Sketcher Workbench/de

Einleitung
Im Arbeitsbereich Sketch (Skizzieren) werden zweidimensionale Linien (i.d.R. geschlossene Kurven bzw. Profil-Formen) gezeichnet, die vor allem als Grundlage für das Erstellen und Bearbeiten von Körpern im Arbeitsbereich PartDesign (Körper-Entwurf) dienen. In PartDesign wird meistens zuerst aus einer Profil-Kurve ein Quader diese Profils erstellt. Diesem Quader werden anschließend mit Hilfe weiterer Skizzen weitere Quader zugefügt ("Vorbauten" erstellen) oder abgezogen (Vertiefungen erstellen).

In diesem Arbeitsbereich wird sehr ähnlich wie beim tradionellen zweidimensionalen Technischen Zeichnen auf einem Zeichenblatt vorgegangen. Die hier erzeugten Skizzen bestehen ebenfalls aus exakten Geraden und Kreisen, als wären sie mit Hilfe von Lineal und Zirkel gezeichnet. Skizzieren in FreeCad darf somit nicht mit Freihand-Skizzieren verwechselt werden.



Besonderheiten der FreeCAD-Skizzen
Das Vorgehen beim Erstellen von FreeCAD-Skizzen ähnelt zwar dem des Technischen Zeichnens, die Skizzen sind aber nicht als Technische Zeichnungen verwendbar. Ihre Geraden und Kreise sind bestenfalls als nur eine Ansicht eines in einer Werkstatt herzustellenden Werkstücks geeignet. Die Maßangaben zeigen lediglich an, dass die entsprechenden Dimensionen als Variable mit je einem bestimmtem Wert erfasst, dass sie parametrisiert (siehe FreeCAD-Manual, Einleitung:  (*) Der Befgriff parametrisch stammt aus der Mathematik. ...) sind.

Das Technische Zeichnen mit 2D-CAD
Die zweidimensionalen geometrischen Grundelemente, die zur Darstellung von orthogonalen Ansichten und Schnitten eines Werkstückes nötig sind, werden wie beim vorherigen Zeichnen von Hand in der vorgesehenen Größe und Position gezeichnet. Ihre Abmessungen und Positionen werden zur Vermaßung diesen entnommen und beigefügt.

Parametrisierung
In Freecad wird wie bei fast allen 3D-CAD-Systemen parametrisch gearbeitet. Für die Skizzen bedeutet das, dass die Dimensionen und Platzierungen aller zweidimensionalen geometrischen Grundelemente als Parameter mit Parameter-Name und mit einem variablen -Wert erfasst und verwaltet werden.

Der Vorgang des Erfassens als Parameter wird - leider nicht selbst-erklärend - auch als Bestimmen (oder Einschränken/Beschränken; englisch: to constrain, constraint) bezeichnet, weil dabei gleichzeitig im Vordergrund erkennbare und verwaltete Eigenschafts-Werte bestimmt werden, diese nicht mehr im Skizzen-Hintergrund bei den geometrischen Grundelementen versteckt und nicht mehr uneingeschränkt beliebig bleiben. Man kann nämlich Zeichnungen zunächst mit zufälligen Werten ihrer Elemente erstellen und den Vorteil schätzen, vorerst uneingeschränkt und im wörtlichen Sinne skizzieren zu dürfen. Beim anschließenden Parametrisieren müssen ohnehin Werte bestimmt werden, man setzt dafür die gewünschten Konstruktions-Werte ein.

Beginn und Ende des Skizzierens
Zu Beginn ist das Icon (oder der erste Eintrag im Menü Sketch) anzuklicken.

Ab FreeCAD-Version 0.17 ist dieses Icon auch im Arbeitsbereich PartDesign enthalten, so dass von dort aus in den Arbeitsbereich Sketch umgeschaltet werden kann (nach dem Ende der Skizzierarbeit wird automatisch in den Arbeitsbereich PartDesign zurückgeschaltet).

Wofür der Sketcher nicht geeignet ist
Die Sketcher ist nicht für die Herstellung von 2D-Plänen (Blaupausen) vorgesehen. Sobald Skizzen verwendet werden, um einen festen Körper zu erzeugen, werden sie automatisch verborgen. Abmessungen sind nur in Sketch-Bearbeitungsmodus sichbar.

Zu Beginn der Skizzierarbeit ist erst eine der 3 Hauptebenen des xyz-Koordinatensystems als Zeichenebene auszuwählen.

Skizzier-Werkzeuge
Die zum Skizzieren gebrauchten Werkzeuge werden im Menü Sketch und größtenteils als anklickbare Symbole (Icons) angezeigt.

Die zum eigentlichen Zeichnen (Erstellen der zweidimensionalen geometrischen Grundelemente) benutzten Werkzeuge sind unter Skizziergeometrien zusmmengefasst.

Die Werkzeuge, die zum Parametrisieren (Zuordnung der zweidimensionalen Grundelemente der Zeichnung zu je einem Parameter mit Namen und Wert für ihre Abmessungen, anderen Eigenschaften und ihre gegenseitigen Beziehungen) dienen, sind unter Skizzenbeschränkungen (constraints) zusammengefasst.


 * [[Image:Sketcher_NewSketch.png‎‎|32px]] Skizze erstellen: Erstellen einer Skizze auf einer ausgewählten Fläche.


 * [[Image:Sketcher_EditSketch.png|32px]] Skizze bearbeiten: Editiere die gewählte Skizze.


 * [[Image:Sketcher_LeaveSketch.png|32px]] Skizze verlassen Sketch: Beenden der Skizzier-Arbeit.


 * [[Image:Sketcher_ViewSketch.png‎|32px]] View sketch: Sets the model view perpendicular to the sketch plane.


 * [[Image:Sketcher ViewSection.png|32px]] View section: Creates a section plane that temporarily hides any matter in front of the sketch plane.


 * [[Image:Sketcher_MapSketch.png‎|32px]] Map sketch to face: Maps a sketch to the previously selected face of a solid.


 * Reorient sketch : Allows you to change the position of a sketch


 * Validate sketch: It allows you to check if there are in the tolerance of different points and to match them.


 * [[Image:Sketcher MergeSketch.png‎|32px]] Merge sketches: Merge two or more sketches.


 * [[Image:Sketcher MirrorSketch.png‎|32px]] Mirror sketch: Mirror a sketch along the x-axis, the y-axis or the origin.

Skizziergeometrien
Zum Zeichnen folgender zweidimensionaler geometrischer Grundelemente stehen Werkzeuge zur Verfügung:


 * [[Image:Sketcher_CreatePoint.png|32px]] Punkt: Zeichnen eines Punktes.


 * [[Image:Sketcher_Line.png|32px]] Linie: Zeichnen einer geraden Strecke mit Angabe der beiden Endpunkte.


 * Create an arc: This is an icon menu in the Sketcher toolbar that holds the following commands:


 * [[Image:Sketcher_Arc.png|32px]] Kreisbogen: Zeichnen eines Bogens mit Angabe von Mittelpunkt, Radius und Anfangswinkel und Endwinkel.


 * [[Image:Sketcher CreateArc3Point.png|32px]] Kreisbogen mit 3 Punkten: Zeichnen eines Bogens mit Angabe der Endpunkte und eines dritten Punktes des Bogens.


 * Create a circle: This is an icon menu in the Sketcher toolbar that holds the following commands:


 * [[Image:Sketcher_Circle.png|32px]] Kreis: Zeichnen eines Kreises mit Angabe von Mittelpunkt und Radius.


 * [[Image:Sketcher CreateCircle3Point.png|32px]] Kreis mit 3 Punkten : Zeichnen eines Kreises mit Angabe von 3 Punkten des Kreises.


 * [[Image:Sketcher_Conics.png|32px]] Keglschnitte:
 * [[Image:Sketcher_CreateEllipse.png|32px]] Ellipse: Zeichnen einer Ellipse mit Angabe des Zentrums und der beiden Hauptachsen-Endpunkte.
 * [[Image:Sketcher_CreateEllipse_3points.png|32px]] Ellipse mit 3 Punkten: Zeichnen einer Ellipse mit Angabe der beiden Endpunkte der großen und eines Endpunkts der kleinen Hauptachse (Version 0.15).
 * [[Image:Sketcher_Elliptical_Arc.png|32px]] Ellipsen-Bogen : Zeichnen eines Ellipsen-Bogens mit Angabe von Punkten (siehe Icon).
 * [[Image:Sketcher_Hyperbolic_Arc.png|32px]] Hyperbel-Bogen: Zeichnen eines Hyperbel-Bogens mit Angabe von Punkten (siehe Icon) (Version 0.17).
 * [[Image:Sketcher_Parabolic_Arc.png|32px]] Parabel-Bogen: Zeichnen eines Parabel-Bogens mit Angabe von Punkten (siehe Icon) (Version 0.17).


 * Create a B-spline: This is an icon menu in the Sketcher toolbar that holds the following commands:
 * Sketcher_CreateBSpline.svg Create B-spline: Draws a B-spline curve by its control points.
 * Sketcher_Create_Periodic_BSpline.svg Create periodic B-pline: Draws a periodic (closed) B-spline curve by its control points.


 * [[Image:Sketcher_CreatePolyline.png|32px]] Linienzug (Polygonzug): Zeichnen eines Linienzuges aus geraden Strecken mit Angabe der beiden Endpunkte und der Zwischenpunkte


 * [[Image:Sketcher_CreateRectangle.png|32px]] Rechteck: Zeichnen eines Rechteck mit Angabe der beiden diagonal gegenüber liegenden Eckpunkte.


 * [[Image:Sketcher_CreateHexagon.png|32px]] Create regular polygon: This is an icon menu in the Sketcher toolbar that holds the following commands:


 * [[Image:Sketcher_CreateTriangle.png|32px]] Gleichseitiges Dreieck erstellen: Zeichnen eines regelmäßigen Dreiecks innerhalb seines Umkreises.


 * [[Image:Sketcher_CreateSquare.png|32px]] Quadrat erstellen: Zeichnen eines regelmäßigen Vierecks innerhalb seines Umkreises.


 * [[Image:Sketcher_CreatePentagon.png|32px]] Fünfeck erstellen: Zeichnen eines regelmäßigen Fünfecks innerhalb seines Umkreises.


 * [[Image:Sketcher_CreateHexagon.png|32px]] Sechseck erstellen: Zeichnen eines regelmäßigen Sechsecks innerhalb seines Umkreises.


 * [[Image:Sketcher_CreateHeptagon.png|32px]] Siebeneck erstellen: Zeichnen eines regelmäßigen Siebenecks innerhalb seines Umkreises.


 * [[Image:Sketcher_CreateOctagon.png|32px]] Achteck erstellen: Zeichnen eines regelmäßigen Achtfecks innerhalb seines Umkreises.


 * [[Image:Sketcher_CreateSlot.png|32px]] Nut erstellen: Zeichnen eines Ovals mit Angabe des Mittelpunkts und des Radius eines der beiden Halbkreise und eines Endpunktes des anderen Halbkreises.


 * [[Image:Sketcher_CreateFillet.png|32px]] Abrundung erstellen: Erstellt eine Abrundung zwischen zwei Linien (gewünschten Rundungsradius nachträglich vorgeben).


 * [[Image:Sketcher_Trimming.png|32px]] Kante zuschneiden: Beschneidet eine Gerade, einen Kreis oder Bogen bis zur nächsten überlappenden Linie (Gerade, Kreis oder Bogen).


 * Sketcher_Extend.svg Extend: Extends a line or an arc to a boundary line, arc, ellipse, arc of ellipse or a point in space.


 * [[Image:Sketcher_External.png|32px]] External Geometry: Creates an edge linked to external geometry.


 * Sketcher_CarbonCopy.svg CarbonCopy: Copies the geometry of another sketch.


 * [[Image:Sketcher_ToggleConstruction.png|32px]] Konstruktionsmodus: Wechseln vom Skizzier- zum Konstruktionsmodus (gezeichnete Linien werden zu Hilfslinien umgewandelt ) und zurück.

Skizzierbeschränkungen
Constraints are used to define lengths, set rules between sketch elements, and to lock the sketch along the vertical and horizontal axes. Some constraints require use of Helper constraints.

Gometrische Constraints
Übernahme bereits bestimmter Abmessungen auf andere zweidimensionale geometrische Grundelemente


 * [[Image:Constraint_PointOnPoint.png|32px]] Coincident: Bestimmt wird, dass zwei Punkte (z.B. die Enden zweier Linien identisch sind (Punkt-zu-Punkt, sollten zwei Punkte von Linien zufällig aufeinander liegen, so werden sie zu einem gemacht; erst dann sind beide Linien wirklich verbunden)).


 * [[Image:Constraint_PointOnObject.png|32px]] Point On Object: Bestimmt wird, dass ein Punkt Bestandteil einer Linie wird (Punkt zu Linie).


 * [[Image:Constraint_Vertical.png|32px]] Vertical: Als Richtung der Linien und Linienelemente wird die vertikale, d.h. die y-Richtung bestimmt.


 * [[Image:Constraint_Horizontal.png|32px]] Horizontal: Als Richtung der Linien und Linienelemente wird die horizontale, d.h. die x-Richtung bestimmt.


 * [[Image:Constraint_Parallel.png|32px]] Parallel: Bestimmt wird die Parallelität zwischen zwei ausgewählten Geraden.


 * [[Image:Constraint_Perpendicular.png|32px]] Perpendicular: Bestimmt wird die Rechtwinkligkeit zwischen zwei ausgewählten Geraden.


 * [[Image:Constraint_Tangent.png|32px]] Tangent:Bestimmt wird, dass z.B. eine Gerade einen Kreis tangiert. Sie berühren sich in einem gemeinsamen identischen Punkt. Geraden werden zueinander kolinear gemacht.


 * [[Image:Constraint_EqualLength.png|32px]] Equal Length: Hergestellt wird die Gleichheit zwischen zwei Elementen. An Kreisen und Bögen wird der Radius gleich gesetzt. Wenn die Abmessung keines der gewählten Elemente noch nicht bestimmt ist, erhalten alle eine der bisherigen zufälligen Abmessung. Der Vorgang ist zu wiederholen, wobei von diesen nur ein Element und dazu ein Element mit bestimmter Abmessung zu wählen ist.


 * [[Image:Constraint_Symmetric.png|32px]] Symmetric: Bestimmt wird die symmetrische Lage von zwei Punkten beidseits einer Geraden.


 * [[Image:Sketcher_ConstrainBlock.png|32px]] Constrain Block: Basically allows to block a geometric element in place with a single constraint. It should be particularly useful to work with B-Splines. See the Block Constraint forum topic.

Numerische Constraints
Betimmen der Abmesungen der zweidimensionalen geometrischen Grundelemente


 * [[Image:Sketcher_ConstrainLock.png‎|32px]] Sperren: Fixiert wird die momentane Lage eines Elementes relativ zum Koordinaten-Ursprung (Bestimmen des vertikalen und horizontalen Abstands davon).


 * [[Image:Constraint_HorizontalDistance.png‎|32px]] Horizontalen Abstand festlegen: Bestimmt wird der horizontale Abstand zwischen zwei Punkten oder Linienenden. Wenn nur ein Element ausgewählt ist, wird der Abstand zum Koordinaten-Ursprung verwendet.


 * [[Image:Constraint_VerticalDistance.png|32px]] Vertikalen Abstand festlegen: Bestimmt wird der vertikale Abstand zwischen zwei Punkten oder Linienenden. Wenn nur ein Element ausgewählt ist, wird der Abstand zum Koordinaten-Ursprung verwendet


 * [[Image:Constraint_Length.png|32px]] Distanz festelgen: Bestimmt wird der direkte Abstand zwischen zwei Punkten oder die Länge einer Linie.


 * [[Image:Constraint_Radius.png|32px]] Radius festlegen: Bestimmt wird der Radius eines Bogens oder Kreises.
 * [[Image:Constraint_InternalAngle.png|32px]] Winkel festlegen: Bestimmt wird der Winkel zwischen zwei Linien.


 * [[Image:Constraint_SnellsLaw.png|32px]] Snell's Law: Constrains two lines to obey a refraction law to simulate the light going through an interface.


 * [[Image:Constraint_InternalAlignment.png |32px]] Internal Alignment: Aligns selected elements to selected shape (e.g. a line to become major axis of an ellipse).


 * [[Image:Sketcher_ToggleConstraint.png |32px]] Toggle reference/driving constraint: Toggles the toolbar or the selected constraints to/from reference mode.

Sketcher tools

 * Sketcher SelectElementsWithDoFs.svg Select solver DOFs: Highlights in green the geometry with degrees of freedom (DOFs), i.e. not fully constrained.


 * [[Image:Sketcher CloseShape.png‎|32px]] Close Shape: Creates a closed shape by applying coincident constraints to endpoints


 * [[Image:Sketcher ConnectLines.png‎|32px]] Connect Edges: Connect sketcher elements by applying coincident constraints to endpoints


 * [[Image:Sketcher SelectConstraints.png‎|32px]] Select Constraints: Selects the constraints of a sketcher element


 * [[Image:Sketcher SelectOrigin.png‎|32px]] Select Origin: Selects the origin of a sketch


 * [[Image:Sketcher SelectVerticalAxis.png‎|32px]] Select Vertical Axis: Selects the vertical axis of a sketch


 * [[Image:Sketcher SelectHorizontalAxis.png‎|32px]] Select Horizontal Axis: Selects the horizontal axis of a sketch


 * [[Image:Sketcher SelectRedundantConstraints.png‎|32px]] Select Redundant Constraints: Selects redundant constraints of a sketch


 * [[Image:Sketcher SelectConflictingConstraints.png‎|32px]] Select Conflicting Constraints: Selects conflicting constraints of a sketch


 * [[Image:Sketcher SelectElementsAssociatedWithConstraints.png‎|32px]] Select Elements Associated with constraints: Select sketcher elements associated with constraints


 * Sketcher_Element_Ellipse_All.png‎ Show/Hide internal geometry: Recreates missing/deletes unneeded internal geometry of a selected ellipse, arc of ellipse/hyperbola/parabola or B-spline.


 * [[Image:Sketcher Symmetry.png‎|32px]] Symmetry: Copies a sketcher element symmetrical to a chosen line


 * [[Image:Sketcher Clone.png‎|32px]] Clone: Clones a sketcher element


 * [[Image:Sketcher Copy.png‎|32px]] Copy: Copies a sketcher element


 * Sketcher_Move.svg Move: Moves the selected geometry taking as reference the last selected point.


 * [[Image:Sketcher RectangularArray.png‎|32px]] Rectangular Array: Creates an array of selected sketcher elements


 * Sketcher Element SelectionTypeInvalid.svg Delete All Geometry: Deletes all geometry from the sketch.


 * Sketcher Element SelectionTypeInvalid.svg Delete All Constraints: Deletes all constraints from the sketch.

Sketcher B-spline tools

 * Sketcher_BSplineDegree.svg Show/Hide B-spline degree


 * Sketcher_BSplinePolygon.svg Show/Hide B-spline control polygon


 * Sketcher_BSplineComb.svg Show/Hide B-spline curvature comb


 * Sketcher_BSplineKnotMultiplicity.svg Show/Hide B-spline knot multiplicity


 * Sketcher_BSplineApproximate.svg Convert Geometry to B-spline


 * Sketcher_BSplineIncreaseDegree.svg Increase degree


 * Sketcher_BSplineIncreaseKnotMultiplicity.svg Increase knot multiplicity


 * Sketcher_BSplineDecreaseKnotMultiplicity.svg Decrease knot multiplicity

Sketcher virtual space

 * [[Image:Sketcher SwitchVirtualSpace.png‎|32px]] Switch Virtual Space: Allows you to "hide" constraints and make them visible again. See https://forum.freecadweb.org/viewtopic.php?f=9&t=26614

Preferences

 * [[Image:Std_DlgParameter.png|32px]] Preferences...: Preferences disposable in Sketcher Tools.

Mindestanforderung an eine Skizze
Das Erzeugen eines Quaders im Arbeitsbereich PartDesign ist bereits und nur mit Hilfe einer geschlossenen Kurve (Profil) möglich. Die vollständige Bestimmung all ihrer Abmessungen und Eigenschaften (fully constrained) ist dafür noch nicht erforderlich.

Dass eine geschlossene Kurve vorliegt, ist nicht selbstverständlich und nicht erkennbar. Beim Anschluss eines Kreisbogens an eine Gerade z.B. werden die beiden Endpunkte nur übereinander liegend erstellt. Sie müssen mit dem Werkzeug Punkt zu Punkt zu einem einzigen, Gerade und Kreisbogen tatsächlich verbindenden Punkt gemacht werden.

Eine einfache Skizze; links: Kurve nur an vier Stellen (rot, automatische Constraints beim Zeichnen mit ) geschlossen; Mitte: Warnung - ... broken face (unterbrochene Kurve); rechts: Kurve auch an restlichen vier Stellen (grün) geschlossen

Konsequentes parametrisches Arbeiten bedeutet allerdings, dass die Skizze vollständig bestimmt wird.

Vollständiges Bestimmen einer Skizze
Selbst eine noch relativ einfache Skizze kann schon Dutzende von Unbestimmtheiten (in der Combo-Ansicht als Zahl von "Freiheitsgraden" angegeben) enthalten. Sie erst am Ende alle gemeinsam zu beseitigen, ist eine relativ unübersichtliche Arbeit.

Eine einfache Skizze; vollständig bestimmt mit Hilfe von 25 Angaben (constraints), von denen nur 5 Abmessungs-Werte (numerische constraints) sind

Diese Arbeit ist übersichtlicher und einfacher, wenn man die "Freiheiten" jedes zugefügten geometrischen Elements sofort eliminiert, d.h. dieses vermaßt (also Werte für Dimensionen und Platzierungen angibt). Die jeweils vorläufige Vollständigkeit ist erreicht, wenn alle Linien grün angezeigt werden.

Wenn man bis zum Ende des Zeichnens mit dem Bestimmen abwartet, so findet man verbliebene "Freiheiten", indem man die Punkte und Linien mit dem Mauszeiger anfasst und feststellt, wo sie noch nicht fixiert sind. Bei endgültiger Vollständigkeit wird die gesamte Zeichnung grün angezeigt.

Stellt man versehentlich eine Übervermaßung her, erscheint eine Warnung in der Combo-Ansicht mit der Auffoderung, entsprechende Maßnahmen (constraints) rückgängig zu machen.

Siehe auch

 * Parametrisch: FreeCAD-Manual, Einleitung
 * Arbeitsbereich Skizzieren (Sketch): Übungen 1
 * Arbeitsbereich Skizzieren (Sketch): Übungen 2
 * Video-Tutorial Rosette zeichnen
 * Kurzanleitung zum Parametrisieren einer Zeichnung