Manual:Modeling for product design/ro

Product design este inițial un termen comercial, dar în lumea 3D, adesea înseamnă a modela ceva cu ideea de a o avea 3D-printed sau, în general, fabricate de o mașină unealtă, de exemplu o imprimantă 3D sau o  CNC machine.

Când tipăriți obiecte în 3D, este foarte important ca obiectele dvs. să fiesolid. As they will become real, obiecte solide, asta este evident. Nimic nu le împiedică să fie goale în interior, bineînțeles. Dar trebuie să aveți întotdeauna o idee clară despre care punct este în interiorul materialului și care este punctul afară, deoarece imprimanta 3D sau mașina CNC trebuie să știe exact ce este material de umplutură și ce nu. Pentru acest motiv, in FreeCAD, Atelierul PartDesign Workbench are instrumentul perfect pentru a construi astfel de piese, deoarece se va avea grijă ca obiectele să fie solide și construibile.

Pentru a ilustra cum Atelierul PartDesign funcționează, aideți să modelăm această bine cunoscută piesă Lego:



Partea cool la ​​piesele Lego este că dimensiunile sunt ușor de obținut pe Internet, cel puțin pentru piesele standard. Acestea sunt destul de ușor de modelat și tipărite pe o imprimantă 3D și, cu puțină răbdare (tipărirea 3D necesită adesea multe ajustări și reglaj fin), puteți face piese care sunt complet compatibile și se îmbină cu un click caracteristic perfect în blocurile originale Lego. În exemplul de mai jos, vom face o piesă care este de 1,5 ori mai mare decât originalul.

Vom folosi acum exclusiv instrumentele: Sketcher și PartDesign. Deoarece toate instrumentele de la Sketcher Workbench sunt de asemenea incluse în Workbench Part Design, putem să rămânem în Design Part și nu va trebui să basculăm înainte și înapoi între ele.

Obiectele Part Design sunt bazate în întregime pe Sketches. O schiță(Sketch) este un obiect 2D, format din elemente lineare (linii, sau segmente de dreaptă, arce de cerc sau elipse) și constrângeri. Aceste constrângeri pot fi aplicate fie pe segmente de dreaptă, fie pe punctele lor finale sau puncte centrale, și vor forța geometria să adopte anumite reguli. De exemplu, puteți plasa o constrângere verticală pe un segment de linie pentru ao forța să rămână verticală sau o constrângere de poziție (blocare) pentru un punct extrem pentru a interzice mutarea acestuia. Atunci când o schiță are o cantitate exactă de constrângeri care interzic mișcarea oricărui punct al schiței, vorbim despre o schiță complet constrânsă. Când există constrângeri redundante, care ar putea fi eliminate fără a permite mutarea geometriei, se numește supra-constrânsă. Acest lucru ar trebui evitat, iar FreeCAD vă va notifica dacă apare un astfel de caz.

Schițele dispun de un mod de editare, unde geometria lor și constrângerile lor pot fi modificate. Când ați terminat editarea și ați ieșit din modul editare, schițele se comportă ca orice alt obiect FreeCAD și pot fi folosite ca elemente de construcție pentru toate instrumentele de proiectare a pieselor, dar și în alte ateliere de lucru, cum ar fi Part or Arch. Atelierul Draft workbench dispune, de asemenea, de un instrument care convertește obiectele Draft în Schițe și invers.


 * Să începem prin modelarea unei forme cubice (de fapt paralelipipedice) va fi baza cărămizii noastre Lego. Mai târziu, vom sculpta/excava interiorul și vom adăuga cele 8 puncte deasupra. Deci, să începem acest lucru făcând o schiță dreptunghiulară pe care o vom extruda:
 * Comuntați pe Atelierul PartDesign Workbench
 * Faceți Click pe butonul [[Image:Sketcher_NewSketch.png|16px]] New Sketch.Va apărea o casetă de dialog care vă întreabă unde doriți să puneți schița, alegeți planul "XY", care este planul "la sol". Schița va fi creată și va fi imediat schimbată în modul de editare, iar vizualizarea va fi rotită și orientată pentru a putea privi după normala la planul de lucru.
 * Acum putem desena un dreptunghi, selectând instrumentul [[Image:Sketcher_CreateRectangle.png|16px]] Rectangle și făcând clicl pe 2 vârfuri diagonal opuse. Puteți plasa cele două puncte oriunde, deoarece locația lor corectă va fi definită în pasul următor
 * Veți observa că o serie de constrângeri au fost adăugate automat dreptunghiului nostru: segmentele verticale au primit o constrângere verticală, cele orizontale o constrângere orizontală și fiecare colț o constrângere punct-pe-punct care leagă segmentele împreună. Puteți experimenta mișcarea dreptunghiului prin tragerea liniilor cu mouse-ul, toată geometria va respecta constrângerile.




 * Now, let's add three more constraints:
 * Select one of the vertical segments and add a [[Image:Constraint_VerticalDistance.png|16px]] Vertical Distance Constraint. Give it a size of 23.7mm.
 * Select one of the horizontal segments and add a [[Image:Constraint_HorizontalDistance.png|16px]] Horizontal Distance Constraint. Make it 47.7mm.
 * Finally, select one of the corner points, then the origin point (which is the dot at the crossing of the red and green axes), then add a [[Image:Constraint_PointOnPoint.png|16px]] Coincident Constraint. The rectangle will then jump to the origin point, and your sketch will turn green, meaning it is now fully constrained. You can try moving its lines or points, nothing will move anymore.



Notați că ultima constrângere punct-la-punct nu a fost absolut necesară. Nu sunteți niciodată forțați să lucrați cu schițe complet constrânse. Cu toate acestea, dacă vom imprima acest bloc în 3D, va fi necesar să ne menținem piesa aproape de punctul de origine (care va fi centrul spațiului în care capul imprimantei se poate deplasa). Prin adăugarea acestei constrângeri, ne asigurăm că piesa noastră va rămâne întotdeauna "ancorată" la acel punct de origine.


 * Our base sketch is now ready, we can leave edit mode by pressing the Close button on top of its task panel, or simply by pressing the Escape key. If needed later on, we can reenter edit mode anytime by double-clicking the sketch in the tree view.
 * Let's extrude it by using the [[Image:PartDesign_Pad.png|16px]] Pad tool, and giving it a distance of 14.4mm. The other options can be left at their default values:



The Pad behaves very much like the Extrude tool that we used in the previous chapter. There are a couple of differences, though, the main one being that a pad cannot be moved. It is attached forever to its sketch. If you want to change the position of the pad, you must move the base sketch. In the current context, where we want to be sure nothing will move out of position, this is an additional security.


 * We will now carve the inside of the block, using the [[Image:PartDesign_Pocket.png|16px]] Pocket tool, which is the PartDesign version of Part Cut. To make a pocket, we will create a sketch on the bottom face of our block, which will be used to remove a part of the block.
 * With the bottom face selected, press the [[Image:Sketcher_NewSketch.png|16px]] New sketch button.
 * Draw a rectangle on the face.




 * We will now constrain the rectangle in relation to the bottom face. To do this, we need to "import" some edges of the face with the [[Image:Sketcher_External.png|16px]] External geometry tool. Use this tool on the two vertical lines of the bottom face:



You will notice that only edges from the base face can be added by this tool. When you create a sketch with a face selected, a relation is created between that face and the sketch, which is important for further operations. You can always remap a sketch to another face later with the Map sketch tool.


 * The external geometry is not "real", it will be hidden when we leave edit mode. But we can use it to place constraints. Place the 4 following constraints:
 * Select the top left point of the rectangle and the top point of the imported line and add a [[Image:Constraint_HorizontalDistance.png|16px]] Horizontal Distance Constraint of 1.8mm
 * Select again the top left point of the rectangle and the top point of the imported line and add a [[Image:Constraint_VerticalDistance.png|16px]] Vertical Distance Constraint of 1.8mm
 * Select the bottom right point of the rectangle and the bottom point of the right imported line and add a [[Image:Constraint_HorizontalDistance.png|16px]] Horizontal Distance Constraint of 1.8mm
 * Select again the bottom right point of the rectangle and the bottom point of the right imported line and add a [[Image:Constraint_VerticalDistance.png|16px]] Vertical Distance Constraint of 1.8mm




 * Leave edit mode and we can now perform the pocket operation: With the sketch selected, press the [[Image:PartDesign_Pocket.png|16px]] Pocket button. Give it a length of 12.6mm, which will leave the upper face of our pad with a thickness of 1.8mm (remember, the total height of our pad was 14.4mm).




 * We will now attack the 8 dots on the top face. To do this, since they are a repetition of a same feature, we will use the handy [[Image:PartDesign_LinearPattern.png|16px]] Linear pattern tool of the Part Design Workbench, which allows to model once and repeat the shape.
 * Start by selecting the top face of our block
 * Create a [[Image:Sketcher_NewSketch.png|16px]] New sketch.
 * Create two [[Image:Sketcher_Circle.png|16px]] circles.
 * For each circle, select it and add a [[Image:Constraint_Radius.png|16px]] Radius Constraint of 3.6mm to each of them
 * Import the left edge of the base face with the [[Image:Sketcher_External.png|16px]] External geometry tool.
 * Place two vertical constraints and two horizontal constraints of 6mm between the center point of each circle and the corner points of the imported edge, so each circle has its center at 6mm from the border of the face:




 * Notice how, once again, when you lock the position and dimension of everything in your sketch, it becomes fully constrained. This always keeps you on the safe side. You could change the first sketch now, everything we did afterwards would keep tight.
 * Leave edit mode, select this new sketch, and create a [[Image:PartDesign_Pad.png|16px]] Pad of 2.7mm:




 * Notice that, as earlier with the pocket, since we used the top face of our base block as a base for this latest sketch, any PartDesign operation we do with this sketch will correctly be built on top of the base shape: The two dots are not independent objects, they have been extruded directly from our brick. This is the great advantage of working with the Part Design Workbench, as long as you take care of always building one step on top of the previous one, you are actually building one final solid object.
 * We can now duplicate our two dots four times, so we get eight. Select the latest Pad we just created.
 * Press the [[Image:PartDesign_LinearPattern.png|16px]] Linear pattern button.
 * Give it a length of 36mm (which is the total "span" we want our copies to fit in), in the "horizontal sketch axis" direction, and make it 4 occurrences:




 * Once again, see that this is not just a duplication of an object, it is a *feature* of our shape that has been duplicated, the final object is still only one solid object.
 * Now let's work on the three "tubes" that fill the void we created on the bottom face. We have several possibilities: create a sketch with three circles, pad it then pocket it three times, or create a base sketch with one circle inside the other and pad it to form the complete tube already, or even other combinations. Like always in FreeCAD, there are many ways to achieve the same result. Sometimes one way will not work the way we want, and we must try other ways. Here, we will take the safest approach, and do things one step at a time.
 * Select the face that is at the bottom of the hollow space we carved earlier inside the block.
 * Create a new sketch, add a circle with a radius of 4.8825mm, import the left border of the face, and constrain it vertically and horizontally at 10.2mm from the upper corner of the face:



If you have trouble to select features hiding part of the model can help. To hide a feature select it from tree view and press Space-key to toggle visibility.


 * Leave edit mode, and pad this sketch with a distance of 12.6mm
 * Create a linear pattern from this last pad, give it a length of 24mm and 3 occurrences. We now have three filled tubes filling the hollow space:




 * Now let's make the final holes. Select the circular face of the first of our three "pins"
 * Create a new sketch, import the circular border of our face, create a circle with a radius constraint of 3.6mm, and add a [[Image:Constraint_PointOnPoint.png|16px]] Coincident Constraint between the center of the imported circle and our new circle. We now have a perfectly centered circle,and once again fully constrained:




 * Leave edit mode, and create a pocket from this sketch, with a length of 12.6mm
 * Create a linear pattern from this pocket, with a length of 24mm and 3 occurrences. That's the last step, our piece of lego is now complete, so we can give it a nice color to mark our victory!



You will notice that our modeling history (what appears in the tree view) has become quite long. This is precious because every single step of what we did can be changed later on. Adapting this model for another kind of brick, for example one with 2x2 dots, instead of 2x4, would be a piece of cake, we would just need to change a couple of dimensions and the number of occurrences in linear patterns. We could as easily create bigger pieces that don't exist in the original Lego game.

But we could also want to get rid of the history, for example if we are going to model a castle with this brick, and we don't want to have this whole history repeated 500 times in our file.

There are two simple ways to get rid of the history, one is using the Create simple copy tool from the Part Workbench, which will create a copy of our piece that doesn't depend anymore on the history (you can delete the whole history afterwards), the other way is exporting the piece as a STEP file and reimporting it.

Assembling

Dar cea mai bună lume dintre cele două există, și este un addon Assembly2 Workbench, care pote fi instalat de la depozitul FreeCAD-addons. Acest Atelier/Workbench este numit "2" deoarece există, de asemenea, un Atelier Assembly integrat în construcție, care nu este încă pregătit. Workbench Assembly2, cu toate acestea, funcționează deja foarte bine pentru a construi ansambluri și, de asemenea, prezintă o serie de constrângeri obiect-obiect pe care le puteți folosi pentru a restrânge poziția unui obiect în raport cu altul. În exemplul de mai jos, cu toate acestea, va fi mai rapid și mai ușor să poziționați piesele folosind Draft Move și  Draft Rotate decât utlizând constrângerile Assembly2.


 * Salvați fișierul așa cum este acum
 * Instalați Assembly2 Workbench și restartați FreeCAD
 * Creați un nou document vid
 * Comutați pe Atelierul Assembly2 workbench
 * Apăsați butonul Import a part from another FreeCAD document
 * Selectați fișierul salvat de mai sus
 * Piesa finală va fi importată în documentul curent. Atelierul Assembly2 workbench va determina în mod automat care este piesa finală din fișierul nostru care trebuie utilizată și obiectul nou rămâne legat de fișier. Dacă ne întoarcem și modificăm conținutul primului fișier, putem apăsa butonul Update parts imported into the assembly pentru a actualiza piesele aici.
 * Utilizând butonul Import a part from another FreeCAD document de câteva ori, mutând și rotind piesa (cu instrumentele atelierului Draft sau prin manipularea proprietății de Placement), putem crea rapid o ansamblu mic:



Downloads


 * Modelul produs pe durata acestui exercițiu: https://github.com/yorikvanhavre/FreeCAD-manual/blob/master/files/lego.FCStd

Read more


 * The Sketcher
 * The Part Design Workbench
 * The Assembly2 Workbench