Basic Part Design Tutorial/de

Dieses Tutorial richtet sich an Anfänger und beschreibt einige, aber nicht alle, Wergzeuge und Techniken des Arbeitsbereichs Part Design. Dem Leser wird dabei Schritt für Schritt erklärt, wie das in der nachfolgenden Abbildung sichtbare Modell mittels Skizzen in FreeCAD erstellt werden kann.

Bevor es losgeht
Für das Tutorial wird empfohlen, zunächst einige der Einstellungen von FreeCAD zu ändern. Wechseln Sie zunächst in den Arbeitsbereich "Part Design" und wählen Sie die Einstellungen unter Bearbeiten > Einstellungen. Im nun erscheinenden Fenster befindet sich links die Grafik Part Design, in der die gesuchten Optionen zu finden sind. Im dortigen Tab Allgemeines sollten alle drei Optionen innerhalb der Gruppe Modelleinstellungen aktiviert werden. Nach Abschluss des Tutorials können diese Änderungen wieder rückgängig gemacht werden. Nach einem Klick auf Anwenden und OK kann es losgehen.

Die Aufgabe
In diesem Tutorial werden Sie den Arbeitsbereich Part Design dazu nutzen, ein dreidimensionales Festkörpermodell des Objektes in der nachfolgenden Zeichnung zu erstellen. Alle dafür notwendigen Maße sind gegeben. Sie beginnen mit der Erstellung eines Kernmodells, das nach und nach um Merkmale erweitert wird. Dieser Merkmale werden durch Skizzen beschrieben und fügen entweder Material zum Festkörpermodell hinzu oder entfernen es. Es werden dabei nicht alle vorhandenen Möglichkeiten des Arbeitsbereichs Part Design genutzt, jedoch ausreichend viele für die weitere Einarbeitung in FreeCAD.

Kernmodell aus einem Block
Beginnend mit einem neuen Dokument und dem gewählten Arbeitsbereich Part Design sollte zunächst eine neue Skizze durch einen Klick auf Skizze erstellen in der linken Combo-Ansicht oder auf das Icon erstellt werden. Es sollte nun ein Dialog erscheinen, in dem die Zeichenebene (hier: YZ) und der Versatz dieser Ebene (hier: 0) gewählt werden. Nach einem Klick auf OK beginnt das Skizzieren. Als nächstes wird das Mehrfachlinienwerkzeug benötigt, um eine grobe Skizze wie in der nachfolgenden Abbildung zu erzeugen. Die Skizze muss nicht perfekt sein, weil die Details im Nachhinein mittels Beschränkungen und Bemaßungen festgelegt werden können. Einige der Beschränkungen wurden möglicherweise bereits automatisch eingefügt, falls die Checkbox Automatische Randbedingungen aktiv war, alle anderen müssen wie folgt selbst festgelegt werden.


 * 1) Wähle die beiden näherungsweise horizontalen Linien per Mausklick aus und klicke auf die Horizontale Beschränkung Constraint Horizontal.svg.
 * 2) Wähle die rechte vertikale Linie aus und klicke auf die Vertikale Beschränkung Constraint Vertical.svg.
 * 3) Falls Start- und Endpunkt der Mehrfachlinie noch nicht verbunden sind, so können diese durch Auswahl und einen Klick auf Koinzidenzbeschränkung Constraint PointOnPoint.svg verbunden werden.
 * 4) Die rechte und die untere Linie sollen dieselbe länge haben, was durch die Gleichheitsbeschränkung Constraint EqualLength.svg ermöglicht wird.
 * 5) Wird nacheinander auf die untere Linie und auf Horizontalen Abstand festlegen Constraint HorizontalDistance.svg geklickt, so wird diese Linie, und damit auch die rechte Linie, bemaßt (hier: 26 mm).
 * 6) Auf demselben Wege soll die obere Linie mit 5 mm bemaßt werden.
 * 7) Werden nun der linke untere Eckpunkt, der rechte obere Eckpunkt und der Nullpunkt ausgewählt und auf Symmetriebeschränkung Constraint Symmetric.svg geklickt, so sind beide Eckpunkt von nun an symmtrisch gegenüber dem Nullpunkt der Skizze.

Die Skizze sollte nun vollständig festgelegt sein, d.h. frei von Freiheitsgraden sein, was an der Meldung Vollständig eingeschränkte Skizze auf der linken Seite erkannt werden kann. Falls alles richtig gemacht wurde, sieht die Skizze nun wie in der nachfolgenden Abbildung aus. In der Combo-Ansicht kann nun auf Schließen geklickt werden, um die Bearbeitung der Skizze zu beenden. Mit einem Klick auf Block erscheint links ein Menü mit Abfragen bezüglich der Eigenschaften des Blocks. In diesem Fall soll der Block eine Länge von 53 mm haben und symmetrisch zur Zeichenebene sein. Letzteres bringt Vorteile beim Einfügen von Merkmalen und kann durch Aktivieren der Checkbox Symmetrisch zu einer Ebene erreicht werden. Damit ist das Kernmodell fertig und wird im Folgenden nur noch um Merkmale ergänzt.

A video of the steps used in this portion of the tutorial is here: https://www.youtube.com/watch?v=UacO5Pa4gIM

Merkmale mit Tasche und externer Geometrie
Mit der Maus oder dem Ansicht-Menü kann das Modell gedreht werden, um auch die Rückseite zu sehen. Auf dieser Rückseite muss nun eine neue Skizze erstellt werden. Nach Auswahl der Rückseite per Mausklick kann wiederum über Skizze erstellen in der linken Combo-Ansicht oder das Icon eine Skizze erstellt werden. Wähle nun das Rechteck-Werkzeug und erstelle eine Zeichnung wie in der nachfolgenden Abbildung. Es folgen die hierbei notwendigen Beschränkungen und Bemaßungen.

Wähle jetzt den gerade erstellten Projektionspunkt und wähle zudem den oberen rechten Eckpunkt des in der Skizze vorhandenen Rechtecks. Durch einen nun folgenden Klick auf Koinzidenzbeschränkung wird das Rechteck und damit auch die Skizze vollständig festgelegt. Die Bearbeitung der Skizze kann nun über Schließen beendet werden. Das Werkzeug Tasche macht das Gegenteil des Werkzeugs Block, indem es Material entfernt. Beide Vorgänge werden als Merkmale bezeichnet. In diesem Fall soll nun diese Tasche mit der Option Durch Alles verwendet werden, um einen Teil des Kernmodells zu entfernen.
 * 1) Wähle eine der beiden horizontalen Linien und klicke auf Horizontalen Abstand festlegen Constraint HorizontalDistance.svg mit dem Maß 5 mm.
 * 2) Wähle eine der beiden vertikalen Linien und klicke auf Vertikalen Abstand festlegen Constraint VerticalDistance.svg mit dem Maß 11 mm.
 * 3) Nutze das Werkzeug Externe Geometrie Sketcher_External.svg um die rechte obere Ecke des Kernmodells in diese Skizze zu projezieren.

Für die nun folgende Aktion muss sichergestellt sein, dass die zuvor erstellte Tasche im Modellbaum ausgewählt ist. Durch einen Klick auf Gespiegelt kann dieses Merkmal nun auf die andere Seite des Modells kopiert werden. In diesem Fall muss dabei im linken Menü die Option Horizontale Skizzenachse gewählt werden. Dieser Kopiervorgang funktioniert hier nur, weil zuvor beim Erstellen des Blocks die Option Symmetrisch zu einer Ebene gewählt wurde. Falls alles richtig gemacht wurde, sollte das Modell in der axometrischen Ansicht nun folgendermaßen aussehen.

A video of the steps used in this portion of the tutorial is here: https://www.youtube.com/watch?v=nnVQDjUpS3o

Merkmale mit Block und externer Geometrie
Zurück auf der Rückseite des Modells muss wiederum eine Skizze wie zuvor eingefügt werden. Auf der neuen Skizze wird ein Rechteck wie in der folgenden Abbildung eingefügt. Ebenso wie beim vorherigen Merkmal, werden auch hier die Maße und Beschränkungen festgelegt.

Durch Auswahl der gerade projezierten Ecke und der oberen linken Ecke des Rechtecks werden mit Hilfe der Koinzidenzbeschränkung die noch vorhanderen Freiheitsgrade beseitigt und die Skizze vollständig festgelegt. Als nächstes Erzeugen wir mit dem Werkzeug Block eine Extrusion und geben ihr die Länge 26 mm und aktivieren die Option Umgekehrt. Letzteres bewirkt, dass der Block in Richtung des Kernmodells verläuft und nicht nach außen. Das Ergebnis sollte wie folgt aussehen. Nochmals wird die Funktion Gespiegelt dazu verwendet, das Merkmal auf die andere Seite des Modells zu kopieren. Dazu muss zunächst Pad001 im Modellbaum gewählt und anschließend Gespiegelt angeklickt werden. Als Spiegelebene wird wiederum die Horizontale im Auswahlmenü gewählt.
 * 1) Wähle eine horizontale Linie und klicke auf Horizontalen Abstand festlegen Constraint HorizontalDistance.svg mit dem Maß 16.7 mm.
 * 2) Wähle eine vertikale Linie und klicke auf Vertikalen Abstand festlegen Constraint VerticalDistance.svg mit dem Maß 7 mm.
 * 3) Nutze das Werkzeug Externe Geometrie Sketcher_External.svg um die linke obere Ecke des Kernmodells zu projezieren.

A video of the steps used in this portion of the tutorial is here: https://www.youtube.com/watch?v=DZOF21fNVDs

Merkmal mit Tasche und externer Geometrie
Betrachtet man das Objekt vor Vorne, so lässt sich bereits eine deutliche Ähnlichkeit zum Objekt in der zu Beginn vorgegebenen Zeichnung erkennen. Für das letzte Merkmal muss nun die vordere, schräge Seite des Körpers ausgewählt werden. In einer neuen Skizze auf dieser schrägen Seite muss nun ein Rechteck erstellt und mit folgenden Beschränkungen ausgestattet werden.

Gemäß den Maßen der nachfolgenden Abbildungen sollen folgende Beschränkungen erstellt werden.
 * 1) Wähle eine vertikale und eine horizontale Linie des Rechtecks und klicke auf die Gleichheitsbeschränkung.
 * 2) Wähle eine der vier Seiten und klicke auf Distanz festlegen mit dem Maß 17 mm.
 * 3) Mit dem Werkzeug Externe Geometrie muss nun die rechte, obere Ecke der hellgrau dargestellten Oberfläche gewählt und in die Skizze projeziert werden (siehe Abbildung).


 * 1) Zwischen dem projezierten Eckpunkt und dem oberen, rechten Eckpunkt des Rechtecks eine horizontale Distanz von 7 mm.
 * 2) Zwischen dem projezierten Eckpunkt und dem oberen, rechten Eckpunkt des Rechtecks eine vertikale Distanz von 11 mm.

Das Ergebnis sollte folgendermaßen aussehen. Würde an dieser Stelle mit der Skizze einfach eine Tasche erstellt werden, so wäre diese senkrecht zur Skizzierebene und dies ist hierbei nicht erwünscht. Die Tasche soll stattdessen senkrecht zur Rückseite sein, wobei jedoch die Maße geändert werden müssen. Dies kann entweder von Hand durch trigonometrische Berechnung der neuen Maße geschehen oder alternativ durch Verwendung der in FreeCAD bereits vorhandenen Möglichkeiten. Letzteres ist einfacher und soll im Folgenden geschehen. Um die gerade erstellt Skizze auf die Rückseite projezieren zu können, muss diese erstmal extrudiert werden. Dazu wird ein kleiner Block aus dieser Skizze als Hilfsmittel erstellt. Dieser Block kann danach auf eine neue Skizze auf der Rückseite des Objektes projeziert werden und somit für die notwendige Tasche genutzt werden.

Im ersten Schritt wird aus der Skizze eine kleine Box der Länge 1 mm erstellt.

A video of the steps used in this portion of the tutorial is here: https://www.youtube.com/watch?v=a0hsJtbFW4Y

Im nächsten Schritt drehen wir das Modell und erstellen eine neue Skizze auf der Rückseite. Im Skizziermodus muss nun das Modell gedreht werden, um die Kanten des gerade erstellten Quaders projezieren zu können. Mit dem Werkzeug Externe Geometrie werden nun zwei zueinander senkrechte Seiten des dünnen Quaders gewählt und somit in die rückseitige Skizze projeziert. Die folgende Abbildung verdeutlicht diese Kanten nochmal (rote Kreise). Zurück in der Skizze sind nun die zwei Projektionslinien zu sehen, die wir gerade auf der Vorderseite erzeugt haben. Ergänzt wird die Skizze durch ein Rechteck, dessen Ecken über die Koinzidenzbeschränkung mit den Projektionslinien wie folgt verknüpft werden.


 * 1) Wähle den oberen linken Eckpunkt des Rechtecks und den oberen linken Eckpunkt der Projektion und klicke auf Koinzidenzbeschränkung.
 * 2) Wähle den unteren rechten Eckpunkt des Rechtecks und den unteren rechten Eckpunkt der Projektion und klicke auf Koinzidenzbeschränkung.

Das Ergebnis sollte folgendermaßen aussehen. Der letzte Schritt dieses Tutorials besteht aus dem Einfügen einer Tasche für die eben erstellte Skizze. Dabei muss die Option Durch Alles gewählt werden. Nach einem Klick auf OK ist das Modell fertig. A video of these steps of the tutorial is here: https://www.youtube.com/watch?v=dlQV9OkXWOI

Your model will have some extra lines on it compared to the images in this tutorial. To remove these extra lines, change to the OpenSCAD workbench, select Pocket001 (in v0.17 and later select Body) from the hierarchy tree, and click the Refine Shape tool:. This creates a refined version of the model that is parametrically linked to Pocket001 and so is also linked to the entire history of the model. If we change, for example, the numerical value of a distance constraint the Refined Shape will update. In contrast, the Part WorkBench also has a Refine Shape tool in the pulldown menu, and it creates a Refined Shape that is more like a snapshot of the model as it existed when the Refine Shape tool was used. If we change (for example again) the numerical value of a distance constraint, Refine Shape created from the Part Workbench remains the same and does not update.

This tutorial and your model are complete.

Additional Resources

 * Links to accompanying video have been included.
 * FreeCAD file for comparison (made with 0.16.6706) Download