Feature editing/de

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

Während der Arbeitsbereich Part und andere FreeCAD "Workbenches" Modelle aus der Kombination von 3D Primitiven erstellen, nutzt der Arbeitsbereich Part Design (Features). Ein Feature ist eine formgebende Veränderung eines 3D Objekts via geometrischer Definition. Der Begriff "Feature" wird allgemein in 3D Systemanleitungen nicht übersetzt, Formelement ist eine Möglichkeit der Übersetzung, die hier manchmal verwendet wird.

Featurebasiertes Konstruieren
Das erste Formelement in einem Körper (Body) wird allgemein als das "base feature" bezeichnet. Die weiteren Features bauen im allgemeinen auf Oberflächen oder definierten Flächen der bereits vorhandenen Features auf. Im Grunde spiegelt diese Vorgehensweise den Prozess der formgebenden mechanischen Bearbeitung wieder. Ein Rohteil wird durch Anschweißen, Bohren, Fräsen usw. Schritt für Schritt verändert. Jeder Arbeitsschritt entspricht einem neuen Formelement.

Alle Features sind in ihrem Ablauf im "Modell Baum" (Baumansicht) aufgelistet und können von dort aus zum Bearbeiten gewählt werden. Das letzte Feature repräsentiert das endgültige Teil dieses Modells (außer wenn eine abweichende "Spitze" definiert wurde).

Es gibt folgende Kategorien von Features:


 * Profil-basierend: Diese Features beginnen mit einer im "Sketcher" erstellten Kontur, mit der Kontur einer vorhandenen Oberfläche (dabei wird ein Profil aus den vorhandenen Kanten gewonnen), einem ShapeBinder oder mit einem in den aktiven Körper (Body) eingefügten Objekt aus "Draft".


 * Additive: Aufbauende Features fügen Material hinzu. Sie sind in gelben Icons dargestellt.


 * Subtractive: Subtraktive (abtragende) Features nehmen Material vom Objekt weg. Deren Icons haben eine blaue Grundfarbe.


 * Primitive: basieren auf elementaren geometrischen Grundkörpern (Quader, Zylinder, Konus, Torus ...). Diese können additiv oder subtraktiv sein.


 * Transformation: Spiegeln, Lineares Muster, Polares Muster und Mehrfachtransformation vervielfachen vorhandene Features.


 * Dress-up: Diese Features verändern per Parameter Kanten oder Flächen, darunter fallen Abrundungen, Fasen oder Formschrägen und Aufdickungen.


 * Prozedural sind alle Features die nicht auf Umrissen basieren. Hierzu gehören "Dress-Up" und "Transformation" Features.

Body
Das Arbeiten in PartDesign erfordert zunächst die Erstellung eines Body. Der PartDesign-Body (Körper) ist ein Container, der eine Folge von Features enthält, die einen einzelnen zusammenhängenden Volumenkörper (solid) bilden.



Was versteht man unter einem einzelnen zusammenhängenden Volumenkörper (solid)? Er entspricht einem Objekt wie einem Gussteil, Drehteil oder Frästeil, welches aus einem einzigen Ursprungsblock oder festen Verbindungen wie Schweißen, Reibschweissen oder anderen auftragenden Methoden erstellt wurde. Sobald ein Objekt Verbinder wie Schrauben, Nieten oder andere lösbare Verbindungen enthält, ist dies kein zusammenhängender Körper. Ein zusammengesetzter Körper, wie z.B. ein Stuhl mit Armen, Beinen und Lehne, der zusammengeschraubt wird, würde aus mehreren Körpern erstellt werden.

In einem Freecad Dokument können viele Körper erstellt werden. Diese können auch verbunden werden, um wiederum einen neuen in sich geschlossenen Körper zu formen.

Nur ein Body kann pro Dokument aktiv sein. Der aktive Body erhält die neu erstellten Features. Ein Body kann durch Doppelklick darauf aktiviert/deaktiviert werden. Ein aktivierter Body wird in hellblau hervorgehoben. Die Farbe kann ab v0.18 unter Anzeige/Farben/Aktiv verändert werden.

Wenn ein Modell aus mehreren Körpern (Bodies) besteht, zum Beispiel der genannte Stuhl, können diese als Part-Container zusammengefasst und miteinander im Raum bewegt werden.

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.