Arbeitsbereich Sketch (Skizzieren)

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Workbench Sketcher.svg

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.

FC ConstrainedSketch.png

Eine vollständig bestimmte(/beschränkte) Skizze‎


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 Begriff 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 Sketcher NewSketch.png (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.

Wenn Sie nur 2D-Ansichten zum Ausdrucken erzeugen und keine 3D-Modelle erstellen möchten, dann probieren Sie den Draft Arbeitsbereich.

Skizzier-Werkzeuge

Eine Skizze ist immer zweidimensional. Um einen Volumenkörper zu erzeugen, wird eine Skizze eines einzelnen umschlossenen Bereichs erstellt und dann entweder aufgepolstert (padded) oder gedreht, um die dritte Dimension hinzuzufügen und auf diese Weise aus einer 2D-Skizze einen dreidimensionalen Volumenkörper zu erzeugen.


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 Werkzeuge des Sketch-Arbeitsbereich sind alle im Sketch-Menü zu finden, das beim Laden des Arbeitsbereichs erscheint.

  • Sketcher NewSketch.png Skizze erstellen: Erstellen einer Skizze auf einer ausgewählten Fläche oder Ebene. Falls bei der Ausführung dieses Werkzeugs keine Fläche gewählt wurde, wird der Benutzer über ein Pop-Up-Fenster zur Auswahl einer Ebene aufgefordert.
  • Skizze überprüfen: Erlaubt die Überprüfung der Toleranz von verschiedenen Punkten und ggf. Korrektur der Abweichungen.



Skizziergeometrien

Zum Zeichnen folgender zweidimensionaler geometrischer Grundelemente stehen Werkzeuge zur Verfügung:

  • Sketcher CreatePoint.png Punkt: Zeichnen eines Punktes.
  • Sketcher Line.png Linie: Zeichnen einer geraden Strecke mit Angabe der beiden Endpunkte.
  • Einen Bogen erstellen: Dies ist ein Symbolmenü in der Sketcher-Werkzeugleiste, das die folgenden Befehle enthält:
  • Sketcher Arc.png Kreisbogen: Zeichnen eines Bogens mit Angabe von Mittelpunkt, Radius und Anfangswinkel und Endwinkel.
  • Einen Kreis estellen: Dies ist ein Symbolmenü in der Sketcher-Werkzeugleiste, das die folgenden Befehle enthält:
  • Sketcher Circle.png Kreis: Zeichnen eines Kreises mit Angabe von Mittelpunkt und Radius.



  • Sketcher CreatePolyline.png Linienzug (Polygonzug): Zeichnen eines Linienzuges aus geraden Strecken mit Angabe der beiden Endpunkte und der Zwischenpunkte. Drücken von M während der Erstellung eines Linienzuges schaltet zwischen den verschiedenen Modi um.
  • Sketcher CreateRectangle.png Rechteck: Zeichnen eines Rechteck mit Angabe der beiden diagonal gegenüber liegenden Eckpunkte.







  • Sketcher CreateSlot.png Nut erstellen: Zeichnen eines Ovals mit Angabe des Mittelpunkts und des Radius eines der beiden Halbkreise und eines Endpunktes des anderen Halbkreises.
  • Sketcher CreateFillet.png Abrundung erstellen: Erstellt eine Abrundung zwischen zwei Linien, die an einem Punkt verbunden sind. Nach Auswahl zweier Linien oder des gemeinsamen Scheitelpunktes kann das Werkzeug aktiviert werden.
  • Sketcher Trimming.png Kante zuschneiden: Beschneidet eine Gerade, einen Kreis oder Bogen bis zur nächsten überlappenden Linie (Gerade, Kreis oder Bogen).
  • Sketcher ToggleConstruction.png Konstruktionsmodus: Wechseln zwischen Skizzier- und Konstruktionsmodus. Konstruktionsgeometrie wird blau dargestellt und außerhalb des Skizzenänderungsmodus ausgeblendet.

Skizzierbeschränkungen

Beschränkungen werden benutzt, um Längen zu definieren, Regeln zwischen Skizzenelementen aufzustellen und die Skizze entlang der vertikalen und horizontalen Achsen festzulegen. Einige Beschränkungen benötigen die Verwendung von Hilfsbeschränkungen.

Gometrische Constraints

Diese Beschränkungen sind nicht mit numerischen Daten verknüpft.

  • Sketcher ConstrainCoincident.png 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)).
  • Sketcher ConstrainPointOnObject.png Point On Object: Bestimmt wird, dass ein Punkt Bestandteil einer Linie wird (Punkt zu Linie).
  • Constraint Vertical.png Vertical: Als Richtung der ausgewählten Linien und Linienelemente wird die vertikale, d.h. die y-Richtung bestimmt. Vor der Anwendung der Beschränkung kann mehr als ein Objekt ausgewählt werden.
  • Constraint Horizontal.png Horizontal: Als Richtung der ausgewählten Linien und Linienelemente wird die horizontale, d.h. die x-Richtung bestimmt. Vor der Anwendung der Beschränkung kann mehr als ein Objekt ausgewählt werden.
  • Sketcher ConstrainParallel.png Parallel: Bestimmt wird die Parallelität zwischen zwei ausgewählten Geraden.
  • Sketcher ConstrainPerpendicular.png Perpendicular: Bestimmt wird die Rechtwinkligkeit zwischen zwei ausgewählten Geraden oder einer Linie senkrecht zu einem Kreisbogenendpunkt.
  • Constraint Tangent.png Tangent: Erzeugt eine Tangenten-Beschränkung zwischen zwei ausgewählten Entitäten oder eine kollineare Beschränkung zwischen zwei Liniensegmenten. Ein Liniensegment muss nicht direkt an einem Kreis oder Kreisbogen liegen, um Tangenten-beschränkt zu diesem Kreis oder Kreisbogen zu werden.
  • Sketcher ConstrainEqual.png 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.
  • Sketcher ConstrainSymmetric.png Symmetrie festlegen: Bestimmt wird die symmetrische Lage von zwei Punkten beidseits einer Geraden oder die ersten beiden gewählten Punkte symmetrisch zu einem gewählten dritten Punkt.

Numerische Constraints

Betimmen der Abmesungen der zweidimensionalen geometrischen Grundelemente

  • Sketcher ConstrainLock.png Sperren: Fixiert wird die momentane Lage eines Elementes relativ zum Koordinaten-Ursprung (Bestimmen des vertikalen und horizontalen Abstands davon).
  • Sketcher ConstrainDistanceX.png 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.
  • Sketcher ConstrainDistanceY.png 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
  • Sketcher ConstrainDistance.png Distanz festelgen: Bestimmt wird der direkte Abstand zwischen zwei Punkten oder die Länge einer Linie.
  • Constraint InternalAlignment.png Internal Alignment: Aligns selected elements to selected shape (e.g. a line to become major axis of an ellipse).

Sketcher tools

  • 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.

Sketcher B-spline tools

Sketcher virtual space

Preferences

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 Sketcher ConstrainCoincident.png Punkt zu Punkt zu einem einzigen, Gerade und Kreisbogen tatsächlich verbindenden Punkt gemacht werden.

Skizze2a.png
Eine einfache Skizze; links: Kurve nur an vier Stellen (rot, automatische Constraints beim Zeichnen mit Sketcher CreatePolyline.png) 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.

Skizze4a.png
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.