications, boolean operations in FreeCAD are sometimes oversensitive to face-on-face situations and might fail. By doing this, we put ourselves on the safe side.


* Lass uns nun die Subtraktionen durchführen. Wähle den ersten Fuß, dann mit gedrückter Strg Taste eine der ihn kreuzenden Röhren, und drücke den '''Cut'''-Button. Das Loch ist da und die Röhre wird versteckt. Finde sie in der Baumansicht durch Aufklappen des durchlöcherten Fußes.
* Now let's do the subtractions. Select the first foot, then, with CTRL pressed, select one of the tubes that crosses it, press the '''Cut''' button. The hole will be done, and the tube hidden. Find it in the tree view by expanding the pierced foot.
* Wähle den Fuß am anderen Ende der versteckten Röhre, dann wiederhole die Operation, dieses Mal Strg+ Wahl des Rohrs in der Baumansicht, denn in der 3D Ansicht ist sie versteckt (Du kannst sie auch wieder sichtbar machen und sie in der 3D Ansicht auswählen). Wiederhole dies für die anderen Füße, bis jeder von ihnen zwei Löcher hat:
* Select another foot pierced by this hidden tube, then repeat the operation, this time Ctrl+ selecting the tube in the tree view, as it is hidden in the 3D view (you can also make it visible again and select it in the 3D view). Repeat this for the other feet until each of them has its two holes:


[[Image:Exercise_table_05.jpg]]
[[Image:Exercise_table_05.jpg]]


Wie man sieht, ist jeder Fuß das Ergebnis einer ziemlich langen Reihe von Operationen. All dies bleibt parametrisch, und Du kannst jederzeit jeden Parameter in jeder der alten Operationen ändern. In FreeCAD bezeichnen wir diesen Haufen als "Modellierungshistorie", denn er enthält in der Tat die komplette Historie der durchgeführten Operationen.
As you can see, each foot has become a quite long series of operations. All this stays parametric, and you can go change any parameter of any of the older operations anytime. In FreeCAD, we often refer to this pile as "modeling history", since it in fact carries all the history of the operations you did.


Another particularity of FreeCAD is that the concept of 3D object and the concept of 3D operation tend to blend into one same thing. The Cut is at the same time an operation, and the 3D object resulting from this operation. In FreeCAD this is called a "feature", rather than object or operation.
Eine weitere Eigentümlichkeit von FreeCAD ist, dass das Konzept von 3D Objekten und das Konzept von 3D Operationen dazu neigen, sich in das gleiche Ding zu integrieren. Der Cut ist zur gleichen Zeit eine Operation und das aus dieser Operation resultierende 3D Objekt. In FreeCAD wird dies ein "Formelement" genannt, eher als Objekt oder Operation.


* Now let's do the tabletop, it will be a simple block of wood, let's do it with another '''Box''' with length: 126cm, width: 86cm, height: 8cm, position: x: 10mm, y: 10mm, z, 67cm. In the '''View''' tab, you can give it a nice brownish, wood-like color by changing its '''Shape Color''' property:
* Jetzt werden wir die Tischplatte erstellen, ein einfacher Block aus Holz, also ein weiterer '''Quader''' mit length: 126cm, width: 86cm, height: 8cm, position: x: 10mm, y: 10mm, z, 67cm. Im '''Ansicht''' Reiter kannst Du ihm einen schönen Braunton geben, eine holzartige Farbe durch Ändern der '''Shape Color'''-Eigenschaft:


[[Image:Exercise_table_06.jpg]]
[[Image:Exercise_table_06.jpg]]


Beachte, dass wir die Beine 10 mm entfernt platziert haben, obwohl sie nur 8 mm dick sind. Dies ist natürlich nicht notwendig und es wird bei einem realen Tisch auch nicht passieren, aber es üblich, das in dieser Art von "Baugruppen"-Modus zu tun, denn es hilft Leuten, die sich das Modell ansehen, zu verstehen, dass es sich um unabhängige Teile handelt, die später manuell zusammengesetzt werden müssen.
Notice that, although the legs are 8mm thick, we placed it 10mm away, leaving 2mm between them. This is not necessary, of course, it won't happen with the real table, but it is a common thing to do in that kind of "assembled" models, it helps people who look at the model to understand that these are independent parts, that will need to be attached together manually later.


Nachdem unsere fünf Teile fertig sind, ist es Zeit, ihnen bessere Bezeichnungen zu geben als "Cut015". Durch rechtklicken der Objekte in der Baumansicht (oder Drücken von '''F2''') kannst Du sie in etwas umbenennen, was für Dich oder eine andere Person, die die Datei später öffnet, aussagekräftiger ist. Es wird oft gesagt, dass das Vergeben von sinnvollen Namen für die Objekte viel wichtiger ist als sie zu modellieren.
Now that our five pieces are complete, it is a good time to give them more proper names than "Cut015". By right-clicking the objects in the tree view (or pressing '''F2'''), you can rename them to something more meaningful to yourself or to another person who would open your file later. It is often said that simply giving proper names to your objects is much more important than the way you model them.


* We will now place some screws. There is nowadays an extremely useful addon developed by a member of the FreeCAD community, that you can find on the [https://github.com/FreeCAD/FreeCAD-addons FreeCAD addons] repository, called [https://github.com/shaise/FreeCAD_FastenersWB Fasteners], that makes the insertion of screws very easy. Installing additional workbenches is easy and described on the addons pages.
* Wir werden nun ein paar Schrauben anbringen. Es gibt heutzutage eine extrem nützliche Erweiterung, das von einem Mitglied der FreeCAD Gemeinschaft entwickelt wurde, das Du im [https://github.com/FreeCAD/FreeCAD-addons FreeCAD addons] Repositorium findest, [https://github.com/shaise/FreeCAD_FastenersWB Fasteners] genannt, welches das Einfügen von Schrauben sehr vereinfacht. Das Installieren von zusätzlichen Arbeitsbereichen ist einfach und auf den [[Std_AddonMgr/de|Erweiterungsseiten ]] beschrieben.
* Sobald Du den Arbeitsbereich Verbindungselemente installiert und FreeCAD erneut gestartet hast, wird er in der Arbeitsbereichliste erscheinen und wir können dorthin wechseln. Das Hinzufügen einer Schraube zu einem unserer Löcher erfolgt zuerst durch Auswählen der Kreislinie unseres Loches:
* Once you have installed the Fasteners Workbench and restarted FreeCAD, it will appear in the workbenches list, and we can switch to it. Adding a screw to one of our holes is done by first selecting the circular edge of our hole:


[[Image:Exercise_table_07.jpg]]
[[Image:Exercise_table_07.jpg]]


* Then we can press one of the screw buttons of the Fasteners Workbench, for example the '''EN 1665 Hexagon bolt with flanges, heavy series'''. The screw will be placed and aligned with our hole, and the diameter will automatically be selected to match the size of our hole. Sometimes the screw will be placed inverted, which we can correct by flipping its '''invert''' property. We can also set its offset to 2mm, to follow the same rule we used between the tabletop and the feet:
* Dann klicken wir einen der Schrauben-Buttons aus dem Fastener-Arbeitsbereich, z.B. die '''EN 1665 Hexagon bolt with flanges, heavy series'''. Die Schraube wird platziert, an unserem Loch ausgerichtet und der Durchmesser wird automatisch an die Größe des Lochs angepasst. Manchmal wird die Schraube spiegelverkehrt platziert, was wir durch Umdrehen des '''invert'''-Eigenschaftswert korrigieren können. Wir können auch den Offset auf 2 mm setzen, um den gleichen Regeln wie beim Abstand von Tischplatte und Tischbeinen zu folgen:


[[Image:Exercise_table_08.jpg]]
[[Image:Exercise_table_08.jpg]]


* Wiederhole dies für alle Löcher und unser Tisch ist fertig!
* Repeat this for all the holes, and our table is complete!


'''The internal structure of Part objects'''
'''Die interne Struktur von Part-Objekten'''


Wie wir oben gesehen haben, ist es in FreeCAD möglich, nicht ganze Objekte auszuwählen, sondern auch Teile davon, wie z.B. die Kreislinie unseres Schraubenlochs. Dies ist eine gute Gelegenheit, um einen schnellen Blick darauf zu werfen, wie Part-Objekte intern konstruiert sind. Jeder Arbeitsbereich, mit dem Part-Geometrien erstellt werden können, besteht aus:
As we saw above, it is possible in FreeCAD to select not only whole objects, but parts of them, such as the circular border of our screw hole. This is a good time to have a quick look at how Part objects are constructed internally. Every workbench that produces Part geometry will be based on these:


* '''Vertices''': These are points (usually endpoints) on which all the rest is built. For example, a line has two vertices.
* '''Eckpunkten''': Dies sind Punkte (normalerweise Endpunkte), auf denen der Rest aufgebaut ist. Zum Beispiel hat eine Linie zwei Eckpunkte.
* '''Edges''': the edges are linear geometry like lines, arcs, ellipses or [https://en.wikipedia.org/wiki/Non-uniform_rational_B-spline NURBS] curves. They usually have two vertices, but some special cases have only one (a closed circle for example).
* '''Kanten''': Die Kanten sind lineare Geometrien wie Linien, Kreisbögen, Ellipsen oder [[https://de.wikipedia.org/wiki/Non-Uniform_Rational_B-Spline nurbs]] Kurven. Sie haben normalerweise zwei Eckpunkte, aber in einigen speziellen Fällen nur eine (ein geschlossener Kreis beispielsweise).
* '''Drähte''': Ein Draht ist eine Reihe von Kanten, die durch ihre Endpunkt verbunden sind. Er kann Kanten jedes Typs enthalten und geschlossen sind oder nicht.
* '''Wires''': A wire is a sequence of edges connected by their endpoints. It can contain edges of any type, and it can be closed or not.
* '''Flächen''': Flächen können plan oder gewölbt sein und durch einen geschlossenen Draht geformt werden, der die Grenze der Fläche bildet, oder mehr als einen, falls die Fläche Löcher hat.
* '''Faces''': Faces can be planar or curved, and can be formed by one closed wire, which forms the border of the face, or more than one, in case the face has holes.
* '''Hüllen''': Hüllen sind einfach eine Gruppe von Flächen, die an ihren Kanten verbunden sind. Sie können offen oder geschlossen sein.
* '''Shells''': Shells are simply a group of faces connected by their edges. It can be open or closed.
* '''Volumenkörper''': Wenn eine Hülle fest verschlossen ist, wenn sie also kein "Leck" hat, wird sie ein Volumenkörper. Volumenkörper haben Innen- und Außenseite. Viele Arbeitsbereiche vertrauen darauf, um sicherzustellen, dass die erstellten Objekte in der realen Welt gebaut werden können.
* '''Solids''': When a shell is tightly closed, that is, it has no "leak", it becomes a solid. Solids carry the notion of inside and outside. Many workbenches rely on this to make sure the objects they produce can be built in the real world.
* '''Teileverbünde''': Teileverbünde sind einfach eine Anhäufung von anderen Formen, unabhängig von ihrem Typ, zu einer einzigen Form.
* '''Compounds''': Compounds are simply aggregates of other shapes, no matter their type, into a single shape.


In the 3D view, you can select individual '''vertices''', '''edges''' or '''faces'''. Selecting one of these also selects the whole object.
In der 3D-Ansicht kannst Du einzelne '''Eckpunkte''', '''Kanten''' oder '''Flächen''' auswählen. Die Auswahl eines dieser Objekte wählt das ganze Objekt aus.


'''A note about shared design'''
'''Eine Anmerkung zu geteiltem Design'''


Du könntest den Tisch ansehen und denken, dass das Design nicht gut ist. Die Verbindung der Füße mit der Tischplatte ist vielleicht zu schwach. Du könntest verstärkende Teile hinzufügen wollen oder einfach andere Ideen haben, um es zu verbessern. An dieser Stelle wird teilen interessant. Du kannst die während der Übung erstellte Datei unter dem Link herunterladen und sie modifizieren, um sie besser zu machen. Dann, wenn Du diese verbesserte Datei teilst, könnten andere in der Lage sein, sie nochmal zu verbessern oder Deinen gut designten Tisch in ihren Projekten benutzen. Dein Design könnte andere auf andere Ideen bringen und vielleicht hast Du ein winziges Stück geholfen, eine bessere Welt zu schaffen...
You might look at the table above, and think its design is not good. The tightening of the feet with the tabletop is probably too weak. You might want to add reinforcing pieces, or simply you have other ideas to make it better. This is where sharing becomes interesting. You can download the file made during this exercise from the link below, and modify it to make it better. Then, if you share that improved file, others might be able to make it even better, or use your well-designed table in their projects. Your design might then give other ideas to other people, and maybe you will have helped a tiny bit to make a better world...


'''Downloads'''
'''Downloads'''


* The file produced in this exercise: https://github.com/yorikvanhavre/FreeCAD-manual/blob/master/files/table.FCStd
* Die in dieser Übung erstellte Datei: https://github.com/yorikvanhavre/FreeCAD-manual/blob/master/files/table.FCStd


'''Read more'''
'''Lies mehr'''


* [[Part_Module|The Part Workbench]]
* [[Part_Workbench/de|Der Part Arbeitsbereich]]
* [https://github.com/FreeCAD/FreeCAD-addons The FreeCAD addons repository]
* [https://github.com/FreeCAD/FreeCAD-addons Das FreeCAD Erweiterungs Repositorium]
* [https://github.com/shaise/FreeCAD_FastenersWB The Fasteners Workbench]
* [https://github.com/shaise/FreeCAD_FastenersWB Der Verbindungselemente Arbeitsbereich]



[[Category:Tutorials]]
{{Docnav/de
<languages/>
|[[Manual:All_workbenches_at_a_glance/de|Alle Arbeitsbereiche auf einen Blick]]
|[[Manual:Traditional_2D_drafting/de|Herkömmliches 2D Entwerfen]]
|[[Manual:Introduction/de|Handbuch Anfang]]
|IconC = Crystal_Clear_manual.png
}}

[[Category:Tutorials{{#translation:}}]]

Latest revision as of 20:10, 4 November 2023

CSG steht für Konstruktive Festkörpergeometrie (engl.: Constructive Solid Geometry) und beschreibt den grundlegendsten Weg, mit 3D Volumenkörpergeometrie zu arbeiten, nämlich die Erstellung komplexer Objekte durch Hinzufügen und Entfernen von Teilen zu/von Volumenkörpern mit Hilfe boolescher Operationen wie Vereinigung, Subtraktion oder Schnittmenge.

Wie wir bereits früher in diesem Handbuch gesehen haben, kann FreeCAD viele Arten von Geometrie handhaben, aber die bevorzugte und nützlichste Art für die Art von 3D Objekten, die wir mit FreeCAD entwerfen wollen, d.h. Objekte aus der realen Welt, ist zweifellos die Festkörpergeometrie Boundary Representation BREP, die hauptsächlich vom Part Arbeitsbereich gehandhabt wird. Im Gegensatz zu Polygonnetze, die nur aus Punkten und Dreiecken bestehen, sind die Flächen von BREP Objekten durch mathematische Kurven definiert, was eine absolute Präzision unabhängig vom Maßstab ermöglicht.

Der Unterschied zwischen den beiden kann mit dem Unterschied zwischen Bitmap und Vektorgrafiken verglichen werden. Wie bei Bitmap Grafiken sind gewölbte Oberflächen bei Polygonnetzen unterteilt in eine Reihe von Punkten. Wenn du genauer hinsiehst oder es sehr groß ausdruckst, wirst du keine gewölbte, sondern eine facettierte Oberfläche sehen. In Vektorgrafiken und BREP Daten ist die Position eines beliebigen Punktes auf einer Kurve nicht in der Geometrie gespeichert, sondern im Handumdrehen und mit exakter Präzision berechnet.

In FreeCAD werden alle BREP -basierten Geometrien von einem anderen Stück Open Source Software, OpenCasCade, gehandhabt. Die Hauptschnittstelle zwischen FreeCAD und dem OpenCasCade Kern ist der Part Arbeitsbereich. Die meisten anderen Arbeitsbereiche bauen ihre Funktionalität auf dem Part Arbeitsbereich auf.

Obwohl andere Arbeitsbereiche oft fortschrittlichere Werkzeuge zur Erstellung und Bearbeitung von Geometrie bieten, da sie alle tatsächlich Part Objekte bearbeiten, ist es sehr nützlich zu wissen, wie diese Objekte intern arbeiten, und die Part Werkzeuge nutzen zu können, da sie einfacher sind und Ihnen sehr oft helfen können, Probleme zu umgehen, die die intelligenteren Werkzeuge nicht richtig lösen können.

Um die Funktionsweise der Part Arbeitsbereichs zu veranschaulichen, werden wir diesen Tisch modellieren, wobei wir nur CSG Operationen verwenden (mit Ausnahme der Schrauben, für die wir eines der Erweiterungen verwenden werden, und der Abmessungen, wie wir im nächsten Kapitel sehen werden):

Lass uns ein neues Dokument erstellen (Strg+N oder Menü Datei → Neues Dokument), das unsere Tischkonstruktion aufnimmt. Das Dokument heißt zunächst "unnamed" im Modellreiter im Combo Ansichtsfeld, aber wenn du das Dokument (Strg+Umschalt+S' oder Menü Datei → Speichern unter) als neues FreeCAD Dokument mit dem Namen "table.FCStd" speicherst, wird das Dokument in "table" umbenannt, was das Projekt klarer identifiziert.

Jetzt können wir zum Part Arbeitsbereich wechseln und mit der Erstellung des ersten Tischbeins beginnen.

  • Drücke die Würfel Schaltfläche
  • Wähle den Würfel, dann setze die folgenden Eigenschaften (im Daten Reiter):
    • Length: 80 mm (oder 8 cm, oder 0.8 m, FreeCAD arbeitet mit jeder Einheit)
    • Width: 80 mm
    • Height: 75 cm
  • Dupliziere den Quader durch Drücken von Strg+C, dann Strg+V (oder Menü Bearbeiten → Kopieren und Einfügen) (Es wird keine Veränderung erkennbar sein, da das zweite Objekt das erste überlagert).
  • Wähle das neu angelegte Objekt mit dem Namen Cube001 aus (Klicke auf Cube001 auf der linken Seite auf dem Modell Reiter)
  • Ändere die Position durch Anpassen der Positionierungseigenschaften:
    • Position x: 8 mm
    • Position y: 8 mm

Du solltest jetzt zwei hohe Quader erhalten, der eine 8 mm vom anderen entfernt:

  • Jetzt können wir den einen vom anderen subtrahieren: Wähle den ersten, das ist der, der übrig bleibt, dann mit gedrückter Strg Taste, wähle den anderen, der subtrahiert wird (die Reihenfolge ist wichtig) und drücke die Cut Schaltfläche:

Beachte, dass das neu erzeugte Objekt, "Cut" benannt, noch die beiden Quader enthält, die wir als Operanden benutzt haben. Tatsächlich sind die beiden Quader weiterhin im Dokument, sie wurden einfach versteckt und in der Baumansicht unterhalb des Cut-Objekts angeordnet. Du kannst sie durch expandieren des Pfeils neben dem Cut-Objekt noch auswählen, und durch rechtsklicken wieder sichtbar machen oder jede beliebige Eigenschaft ändern.

Du kannst das Ausschneiden-Werkzeug und andere boolesche Werkzeuge auch über die "Combo Ansicht" mit Boolesche Operationen verwenden. Es ist eindeutiger, aber länger.

  • Jetzt werden wir die drei anderen Füße durch sechsmaliges duplizieren unseres Basisquaders estellen. Da er bereits kopiert wurde, kannst Du einfach sechs Mal einfügen (Strg-V) drücken. Ändere die Positionen wie folgt:
    • cube002: x: 0, y: 80cm
    • cube003: x: 8mm, y: 79.2cm
    • cube004: x: 120cm, y: 0
    • cube005: x: 119.2cm, y: 8mm
    • cube006: x: 120cm, y: 80cm
    • cube007: x: 119.2cm, y: 79.2cm
  • Jetzt werden wir die drei weiteren Schnitte durchführen, indem zuerst der "host" Quader, dann der abzuschneidende gewählt wird. Wir haben jetzt vier Schnitt Objekte:

Vielleicht denkst Du jetzt, dass wir den kompletten Fuß nur dreimal hätten kopieren müssen, anstatt den Basisquader sechsmal zu duplizieren. Das ist wahr, denn wie immer in FreeCAD gibt es viele Wege, um das gleiche Ziel zu erreichen. Es ist wertvoll, sich daran zu erinnern, denn wenn wir zu komplexeren Objekten fortschreiten, gibt es einige Operationen, die möglicherweise nicht das korrekte Ergebnis liefern, und dann müssen wir andere Wege probieren.

  • Wir werden jetzt mit der gleichen Schnitt Methode Löcher für die Schrauben machen. Nachdem wir acht Löcher brauchen, zwei in jedem Fuß, könnten wir acht zu entfernende Objekte erzeugen. Stattdessen werden wir andere Wege beschreiten und vier Röhren erstellen, die für die Löcher in den Füßen wiederverwendet werden. Daher werden wir vier Röhren mit dem Zylinder Werkzeug erstellen. Du kannst wieder nur eine erstellen und später wieder duplizieren. Gib jedem Zylinder einen Radius von 6 mm. Dieses Mal müssen wir sie drehen, was ebenfalls mit der Placement Eigenschaft unter dem Daten Reiter gemacht wird (Anmerkung: ändere die Axis Eigenschaft vor dem Setzen des Winkels oder die Drehung wird nicht durchgeführt):
    • cylinder: height: 130cm, angle: 90°, axis: x:0,y:1,t:0 position: x:-10mm, y:40mm, z:72cm
    • cylinder001: height: 130cm, angle: 90°, axis: x:0,y:1,z:0 position: x:-10mm, y:84cm, z:72cm
    • cylinder002: height: 90cm, angle: 90°, axis: x:-1,y:0,z:0 position: x:40mm, y:-10mm, z:70cm
    • cylinder003: height: 90cm, angle: 90°, axis: x:-1,y:0,z:0 position: x:124cm, y:-10mm, z:70cm

Du wirst feststellen, dass die Zylinder etwas länger sind als erforderlich. Der Grund ist, dass, wie in allen Volumenkörper-basierten 3D-Applikationen, Boole'sche Operationen in FreeCAD teilweise überempfindlich auf Fläche-auf-Fläche-Situationen reagieren und fehlschlagen könnten. Deshalb bringen wir uns auf die sichere Seite.

  • Lass uns nun die Subtraktionen durchführen. Wähle den ersten Fuß, dann mit gedrückter Strg Taste eine der ihn kreuzenden Röhren, und drücke den Cut-Button. Das Loch ist da und die Röhre wird versteckt. Finde sie in der Baumansicht durch Aufklappen des durchlöcherten Fußes.
  • Wähle den Fuß am anderen Ende der versteckten Röhre, dann wiederhole die Operation, dieses Mal Strg+ Wahl des Rohrs in der Baumansicht, denn in der 3D Ansicht ist sie versteckt (Du kannst sie auch wieder sichtbar machen und sie in der 3D Ansicht auswählen). Wiederhole dies für die anderen Füße, bis jeder von ihnen zwei Löcher hat:

Wie man sieht, ist jeder Fuß das Ergebnis einer ziemlich langen Reihe von Operationen. All dies bleibt parametrisch, und Du kannst jederzeit jeden Parameter in jeder der alten Operationen ändern. In FreeCAD bezeichnen wir diesen Haufen als "Modellierungshistorie", denn er enthält in der Tat die komplette Historie der durchgeführten Operationen.

Eine weitere Eigentümlichkeit von FreeCAD ist, dass das Konzept von 3D Objekten und das Konzept von 3D Operationen dazu neigen, sich in das gleiche Ding zu integrieren. Der Cut ist zur gleichen Zeit eine Operation und das aus dieser Operation resultierende 3D Objekt. In FreeCAD wird dies ein "Formelement" genannt, eher als Objekt oder Operation.

  • Jetzt werden wir die Tischplatte erstellen, ein einfacher Block aus Holz, also ein weiterer Quader mit length: 126cm, width: 86cm, height: 8cm, position: x: 10mm, y: 10mm, z, 67cm. Im Ansicht Reiter kannst Du ihm einen schönen Braunton geben, eine holzartige Farbe durch Ändern der Shape Color-Eigenschaft:

Beachte, dass wir die Beine 10 mm entfernt platziert haben, obwohl sie nur 8 mm dick sind. Dies ist natürlich nicht notwendig und es wird bei einem realen Tisch auch nicht passieren, aber es üblich, das in dieser Art von "Baugruppen"-Modus zu tun, denn es hilft Leuten, die sich das Modell ansehen, zu verstehen, dass es sich um unabhängige Teile handelt, die später manuell zusammengesetzt werden müssen.

Nachdem unsere fünf Teile fertig sind, ist es Zeit, ihnen bessere Bezeichnungen zu geben als "Cut015". Durch rechtklicken der Objekte in der Baumansicht (oder Drücken von F2) kannst Du sie in etwas umbenennen, was für Dich oder eine andere Person, die die Datei später öffnet, aussagekräftiger ist. Es wird oft gesagt, dass das Vergeben von sinnvollen Namen für die Objekte viel wichtiger ist als sie zu modellieren.

  • Wir werden nun ein paar Schrauben anbringen. Es gibt heutzutage eine extrem nützliche Erweiterung, das von einem Mitglied der FreeCAD Gemeinschaft entwickelt wurde, das Du im FreeCAD addons Repositorium findest, Fasteners genannt, welches das Einfügen von Schrauben sehr vereinfacht. Das Installieren von zusätzlichen Arbeitsbereichen ist einfach und auf den Erweiterungsseiten beschrieben.
  • Sobald Du den Arbeitsbereich Verbindungselemente installiert und FreeCAD erneut gestartet hast, wird er in der Arbeitsbereichliste erscheinen und wir können dorthin wechseln. Das Hinzufügen einer Schraube zu einem unserer Löcher erfolgt zuerst durch Auswählen der Kreislinie unseres Loches:

  • Dann klicken wir einen der Schrauben-Buttons aus dem Fastener-Arbeitsbereich, z.B. die EN 1665 Hexagon bolt with flanges, heavy series. Die Schraube wird platziert, an unserem Loch ausgerichtet und der Durchmesser wird automatisch an die Größe des Lochs angepasst. Manchmal wird die Schraube spiegelverkehrt platziert, was wir durch Umdrehen des invert-Eigenschaftswert korrigieren können. Wir können auch den Offset auf 2 mm setzen, um den gleichen Regeln wie beim Abstand von Tischplatte und Tischbeinen zu folgen:

  • Wiederhole dies für alle Löcher und unser Tisch ist fertig!

Die interne Struktur von Part-Objekten

Wie wir oben gesehen haben, ist es in FreeCAD möglich, nicht ganze Objekte auszuwählen, sondern auch Teile davon, wie z.B. die Kreislinie unseres Schraubenlochs. Dies ist eine gute Gelegenheit, um einen schnellen Blick darauf zu werfen, wie Part-Objekte intern konstruiert sind. Jeder Arbeitsbereich, mit dem Part-Geometrien erstellt werden können, besteht aus:

  • Eckpunkten: Dies sind Punkte (normalerweise Endpunkte), auf denen der Rest aufgebaut ist. Zum Beispiel hat eine Linie zwei Eckpunkte.
  • Kanten: Die Kanten sind lineare Geometrien wie Linien, Kreisbögen, Ellipsen oder [nurbs] Kurven. Sie haben normalerweise zwei Eckpunkte, aber in einigen speziellen Fällen nur eine (ein geschlossener Kreis beispielsweise).
  • Drähte: Ein Draht ist eine Reihe von Kanten, die durch ihre Endpunkt verbunden sind. Er kann Kanten jedes Typs enthalten und geschlossen sind oder nicht.
  • Flächen: Flächen können plan oder gewölbt sein und durch einen geschlossenen Draht geformt werden, der die Grenze der Fläche bildet, oder mehr als einen, falls die Fläche Löcher hat.
  • Hüllen: Hüllen sind einfach eine Gruppe von Flächen, die an ihren Kanten verbunden sind. Sie können offen oder geschlossen sein.
  • Volumenkörper: Wenn eine Hülle fest verschlossen ist, wenn sie also kein "Leck" hat, wird sie ein Volumenkörper. Volumenkörper haben Innen- und Außenseite. Viele Arbeitsbereiche vertrauen darauf, um sicherzustellen, dass die erstellten Objekte in der realen Welt gebaut werden können.
  • Teileverbünde: Teileverbünde sind einfach eine Anhäufung von anderen Formen, unabhängig von ihrem Typ, zu einer einzigen Form.

In der 3D-Ansicht kannst Du einzelne Eckpunkte, Kanten oder Flächen auswählen. Die Auswahl eines dieser Objekte wählt das ganze Objekt aus.

Eine Anmerkung zu geteiltem Design

Du könntest den Tisch ansehen und denken, dass das Design nicht gut ist. Die Verbindung der Füße mit der Tischplatte ist vielleicht zu schwach. Du könntest verstärkende Teile hinzufügen wollen oder einfach andere Ideen haben, um es zu verbessern. An dieser Stelle wird teilen interessant. Du kannst die während der Übung erstellte Datei unter dem Link herunterladen und sie modifizieren, um sie besser zu machen. Dann, wenn Du diese verbesserte Datei teilst, könnten andere in der Lage sein, sie nochmal zu verbessern oder Deinen gut designten Tisch in ihren Projekten benutzen. Dein Design könnte andere auf andere Ideen bringen und vielleicht hast Du ein winziges Stück geholfen, eine bessere Welt zu schaffen...

Downloads

Lies mehr