Ridder FreeCAD 1.0

Der einfache Praxiseinstieg. 3D-Modellierung für Mechanik und Architektur. Komplett in Farbe
3., 2025
ISBN: 978-3-7475-1128-2
Verlag: mitp Verlags GmbH & Co.KG
Format: EPUB
Kopierschutz: 6 - ePub Watermark

E-Book, Deutsch, 304 Seiten

Reihe: mitp Professional

• FreeCAD Schritt für Schritt kennenlernen – für Mechanik- und Architekturkonstruktion
• Zahlreiche Praxisbeispiele sowie detaillierte Erläuterungen der Werkzeuge
• 3D-Modelle, technische Zeichnungen und Daten für NC-Fertigung und 3D-Druck erzeugen

3D-Konstruktionen mit FreeCAD für Ein- und Umsteiger

FreeCAD ist eine leistungsstarke Open-Source-Alternative zu professionellen CAD-Programmen. In diesem Buch lernen Sie alle wichtigen Funktionen für die 3D-Modellierung in Mechanik und Architektur von Grund auf kennen. Es eignet sich sowohl für CAD-Neulinge als auch für Umsteiger von anderen Programmen.

Oberfläche und Arbeitsabläufe anschaulich erklärt

Sie erhalten eine umfassende Einführung in die Benutzeroberfläche, die Menüstruktur und die typischen Workflows von FreeCAD. Alle Arbeitsschritte – von der Modellierung über die Ableitung technischer Zeichnungen bis zur Ausgabe von Fertigungsdaten – werden anhand praktischer Beispiele leicht verständlich erklärt. Für einige einfache Teile wird die Generierung der Daten für NC-Fertigung und 3D-Druck gezeigt.

Vollständige Beispiele für Mechanik und Architektur

Zwei durchgängige Beispiele zeigen Ihnen Schritt für Schritt das Vorgehen bei der Mechanikkonstruktion. In einem Bonus-Kapitel zum Download finden Sie ergänzend ein Architekturbeispiel für ein kleines Haus inklusive aller Details. So gewinnen Sie Sicherheit im Umgang mit FreeCAD und können künftig eigene Projekte umsetzen.

Aus dem Inhalt:

• Einführung in die Benutzeroberfläche
• Handhabung der diversen Dialogfenster und Ansichten
• Arbeitsbereiche und Symbolleisten:
  • Part Design (Mechanik) Volumenmodellierung
  • BIM (Architektur, früher: Draft und Arch)
  • TechDraw (Zeichnungsableitung, Bemaßung)
  • Assembly (Zusammenbau von Baugruppen mit Abhängigkeiten)
  • FEM (Festigkeitsberechnung)
  • CAM (Fertigungsdaten erzeugen)
  • Ausgabe für 3D-Druck und extern: Slic3r
  • u.v.m.
• Vollständige Praxisbeispiele (Schreibtischschale, Schraubenschlüssel)
• Glossar für englische Bezeichnungen in der Programmoberfläche

Zum Download:

• Praxisbeispiel Architekturkonstruktion (Haus)
• Alle verwendeten Konstruktionsbeispiele
• Die im Buch verwendeten Konstruktionsbeispiele stehen unter www.mitp.de/1126 zum kostenlosen Download zur Verfügung.

Für FreeCAD ab Version 1.0.0 für Windows, Linux und macOS

Zielgruppe

Maker, Ingenieure und Architekten

Autoren/Hrsg.

Ridder, Detlef

Leseproben

Kapitel 1:
Installation und erste Schritte

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 (Communitys) 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.

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, macOS und Linux angeboten, allerdings nur für leistungsfähige 64-Bit-Systeme. FreeCAD wurde seit Start der Version 0.0.1 im Jahr 2002 ständig dynamisch weiterentwickelt und regelmäßig aktualisiert. Im Oktober 2024 erschien nun die stark überarbeitete Version 1.0.0. Wie die Änderung in der ersten Ziffer der Versionsnummer andeutet, ist das als eine Art Hauptrelease anzusehen, das in seiner Funktionalität und Bedienerfreundlichkeit um einen erheblichen Schritt vorwärtsgegangen ist. Bei Bugfixes und kleinen Funktionsänderungen wird nur die letzte Ziffer in der Version geändert, erst bei größeren Funktionsänderungen wird dann die mittlere Zahl erhöht werden.

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. So 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.

Mit der Version 1.0.0 wurden aber viele der früheren Zusatzpakete in das Programm übernommen, sodass nun für grundlegende Konstruktionsaufgaben wie dem Zusammenbau, der Stücklistenerstellung und der Architekturkonstruktion keine Zusatzpakete mehr extra zu aktivieren sind. Sie wählen im aktuellen Release dann nur noch den nötigen Arbeitsbereich.

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

Trotzdem gibt es aber für die Verwaltung von Zusatzpaketen das Menü Werkzeuge|Addon-Manager. Hierüber erreichen Sie ungefähr 100 spezialisierte Zusatzpakete (BildContainer) in Form zusätzlicher Arbeitsbereiche. Die Themen der zusätzlichen Arbeitsbereiche sind vielfältig und gehen von speziellen Verfahren wie Blechbearbeitung oder Flugzeugkonstruktionen bis zum 3D-Druck.

1.3  Download und Installation (Windows, macOS, Linux)

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

Abb. 1.2: Themen zu FreeCAD im Internet

Unmittelbar auf der FreeCAD-Website (https://www.freecad.org/downloads.php?lang=de) 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 unter Häufig gestellte Fragen:

»FreeCAD benutzen

Ist FreeCAD wirklich kostenlos? Sogar für kommerzielle Nutzung?

FreeCAD ist Open-Source-Software und ist nicht nur frei, um es für sich selbst oder für kommerzielle Zwecke zu nutzen, sondern auch, um es zu verteilen, zu modifizieren oder sogar in einer Closed-Source-Anwendung zu verwenden. Zusammenfassend, du bist frei (fast), alles damit machen zu können, was du willst. Siehe die Lizenz-Seite für weitere Details.«

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.

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

1.3.1  Windows

Die Windows-Version kann schon ab Windows 8 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. 410 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 1.0.2.

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 10.13 High 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 10.13 High Sierra

Abb. 1.9: Heruntergeladenes Speicher-Image mit Administratorrechten mounten

Nach dem Download müssen Sie mit Administratorrechten das heruntergeladene Disk-Image per Rechtsklick mit dem DiskImageMounter öffnen. Danach können Sie es im Dock oder auf dem Bildschirm ablegen.

Abb. 1.10: Andocken von FreeCAD im Dock und auf dem Schreibtisch

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

Für Ubuntu-Linux können Sie FreeCAD problemlos von der FreeCAD-Webseite herunterladen. Sie müssen das geladene Disk-Image aber zur ausführbaren Datei erklären. Dazu gehen Sie in der Dateiverwaltung nach Rechtsklick auf das Image in die Eigenschaften und aktivieren dort die Option Als Programm ausführbar (siehe BildContainer).

Abb. 1.12: FreeCAD unter Ubuntu installieren

1.4  FreeCAD starten und bedienen

Beim ersten Start von FreeCAD erscheint ein Willkommensdialog für einige grundlegende Einstellungen. Sie wählen hier

• die gewünschte Sprache für die Dialoge (wobei zu beachten ist, dass immer einige Begriffe aus dem Englischen unübersetzt bleiben),

• das Einhheitensystem , das Sie vielleicht für Architekturkonstruktionen von auf oder andere umstellen,

• Den Navigationsstil , wenn Sie andere Stile für die Cursoraktionen von anderen Programmen gewohnt sind und

• Das Farbthema (engl. Theme) mit hellem oder dunklem Hintergrund.

Mit Fertig schließen Sie diese Eingaben ab. Später können Sie diesen Dialog aber jederzeit...

Über Autor(innen)

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.