Formmerkmale bearbeiten

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Einleitung

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

Während der Part Arbeitsbereich und andere Arbeitsbereiche Modelle konstruieren, indem sie Formen miteinander kombinieren, verwendet der PartDesign Arbeitsbereich Formmerkmale. 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 PartDesign Body.png Body erstellt werden. Der PartDesign Körper ist ein Behälter, der eine Reihe von Merkmalen zu einem einzigen zusammenhängenden Festkörper, gruppiert.

PartDesign Body tree.png

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.

Körpersichtbarkeitsverwaltung

Ein Body präsentiert standardmäßig sein neuestes Formmerkmal nach außen. Diese Funktion ist standardmäßig als Spitze definiert. Eine gute Analogie ist der Ausdruckdie Spitze des Eisbergs: Nur die Spitze ist über dem Wasser sichtbar, der größte Teil der Masse des Eisbergs (die anderen Formmerkmale) ist verborgen. Wenn dem Körper ein neues Formmerkmal hinzugefügt wird, wird die Sichtbarkeit des vorherigen Merkmals deaktiviert, und das neue Merkmal wird zur Spitze.

Es kann jeweils nur ein Formmerkmal sichtbar sein. Es ist möglich, die Sichtbarkeit eines beliebigen Formmerkmals im Körper umzuschalten, indem man es im Modellbaum markiert und die Leertaste drückt, wodurch man in die Verlaufsgeschichte des Körpers zurückkehrt.

Körperursprung

Der Körper hat einen Ursprung, der aus Bezugsebenen (XY, XZ, YZ) und Achsen (X, Y, Z) besteht, die von Skizzen und Formmerkmalen verwendet werden können. Skizzen können an Ursprungsebenen angehängt werden, und sie müssen nicht mehr auf ebene Flächen abgebildet werden, damit darauf basierende Formmerkmale hinzugefügt oder vom Modell abgezogen werden können.

Objekte verschieben und neu ordnen

Es ist möglich, die Spitze eines Formmerkmals in der Mitte des Körperbaums vorübergehend neu zu definieren, um neue Objekte (Formmerkmale, Skizzen oder Bezugsgeometrie) einzufügen. Es ist auch möglich, Formmerkmale unter einem Körper neu zu ordnen oder sie in einen anderen Körper zu verschieben. Wähle das Objekt aus und klicke mit der rechten Maustaste, um ein Kontextmenü zu sehen, das beide Optionen anbietet. Die Operation kann verhindert werden, wenn das Objekt Abhängigkeiten im Quellkörper aufweist, z.B. wenn es an einer Fläche befestigt ist. Um eine Skizze in einen anderen Körper zu verschieben, sollte sie keine Verknüpfungen zur externen Geometrie enthalten.

Unterschied zu anderen CAD-Systemen =

Ein grundlegender Unterschied zwischen FreeCAD und anderen Programmen, wie Catia, besteht darin, dass FreeCAD es Ihnen nicht erlaubt, viele nicht verbundene Festkörper in einem einzigen PartDesign Body/de zu haben. Das heißt, ein neues Formmerkmal sollte immer auf dem vorherigen aufbauen. Oder anders ausgedrückt, das neuere Formmerkmal sollte das vorherige Formmerkmal "berühren", so dass beide Formmerkmale miteinander verschmolzen werden und zu einem einzigen Festkörper werden. Du kannst keine "schwebenden" Festkörper haben.

PartDesign Body non-contiguous.png

Unterschied zwischen Catia und FreeCAD. Links: Catia erlaubt es, Körper von den vorherigen Formmerkmalen des Körpers zu trennen. Rechts: In FreeCAD verursacht dies einen Fehler; das neuere Formmerkmal sollte immer das vorherige Formmerkmal berühren oder schneiden, so dass es mit ihm verschmolzen ist und zu einem einzelnen zusammenhängenden Festkörper wird.


Bezugsgeometrie

Die Bezugsgeometrie besteht aus benutzerdefinierten Ebenen, Linien, Punkten oder extern verknüpften Formen. Sie können zur Verwendung als Referenz für Skizzen und Features erstellt werden. Es gibt eine Vielzahl von Befestigungsmöglichkeiten für Bezugsobjekte.

In anderen CAD Systemen wie Catia kannst Du eine Bezugsebene definieren, die gegenüber dem vorherigen Körper versetzt ist, und Du kannst einen nicht verbundenen Körper erstellen. Das Platzieren vieler Bezugsebenen und das Erstellen von Objekten auf ihnen ist also in Ordnung und führt nicht zu einem Fehler. Typischerweise würdest Du die Ebenen schließlich an ihre Endpositionen anpassen, so dass die einzelnen Objekte miteinander verschmolzen werden.

In FreeCAD sind Bezugsebenen sinnvoll, wenn du Skizzen (und Polsterungen) in nicht standardisierten Ausrichtungen platzierst, d.h. in Ebenen, die um die drei Hauptachsen gedreht werden. Bei Skizzen, die mit einem einfachen Versatz zu den Ebenen XY, XZ oder YZ platziert werden, ist es oft nicht erforderlich, Bezugsebenen zu verwenden, da die Flächen des vorherigen Formmerkmals als Träger verwendet werden können. Schließlich muss in FreeCAD das neue Formmerkmal das vorherige Formmerkmal berühren, so dass du auch das vorherige Formmerkmal als Unterstützung verwenden kannst.

Auch wenn sie nicht zur Unterstützung von Skizzen verwendet werden, sind Bezugsobjekte als visuelle Indikatoren hilfreich, um auf wichtige Merkmale oder Abstände im Modellierungsprozess hinzuweisen.

PartDesign Body non-contiguous slanted.png

Unterschied zwischen Catia und FreeCAD. Links: Catia erlaubt es, Körper von den vorherigen Formmerkmalen des Körpers zu trennen. Rechts: In FreeCAD verursacht dies einen Fehler; das neuere Formmerkmal sollte immer das vorherige Formmerkmal berühren oder schneiden, so dass es mit ihm verschmolzen ist und zu einem einzelnen zusammenhängenden Festkörper wird. In diesem Beispiel basiert der neue Festkörper auf einer Bezugsebene, die um die Y-Achse gedreht wird.


Querverweise

Es ist möglich, Elemente aus einem Körper in einem anderen Körper über Bezugspunkte zu referenzieren.

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.

Ratschläge zur Erstellung stabiler Modelle

Die Idee der parametrischen Modellierung beinhaltet, dass du die Werte bestimmter Parameter ändern kannst und die nachfolgenden Schritte entsprechend den neuen Werten geändert werden. Bei schwerwiegenden Änderungen kann das Modell jedoch aufgrund des in FreeCAD noch ungelösten topologischen Namensproblems brechen. Der Bruch kann minimiert werden, wenn du die folgenden Konstruktionsprinzipien einhältst:

  • Vermeide so weit wie möglich die Zuordnung von Skizzen zu den Flächen des Modells. Platziere deine Skizzen auf Standardebenen oder auf benutzerdefinierten Bezugsebenen. Skizzen, die an Ebenen befestigt sind, sind weniger anfällig dafür, unerwartet an eine andere Referenz angehängt zu werden.
  • Bei der Erstellung von Bezugsgeometrien solltest Du diese nicht auf die Part Topologie, sondern auf Standardebenen/Achsen und/oder Skizzen stützen.
  • Verwende eine "Masterskizze". Das ist eine möglichst nicht zu komplizierte Skizze, die grundlegende geometrische Elemente deines Modells enthält. Diese Elemente können bei der Modellierung nachfolgender Merkmale referenziert werden. Eine solche Masterskizze wird oft die erste Skizze im Körper sein, aber sie muss es nicht sein; in der Tat muss man sie überhaupt nicht für etwas anderes verwenden, als referenziert zu werden.
  • Wenn du zwangsläufig auf ein Zwischenmerkmal verweisen musst, z.B. auf das Ergebnis einer Dickenoperation, verwende die erste mögliche Referenz in der Liste der nachfolgenden Merkmale, bei denen das referenzierte geometrische Element vorkommt. Ab FreeCAD 0.17 musst Du nicht mehr die neueste Funktion verwenden. Wenn du ein frühes Merkmal als Referenz nimmst, werden alle Änderungen an Zwischenschritten dein Modell nicht zerstören. Und wieder ist es besser, eine Skizze zu referenzieren als Kanten und Ecken eines Körpers.

Körperbau Arbeitsablauf

Es gibt mehrere Arbeitsabläufe, die mit der PartDesign Workbench/de möglich sind. Was immer zu beachten ist, ist, dass alle in einem PartDesign Body/de erstellten Features miteinander verschmolzen werden, um das endgültige Objekt zu erhalten.

Verschiedene Skizzen

Skizzen müssen von einer Ebene unterstützt werden. Diese Ebene kann eine der Hauptebenen (XY, XZ oder YZ) sein, die durch den Ursprung des Körpers definiert sind. Eine Skizze wird entweder mit einem Werkzeug wie PartDesign Pad zu einem positiven Festkörper (Additiv) oder zu einem negativen Festkörper (subtraktiv) mit einem Werkzeug wie PartDesign Tasche ausgeformt. Der erste fügt der endgültigen Form des Körpers Volumen hinzu, während der zweite das Volumen aus der endgültigen Form schneidet. Auf diese Weise können beliebig viele Skizzen und Teilkörper erzeugt werden; die endgültige Form (Spitze) ergibt sich aus der Verschmelzung dieser Vorgänge. Natürlich kann der Körper nicht nur aus subtraktiven Operationen bestehen, da die endgültige Form ein positiver Körper mit einem Volumen ungleich Null sein sollte.

PartDesign workflow 1.svg

Fortlaufende Merkmale

Skizzen können durch die Flächen früherer Festkörperoperationen unterstützt werden. Dies kann notwendig sein, wenn du auf eine Fläche zugreifen musst, die erst nach der Erstellung eines bestimmten Merkmals verfügbar ist. Dieser Arbeitsablauf ist jedoch nicht besonders empfehlenswert, da bei einer Änderung des ursprünglichen Merkmals die folgenden Merkmale in der Sequenz brechen können.

PartDesign workflow 2.svg

Verwendung von Bezugsebenen zur Unterstützung

Bezugsebenen sind nützlich, um die Skizzen zu unterstützen. Diese Hilfsebenen können auf dem Ursprung des Körpers basieren oder auf den Merkmalen (Kanten, Flächen) von zuvor erstellten Festkörpern. Darüber hinaus kann ein PartDesign ShapeBinder/de verwendet werden, um externe Geometrie in den Körper zu importieren, die als Referenz dient; dann können Skizzen an diesen Hilfskörper angehängt werden, entweder mit oder ohne Bezugsebene. Die Verwendung von Bezugsobjekten ist oft der beste Weg, um stabile Modelle zu erstellen, obwohl sie vom Benutzer etwas mehr Arbeit erfordert.

PartDesign workflow 3.svg