パラメトリック 3D モデリングソフトウェア FreeCAD の紹介と Tips

FreeCADとは

FreeCAD はオープンソースのパラメトリックな 3D モデラーで、なによりもまずさまざまなサイズの現実世界の物体をデザインするために作られています。パラメトリックなモデリングではモデルのヒストリーに戻ってパラメーターを変更することで簡単にデザインを変更することができます。
FreeCAD: あなたのための 3D パラメトリック・モデラー より引用

FreeCAD is a free and open-source (under the LGPLv2+ license) general-purpose parametric 3D computer-aided design (CAD) modeler and a building information modeling (BIM) software with finite element method (FEM) support.[2] FreeCAD is intended for mechanical engineering product design but also expands to a wider range of uses around engineering, such as architecture or electrical engineering. Because of the free and open-source nature of the software, users can extend the functionality of the software using the Python programming language.
FreeCAD - Wikipedia より引用

FreeCADは、無料のオープンソース(LGPLv2 +ライセンスに基づく)の汎用パラメトリック3Dコンピューター支援設計(CAD)モデラーであり、有限要素法(FEM)をサポートするビルディングインフォメーションモデリング(BIM)ソフトウェアです。[2] FreeCADは機械工学製品の設計を目的としていますが、建築や電気工学などの工学に関する幅広い用途にも拡張できます。 ソフトウェアは無料でオープンソースであるため、ユーザーはPythonプログラミング言語を使用してソフトウェアの機能を拡張できます。(Google 翻訳)

紹介者からひとこと
これでもかというほど出来ることが多いので、紹介記事を書こうとして圧倒されています。個人的には FEA による FEM ワークベンチを使いこなせたら面白そうだなぁと感じます……勉強しなくては :scream:

ライセンス:LGPL2+

https://wiki.freecadweb.org/Licence

リンク

公式サイト

https://www.freecadweb.org/?lang=ja

ダウンロード

https://www.freecadweb.org/downloads.php?lang=ja

ドキュメント

https://wiki.freecadweb.org/Main_Page

チュートリアル

https://wiki.freecadweb.org/Getting_started
https://wiki.freecadweb.org/Tutorials

コミュニティ

https://forum.freecadweb.org/

OSHW との関係

ぜんぶ。

おおよそ何でも出来ます。出来無いことも誰かしらが External workbench を作って出来るようにしてしまうとか。

PCB ワークベンチ3D プリンティングツール等も有り、External workbench 込みなら「もう全部あいつ一人でいいんじゃないかな」と思わなくもない万能ぶりです。

CNC フライス盤関連では標準ワークベンチのパスワークベンチがあります。このワークベンチで G-code の生成まで行けるそうです。

The Workbench Path.svg Path Workbench is used to produce machine instructions for CNC machines from a FreeCAD 3D model. These produce real-world 3D objects on CNC machines such as mills, lathes, lasercutters, or similar. Typically, instructions are a G-Code dialect.
Path Workbench - FreeCAD Documentation より引用

パスワークベンチは、FreeCAD3DモデルからCNCマシンの機械命令を生成するために使用されます。 これらは、ミル、旋盤、レーザーカッターなどのCNCマシンで実際の3Dオブジェクトを生成します。 通常、命令はGコード方言です。(Google 翻訳)

他の OSS CAD

BRL-CAD: Open Source Solid Modeling
https://brlcad.org/

Fusion 360 でいいじゃん

Fusion 360には個人用/趣味用の機能限定無料版があります。また、3D モデリングソフトウェアのサブスクの月額 + α 程度のお求めやすい年額で通常版を利用可能です。

OSS にはソースコードへの自由なアクセスと、オープンな開発コミュニティ及びユーザーコミュニティが存在しますので、そこに魅力を感じる方は OSS を選択すると良いでしょう。

なお、FreeCADにも寄付が可能です。開発チームにコーヒーを一杯おごりましょう。 奮発してコピルアク代をおごるのも良いかもしれません。

参考

Fusion 360 は CAM ソフトウェアとしても優れ物だそうです。

AutoCAD もあるよ

はい。AutoCAD にはお求めやすい価格の月額サブスクリプションがあります。

パラメトリックモデリング?

検索したところ、AUTODESK によるパラメトリックモデリングの紹介記事を見つけました。

エンジニアがパラメトリックモデリングを取り入れる理由
ーー開発プロセスに新たな次元をーー

以下はFusion 360 のパラメトリックモデリングのチュートリアル
Tutorial: Parametric Modeling With Fusion 360

おまけ

Cura/FreeCAD 連携プラグイン

FreeCAD integration - Ultimaker Cura Marketplace
https://marketplace.ultimaker.com/app/cura/plugins?page=1&search=FreeCAD

※ FreeCAD 側の External workbench のひとつ、Cura Engine Workbench は最近更新されていない模様。

おわりに

「こんな使い方を知っているよ」「このチュートリアルわかりやすいよ」といった情報をご存知でしたら本トピックへの返信や別トピで紹介頂けると幸いです。

※ ガイドラインから逸脱する投稿を推奨するものではありません。

OSHW日本語コミュニティガイドライン

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Tips:3D Printing Tools による STL ファイル取り込みの流れ


手順

  1. STL ファイルを開く(ファイル→開く)
  2. 3D Printing Tools の導入
  3. 3D Printing Tools に切り替え、メッシュをソリッドに変換
  4. メッシュを不可視化し、ソリッドを選択
  5. パスワークベンチに切り替え、対象を削り出す為の G-code を生成

※ 取り込みの際、STL ファイルが縮尺の定義を持たない点に注意すること。Blender で生成したデータは「Blender の 1 unit = FreeCAD の 1mm」として取り込まれた。なお、縮尺の調整は 3D Printing Tools からも可能だった。


メッシュ⇒ソリッド変換、作業順スクリーンショット


パスワークベンチの使い方に関して、日本語情報は以下のサイトが分かりやすかった。

Tips:KiCad の PCB データを FreeCAD で取り込むツール “fcad_pcb”

fcad_pcb is yet another way to improve ECAD/MCAD collaboration betweeen FreeCAD and KiCAD.

The original purpose of these tools was to do PCB milling in FreeCAD. It can do much more now. It can generate gcode from kicad_pcb directly without going though gerber stage. It can let your modify the PCB directly inside FC (done already), and potentially export back to kicad_pcb (partially done). And finally it can generate solid tracks, pads and plated drills to enable FEM and thermal analysis on KiCad pcb boards.
GitHub - realthunder/fcad_pcb: FreeCAD scripts for PCB CAD/CAM より

fcad_pcbは、FreeCADとKiCADの間のECAD / MCADコラボレーションを改善するためのさらに別の方法です。

これらのツールの本来の目的は、FreeCADでPCBミリングを行うことでした。 今ではもっと多くのことができます。 ガーバーステージを経由せずに、kicad_pcbから直接gcodeを生成できます。 これにより、PCBをFC内で直接変更し(すでに完了)、場合によってはkicad_pcbにエクスポートして戻すことができます(部分的に完了)。 そして最後に、KiCad PCBボードでのFEMおよび熱分析を可能にするために、ソリッドトラック、パッド、およびメッキドリルを生成できます。(Google 翻訳)

fcad_pcb サイトよりスクリーンショット

FEM of tracks and drills:
Full Board Loaded in FC for FEM

Full PCB in FreeCAD:
Full PCB in FreeCAD

PCB for milling:
PCB for milling

FEM of tracks and drills:
Full Board Loaded in FC for FEM

サンプル PCB データ

参考文献

https://forum.freecadweb.org/viewtopic.php?p=468926

mm00n 氏のこのポストに痺れました。

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