FreeCAD (eBook)

3D-Modellierung für Mechanik und Architektur. Der umfassende Praxiseinstieg. Komplett in Farbe

Detlef Ridder (Autor)

eBook Download: EPUB

2023 | 2. Auflage
288 Seiten
MITP Verlags GmbH & Co. KG
978-3-7475-0798-8 (ISBN)

Infos

• Das kostenlose CAD-Programm FreeCAD Schritt für Schritt kennenlernen
• Praktische Konstruktionsbeispiele für 3D-Modellierung in Mechanik und Architektur
• Technische Zeichnungen ableiten und Fertigungsdaten für 3D-Druck und NC erzeugen

FreeCAD ist eine kostenlose Open-Source-Alternative zu professionellen CAD-Programmen und bietet einen vergleichbaren Funktionsumfang. In diesem Buch lernen Sie alle wichtigen Funktionen der Software für die 3D-Modellierung in Mechanik und Architektur kennen: von der Volumenmodellierung über das Ableiten technischer Zeichnungen und den Zusammenbau bis hin zu Festigkeitsberechnungen und der Aufbereitung der Daten für 3D-Druck und NC-Bearbeitungen.

Nach einer umfassenden Einführung in die Benutzeroberfläche und Menüstruktur des Programms zeigt der Autor Ihnen Schritt für Schritt das Vorgehen bei der Bauteilkonstruktion. Anhand des Konstruktionsbeispiels eines Schraubenschlüssels können Sie den kompletten Entstehungsprozess praktisch nachvollziehen. Ein ebenfalls vollständiges Beispiel für die Konstruktion eines kleinen Hauses führt Sie leicht nachvollziehbar in die Architekturkonstruktion ein.

Ein praktisches Glossar hilft Ihnen, die wenigen noch verbliebenen englischen Begriffe zu verstehen. Nach der Lektüre dieses Buches sind Sie bestens darauf vorbereitet, individuelle Mechanik-Modelle und Architekturkonstruktionen zu erstellen sowie die entsprechenden Fertigungsdaten zu erzeugen und eigene Projekte umzusetzen.

Aus dem Inhalt:

• Einführung in die Benutzeroberfläche inkl. Arbeitsbereiche und Werkzeugkästen
• Funktionen für die Volumenmodellierung
• Vollständiges Beispiel für ein Mechanik-Modell (Schraubenschlüssel)
• Funktionen und Beispiel für die Architekturkonstruktion
• Ableiten technischer Zeichnungen (TechDraw) inkl. Bemaßung
• Zusammenbau von Baugruppen mit Abhängigkeiten
• Festigkeitsberechnung (FEM)
• Ausgabe für 3D-Druck und NC-Bearbeitung
• Glossar für englische Bezeichnungen in der Programmoberfläche

Aktuell zur FreeCAD-Version 0.21.X für Windows, Linux und macOS

Zum Download:

Die im Buch verwendeten Konstruktionsbeispiele stehen unter www.mitp.de/0796 zum kostenlosen Download zur Verfügung.

Detlef Ridder hat langjährige Erfahrung im Bereich CAD und bereits zahlreiche Bücher zu AutoCAD, Fusion 360, Inventor, Revit und Archicad veröffentlicht. Er gibt Schulungen zu diesen Programmen und zu CNC und weiß daher, welche Themen für Einsteiger besonders wichtig sind.

Textauszug

Kapitel 1:
Erste Schritte und Installation

Das Programm FreeCAD wird auf der Website des Herstellers als »parametrischer 3D-Modellierer« vorgestellt. Das bedeutet, dass Ihre Konstruktionen aus dreidimensionalen Volumenkörpern zusammengefügt werden. Zwar beginnt die Konstruktion oft mit einer oder mehreren zweidimensionalen Skizzen verschiedener Ansichten, aber Sie können auch mit vordefinierten Volumenkörpern starten, die dann volumenmäßig kombiniert werden. Letzteres ist das typische Vorgehen bei Architekturkonstruktionen. Die einzelnen Komponenten werden in ihren Abmessungen über Parameter bestimmt. Das bedeutet, dass Sie auch nachträglich noch durch Ändern dieser Parameter die Bauteile umgestalten und Varianten erzeugen können. Daneben können Sie natürlich immer auch zweidimensionale Konstruktionen vornehmen bzw. die zweidimensionalen Zeichnungsansichten von 3D-Konstruktionen ableiten und bemaßen.

In diesem einleitenden Kapitel wird zunächst Download und Installation des Programms beschrieben und dann ein kurzer Überblick über Funktionsumfang und Bedienung gegeben. Die Vertiefung zur Benutzeroberfläche, einzelne Bedienelemente und eine systematische Einführung in die Konstruktionsweise mit FreeCAD folgen in den nachfolgenden Kapiteln.

1.1  Was kann man von einem »freien« (kostenlosen) CAD-Programm erwarten?

Die Entwicklung freier Programme wie FreeCAD geschieht typischerweise in größeren Entwicklergruppen und wird auch durch Kommunikation mit interessierten Anwendern (Communities) stark beeinflusst. Diese Vorgehensweise führt dazu, dass nicht immer ein großes einheitliches Konzept zur Planung der Entwicklung vorliegt, hat aber andererseits den Vorteil, dass Neuerungen und Highlights sehr schnell in die Weiterentwicklung einfließen können.

Die Benutzeroberfläche eines solchen Programms wird nicht so stark nach einer bestimmten einheitlichen Bedienerführung geformt sein, wie man es vielleicht von Programmen der großen Konzerne gewöhnt ist. Mit anderen Worten, es ist etwas mühsamer, ein solches Programm optimal zu nutzen. Ausgeglichen wird das aber dadurch, dass man darin immer wieder echte Diamanten finden wird, Funktionen, die nicht in den Bedienoberflächen der großen Hersteller des CAD-Mainstreams vorkommen. Die Beschäftigung mit einem freien CAD-Programm ist deshalb auch schon für Standardaufgaben intensiver nötig und von Überraschungen flankiert.

Da die Softwareentwickler gewöhnt sind, in der Programmiersprache weitestgehend mit englischen Begriffen umzugehen, spiegelt sich das auch in der deutschen Benutzeroberfläche wider. Es ist nicht zu erwarten, dass jeder Begriff aus dem Englischen übersetzt bzw. treffend übersetzt wird. Der Benutzer sollte also etwas vertraut mit englischen Begriffen sein. Ich werde mich bemühen, die auftretenden englischen Begriffe in diesem Buch in Klammern zu übersetzen.

Wie bei freier Software üblich, wird auch FreeCAD für die Betriebssysteme Windows, Mac und Linux angeboten, allerdings nur für 64-Bit-Systeme.

FreeCAD wird ständig dynamisch weiterentwickelt und regelmäßig aktualisiert. So sind seit Start der Version 0.20.0 im August 2022 neue Versionen 0.20.1 und 0.20.2 (letzte im Januar 2023) mit kleinen Erweiterungen und Verbesserungen im Funktionsumfang erschienen, bisher also etwa alle 3 Monate.

1.2  Großer Funktionsumfang durch Zusatzpakete

Wie ist eine so umfangreiche kostenfreie Software möglich? FreeCAD kann so viele Themenbereiche abdecken, weil es auf verschiedene andere freie Software zurückgreift. Dann braucht FreeCAD nur ein passendes Interface zu konstruieren, das die Dateien für fremde Software anpasst. Deshalb werden Sie in vielen Situationen aufgefordert, Zusatzpakete zu laden oder andere freie Software dazu zu installieren.

Ein Beispiel ist der Zusammenbau von Baugruppen. Dafür muss ein Zusatzpaket installiert werden. Diese Installationen geschehen immer durch das Menü Werkzeuge|Addon-Manager und laufen auf allen Betriebssystemen problemlos.

Das Spreadsheet-Modul verwendet freie Datenbanksoftware aus Open Office.

Der Architektur-Bereich Arch ist größtenteils ersetzt worden durch das umfangreichere Zusatzpaket BIM, das sich stark an den offen verfügbaren Architektur-Modellen des IFC-Standards orientiert.

Zur Verwaltung all dieser Zusatzpakete gibt es das Menü Werkzeuge|Addon-Manager. Hierüber erreichen Sie eine riesige Menge von Zusatzpaketen (Abbildung 1.1), meist in Form zusätzlicher Arbeitsbereiche. Der Umfang ist beeindruckend: Circa 80 meist umfangreiche Arbeitsbereiche werden von verschiedenen Entwicklern angeboten, 200 weitere Makros für spezielle Teilaufgaben wie beispielsweise die Realisierung bestimmter mathematischer Kurven sowie 5 Einstellungspakete meist die Farbgebung betreffend. Die Themen der zusätzlichen Arbeitsbereiche sind vielfältig und gehen von speziellen Verfahren wie Blechbearbeitung oder Flugzeugkonstruktionen bis zum 3D-Druck. Bei den Makros geht es oft um besondere geometrische Kurven oder Flächen zur Ergänzung der Standard-Funktionen.

Abb. 1.1: Der Addon-Manager mit seinen zahlreichen Zusatzpaketen.

1.3  Download und Installation (Windows, macOS, Linux)

In diesem Abschnitt wird zunächst Download und Installation des Programms für die verschiedenen Betriebssysteme kurz beschrieben.

Abb. 1.2: Themen zu FreeCAD im Internet

Bei der Suche nach FreeCAD im Internet finden Sie nicht nur schnell die nötigen Adressen zum Download der Software, sondern interessante Dokumentation dazu.

Unmittelbar auf der FreeCAD-Website (https://www.freecadweb.org/) finden Sie die Download-Optionen für die 64-Bit-Betriebssysteme Windows, Mac und Linux. Etwas darunter gibt es auch weitere Links zu Zusatzinformationen oder zur Beteiligung an Entwicklungsarbeiten. Sie können hier auch den Quellcode für Eigenentwicklungen herunterladen. Da es sich um freie Software handelt, dürfen Sie aber mit eigenen Weiterentwicklungen der Software keinen kommerziellen Vertrieb anstreben.

Für die Nutzung von FreeCAD für eigene Konstruktionen heißt es auf der Webseite:

»Professionelle Nutzer

FreeCAD kann frei für jede Art von Zweck genutzt werden, sei es privat, kommerziell oder institutionell. Jede Version von FreeCAD kann in jeder Anzahl überall eingesetzt und installiert werden. Sie können FreeCAD auch ohne Einschränkung ändern oder an Ihre eigenen Zwecke anpassen. Allerdings können Sie die FreeCAD-Entwickler nicht für mögliche Schäden oder geschäftliche Verluste durch die Nutzung von FreeCAD haftbar machen.«

Vergessen Sie nicht, vor dem Download die benötigte Sprachversion oben rechts in Startfenster zu wählen.

Abb. 1.3: Download der Versionen für verschiedene Betriebssysteme

Abb. 1.4: Hier können Sie unter Dokumentation mehr erfahren, unter Mitwirken bei der Entwicklung mitarbeiten oder spenden und auch ganz unten den Quellcode herunterladen.

1.3.1  Windows

Die Windows-Version kann schon ab Windows 7 eingesetzt werden. Näheres zur Windows-Installation finden Sie auf der Wiki-Seite: https://wiki.freecad.org/Installing_on_Windows. Beim normalen Windows-Download wird der FreeCAD-Installer mit ca. 450 MB ins Download-Verzeichnis geladen. Nach Doppelklick darauf startet die Installation. Wenn Sie mit Administratorrechten angemeldet sind, können Sie per Dialog entscheiden, ob FreeCAD für alle Benutzer verfügbar sein soll oder nur für Sie.

Zur Drucklegung dieses Buches lautet die aktuelle Version 0.20.2. Die letzte große Versionsänderung gab es im August 2022 von Version 0.19.x auf 0.20.0. Die Umstellung brachte insbesondere noch mehr Übersetzungen von Befehlsnamen ins Deutsche und Verkürzungen anstelle umständlicher Befehlsbeschreibungen.

Abb. 1.5: Download des FreeCAD-Installers für Windows

Abb. 1.6: Installation von FreeCAD unter Windows mit Administratorrechten

1.3.2  macOS

Der Download beim Mac läuft genauso problemlos wie unter Windows, nur sollten Sie die Versionsbeschränkungen auf Mac OS X 10.12 Sierra und neuer für die aktuelle FreeCAD-Version beachten. Ist Ihr Betriebssystem älter, müssen Sie sich etwas mühsamer eine ältere Version von FreeCAD heraussuchen.

Abb. 1.7: Ein Ort für den FreeCAD-Download

Abb. 1.8: Download für Mac ab OS X 10.12 Sierra

Abb. 1.9: Heruntergeladenes Speicher-Image

Nach dem Download müssen Sie mit Administratorrechten das heruntergeladene Disk-Image per Rechtsklick mit dem diskmounter öffnen.

Abb. 1.10: Mounten der Image-Datei mit Administratorrechten

Starten Sie das nun gemountete Programm mit Rechtsklick und aktivieren Sie dann nach der Warnmeldung die Option Öffnen.

Abb. 1.11: Programm trotz Warnung ausführen

1.3.3  Linux

Unter Suse-Linux können Sie FreeCAD problemlos herunterladen. Sie müssen das geladene Disk-Image aber zur ausführbaren Datei erklären. Dazu gehen Sie nach Rechtsklick auf das Image in die Eigenschaften und aktivieren dort unter Berechtigungen die Option Ausführbar (siehe Abbildung 1.12).

Unter Ubuntu und verwandten Linux-Systemen können Sie FreeCAD unter...

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 23.11.2023
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Mathematik / Informatik ► Informatik
• ISBN-10: 3-7475-0798-0 / 3747507980
• ISBN-13: 978-3-7475-0798-8 / 9783747507988