Feature editing/de

Einleitung
Diese Seite erklärt die vorgesehene Verwendung des PartDesign Arbeitsbereichs ab FreeCAD 0.17.

Während die Part Workbench/de und andere Arbeitsbereiche Modelle konstruieren, indem sie Formen miteinander kombinieren, verwendet der PartDesign Arbeitsbereich. Eine Formmerkmalserkennung ist eine Operation, die die Form eines Modells verändert.

Formmerkmals Bearbeitungsmethodik
Das erste Formmerkmal wird allgemein als Basisformmerkmal bezeichnet. Wenn dem Modell weitere Formmerkmale hinzugefügt werden, nimmt jedes Formmerkmal die Form des vorherigen an und fügt Inhalte hinzu oder entfernt sie, wodurch lineare Abhängigkeiten von einem Merkmal zum nächsten entstehen. In der Tat imitiert diese Methodik einen gemeinsamen Herstellungsprozess: Ein Block wird auf der einen Seite geschnitten, dann auf der anderen Seite, werden Löcher hinzugefügt, dann Rundungen, usw.

Alle Formmerkmale werden sequentiell im Modellbaum aufgelistet und können jederzeit bearbeitet werden, wobei das letzte Formmerkmal am unteren Rand das letzte Teil darstellt.

Formmerkmale können in verschiedene Kategorien eingeteilt werden:


 * Profil-basiert': Diese Merkmale gehen von einem Profil aus, um die Form der hinzuzufügenden oder zu entfernenden Gegenstände zu definieren. Das Profil kann eine Skizze, eine ebene Fläche auf vorhandener Geometrie (ein Profil wird aus seinen Kanten extrahiert), ein FormBinder oder ein Entwurfsobjekt sein, das in den aktiven Körper aufgenommen wurde.


 * Additiv: fügt dem bestehenden Modell Substanz hinzu. Additivmerkmale zeigen gelbe Symbole an.


 * Subtraktiv: entfernt Substanz aus dem bestehenden Modell. Subtraktive Merkmale zeigen rote und blaue Symbole.


 * Grundkörper-basiert: basiert auf geometrischen Grundkörpern (Würfel, Zylinder, Kegel, Torus....). Sie können additiv oder subtraktiv sein.


 * Transformationsmerkmale': sie wenden eine Transformation auf bestehende Merkmale an (gespiegelt, lineares Muster, polares Muster, Mehrfachtransformation).


 * Verschönerung: Formmerkmale, die eine Behandlung auf Kanten oder Flächen anwenden, wie z.B. Verrundungen, Fasen und Entwürfe.


 * Verfahrensorientiert: kann man von Formmerkmalen sprechen, die nicht auf Skizzen basieren, wie die Transformations- und Verschönerungsmerkmale.

Körper
Um in PartDesign zu arbeiten, muss zuerst eine Body erstellt werden. Der PartDesign Körper ist ein Behälter, der eine Reihe von Merkmalen zu einem einzigen zusammenhängenden Festkörper, gruppiert.



Was ist ein einzelner zusammenhängender Festkörper? Es ist ein Objekt wie ein Gussteil oder etwas, das aus einem einzigen Metallblock gefertigt wurde. Wenn es sich bei dem Objekt um Nägel, Schrauben, Kleber oder Schweißen handelt, handelt es sich nicht um einen einzigen zusammenhängenden Gegenstand. Als praktisches Beispiel würde ein Holzstuhl aus mehreren Körpern bestehen, mit jeweils einem für jede seiner Unterkomponenten (Beine, Latten, Sitz usw.).

Mehrere Körper können in einem FreeCAD Dokument erstellt werden; sie können auch zu einem einzigen zusammenhängenden Festkörper kombiniert werden.

In einem Dokument kann nur ein Körper aktiv sein. Der aktive Körper erhält die neu erstellten Formmerkmale. Ein Körper kann durch Doppelklick aktiviert oder deaktiviert werden. Ein aktivierter Körper wird hellblau hervorgehoben. Die Hervorhebungsfarbe kann in den Einstellungen unter Anzeige/Farben/Aktiv Container ab Version 0.18 eingestellt werden.

Wenn ein Modell mehrere Körper benötigt, wie im vorherigen Beispiel eines Holzstuhls, kann der Mehrzweck Part Behälter verwendet werden, um sie zu gruppieren und das Ganze als Einheit zu bewegen.

Behandlung der Sichtbarkeit im Körper
Normalerweise repräsentiert das letzte Feature den Körper nach außen. Diese bezeichnet man auch als "Spitze" ("Tip"), analog zur "Spitze des Eisbergs". Der Rest des Eisbergs, also die anderen Features und Skizzen, Shapebinder etc. bleiben "unter der Wasserlinie" verborgen. Wird ein weiteres Feature hinzugefügt, verschiebt sich die Spitze dorthin. Die Spitze kann auch per Kontextmenu manuell auf ein vorheriges Feature festgelegt werden.

There can only be one feature visible at a time. It is possible to toggle the visibility of any feature in the body, by selecting it in the Model tree and pressing the spacebar, in effect going back in the history of the body.

Nullpunkt eines Körpers
Jeder Körper (Body) hat einen eigenes Koordinatensystem. Es besteht aus den Hauptebenen (XY, XZ, YZ) und den Achsen (X, Y, Z) die für die Erstellung von Skizzen und Features genutzt werden können. Sketche können direkt auf den Hauptebenen erstellt werden. Damit müssen die daraus resultierenden Features nicht mehr an vorhandene Flächen gebunden sein; damit erstellte Features wirken sich aber dennoch auf die bestehenden Objekte aus.

Objekte verschieben und umsortieren
Es ist möglich, die "Spitze" des Körpers vorübergehend neu zu definieren (Kontextmenue). Neue Features/Referenzen und Skizzen werden dann an dieser Stelle eingefügt. Features können auch umsortiert oder in andere Körper verschoben werden. Dies erfolgt über das Kontextmenue (rechte Maustaste). Das Verschieben kann bei bestimmten Abhängigkeiten untersagt sein, z.B. wenn ein Sketch an eine Fläche angeheftet ist. Wenn ein Sketch in einen anderen Body verschoben wird, dann sollte es keine externe Geometrie verwenden.

Difference with other CAD systems
A fundamental difference between FreeCAD and other programs, like Catia, is that FreeCAD doesn't allow you to have many disconnected solids in the same PartDesign Body. That is, a new feature should always be built on top of the previous one. Or said in a different way, the newer feature should "touch" the previous feature, so that both features are fused together and become a single solid. You cannot have "floating" solids.



Referenzgeometrie
Referenzgeometrie enthält Punkte, Linien und Flächen (datum points, lines, planes) sowie extern verlinkte Formen (ShapeBinder). Diese können als Referenz für Skizzen und Features dienen. Die Definition erlaubt weitreichende Möglichkeiten für Offsets und Lage der Referenzobjekte.

In other CAD systems like Catia you can define a datum plane that is offset from the previous body and you can create a disconnected solid. So, placing a lot of datum planes, and building objects on them is okay and won't cause an error. Typically, you would eventually adjust the planes to their final positions, so that the individual objects are fused together.

In FreeCAD, datum planes make sense if you are placing sketches (and padding) in non-standard orientations, that is, in planes rotated around the three main axes. For sketches that are placed with a simple offset from the XY, XZ, or YZ planes, often there is no need to use datum planes, as the faces of the previous feature can be used as supports. After all, in FreeCAD, the a new feature must be touching the previous feature, so you may as well use the previous feature as support.

Even if not used for supporting sketches, datum objects are still helpful as visual indicators, to draw attention to important features or distances in the modelling process.



Querverweise
Über Referenzelemente können Querverbindungen von Körper zu Körper erzeugt werden. So erlaubt z.B. die Formmappe (Shape Binder) Objekte teilweise oder ganz als Referenz über Körpergrenzen hinweg zu definieren. Als einfach Anwendung denke man sich einen genau auf ein Schachtel passenden Deckel. Dieser holt sich die Außenkanten der Schachtel via Formmappe in seinen Körper als Referenz. FreeCAD hilft ihnen dabei durch Rückfrage unzulässige Verlinkungen zu vermeiden.

Befestigung
Das Befestigungs Werkzeug findet sich als eigene Operation im Part-Arbeitsbereich, ist aber in PartDesign nicht als eigenes Werkzeug verfügbar, obwohl es dort intensiv genutzt wird, um Skizzen und Referenzgeometrien an die Hauptebenen oder Achsen anzuheften. Die vielfältigen Möglichkeiten, um Referenzgeometrien anzuheften, machen dieses Werkzeug besonders vielseitig.

Weitere Information findet man auf der Seite über Befestigung.

Allgemeine Hinweise zum Konstruieren stabiler Modelle
Hinter der parametrischen Modellierung steckt die Idee, dass nach der Änderung von Parametern wie Länge oder Durchmesser darauf aufbauende Geometrie automatisch richtig angepasst wird. Hierbei kann es vorkommen, dass grundlegende Änderungen in den Folgeschritten nicht mehr automatisch nachgezogen werden können; man sagt, "das Modell zerbricht" oder ist schlicht kaputt wegen des topological naming-Problems, das in FreeCAD immer noch nicht gelöst ist. Im Vergleich zu den vorherigen Versionen kann mit den neuen Möglichkeiten von Freecad 0.17 die Gefahr des Zerbrechens minimiert werden, wenn die folgenden Entwurfsprinzipien berücksichtigt werden:


 * Allem voran sollten man vermeiden, Skizzen an Flächen des vorherigen Features angeheftet werden! Skizzen sollten nur noch an die Hauptebenen oder auf Referenzflächen (Datum Planes) angeheftet werden. Skizzen, die an solche Ebenen aneheftet sind bergen kaum de Gefahr unerwartet einer anderen Fläche zugeordnet zu werden.
 * Beim Erstellen von Referenzobjekten sollte man nicht auf die Topologie des Teilobjekts sondern auf die Standardebenen und -achsen sowie auf Skizzen Bezug nehmen.
 * Nutzen Sie einen "Master-Skizze". Diese sollte einfach sein und die wesentlichen Elemente und deren Maße enthalten. Sie muss selbst keine Features definieren, stellt aber die Basis für die folgenden Features bereit. Sie kann, muss aber nicht die erste Skizze in einem Körper sein. Oft ist sie nur dazu da, um referenziert zu werden.
 * Wenn es unvermeidbar ist, ein voriges Feature zu verwenden, z.B. wenn man eine beim Aufdicken (Thickness) erzeugte Fläche referenzieren muss, dann sollte man dies an der frühest möglichen Stelle in der Liste der Features tun, also dort, wo dieses Maß das erste mal auftritt. Ab Freecad 0.17 können externe Referenzen nicht mehr nur auf das letzte vorherige, sondern beliebige vorherige Elemente über die Referenzgeometrien zugreifen. Wenn man ein frühes Feature nutzt, können Änderungen an den dazwischen liegenden Features das Modell nicht zerbrechen. Noch einmal wiederholt: es ist immer besser Bezüge zu einer Skizze zu machen, als zu Ecken oder Kanten eines Volumenkörpers.

Body building workflow
There are several workflows that are possible with the PartDesign Workbench. What should always be noticed is that all the features created inside a PartDesign Body will be fused together to obtain the final object.

Different sketches
Sketches need to be supported by a plane. This plane can be one of the main planes (XY, XZ, or YZ) defined by the Origin of the Body. A sketch is either extruded into a positive solid (additive), with a tool like PartDesign Pad, or into a negative solid (subtractive), with a tool like PartDesign Pocket. The first adds volume to the final shape of the body, while the latter cuts volume from the final shape. Any number of sketches and partial solids can be created in this way; the final shape (tip) is the result of fusing these operations together. Naturally, the Body can't consist of only subtractive operations, as the final shape should be a positive solid with a non-zero volume.



Sequential features
Sketches can be supported by the faces of previous solid operations. This may be necessary if you need to access a face that is only available after a certain feature has been created. However, this workflow isn't the most recommended as if the original feature is modified, the following features in the sequence may break.



Use of datum planes for support
Datum planes are useful to support the sketches. These auxiliary planes can be based on the Origin of the Body, or can be based on the features (edges, faces) of previously created solids. In addition, a PartDesign ShapeBinder can be used to import external geometry into the body to serve as reference; then sketches can be attached to this auxiliary body, either using datum planes or not. Using datum objects is often the best way to produce stable models, although it requires a bit more work from the user.