După instalarea și pregătirea FreeCAD, putem începe primul exercițiu practic.
În acest articol vom realiza o schiță simplă și vom înțelege unul dintre cele mai importante principii ale proiectării CAD:
O piesă nu este definită doar prin forma ei, ci prin relațiile și dimensiunile care controlează acea formă.
Vom folosi capturi din FreeCAD, astfel încât fiecare pas să poată fi urmărit direct în program.
De asemenea, vom introduce treptat o idee care va deveni importantă pentru această serie:
FreeCAD poate fi folosit nu doar manual, ci și ca parte a unui workflow asistat de Inteligență Artificială.
Dar începem cu fundația.
De unde începem?Pentru primele exerciții vom folosi două componente importante din FreeCAD:
Sketcher → Part Design
Mai întâi realizăm geometria 2D.
Apoi o controlăm prin dimensiuni și constrângeri.
După aceea, în articolul următor, o vom transforma într-un model 3D.
Procesul este:
Schiță → Constrângeri → Model 3D
Acesta este principiul modelării parametrice despre care am discutat în articolul anterior.
Ce vom realiza în acest exercițiu?Vom folosi o geometrie simplă pentru a înțelege principiul.
Vom crea:
- o schiță;
- un dreptunghi;
- dimensiuni;
- constrângeri;
- o geometrie controlată parametric.
Scopul nu este să memorăm butoane.
Scopul este să înțelegem:
Cum gândește un sistem CAD parametric.
1. Alegem SketcherDeschidem FreeCAD și selectăm mediul de lucru Sketcher.
Aici realizăm schițele 2D care vor deveni ulterior baza modelelor tridimensionale.
Captarea recomandată:
Selectarea mediului de lucru Sketcher în FreeCAD.
2. Creăm o schiță nouăAlegem comanda pentru crearea unei schițe noi.
FreeCAD ne va cere să alegem planul pe care dorim să desenăm.
Pentru acest exercițiu putem începe cu:
XY Plane
Alegerea planului este importantă deoarece stabilește poziția inițială a geometriei în spațiul 3D.
Captură:
Alegerea planului XY pentru realizarea primei schițe.
3. Înțelegem originea și axeleDupă deschiderea Sketcher, observăm două axe principale:
- axa orizontală;
- axa verticală.
Punctul în care acestea se intersectează reprezintă originea sistemului de coordonate.
Aceasta poate deveni un reper important pentru poziționarea geometriei.
În CAD, nu este suficient ca o formă să arate corect.
Trebuie să știm și:
Unde este poziționată și cum este definită.
Înțelegerea axelor și a originii sistemului de coordonate în FreeCAD Sketcher Captură:
Axele și originea sistemului de coordonate în FreeCAD Sketcher.
4. Desenăm geometriaPentru primul exercițiu desenăm un dreptunghi simplu.
Nu încercăm să îl realizăm perfect din prima folosind mouse-ul.
Acesta este un lucru important.
În proiectarea parametrică, putem începe cu o geometrie aproximativă.
Precizia reală este introdusă ulterior prin:
- dimensiuni;
- constrângeri;
- relații geometrice.
Crearea geometriei inițiale pentru prima schiță în FreeCAD. Caption:
Crearea geometriei inițiale pentru prima schiță.
De ce nu desenăm exact din prima?Pentru că mouse-ul nu este instrumentul care definește precizia unei piese.
În CAD parametric, precizia vine din informație.
De exemplu, putem spune:
- această linie este orizontală;
- această linie este verticală;
- aceste puncte coincid;
- această dimensiune este 100 mm;
- această distanță este 50 mm.
Astfel, geometria devine controlată.
Aceasta este diferența dintre:
Un desen și Un model parametric. 5. Adăugăm dimensiunileAcum începem să definim geometria.
Selectăm elementele corespunzătoare și introducem dimensiunile dorite.
Pentru exemplul nostru putem utiliza:
Lungime: 100 mm
Definirea lungimii dreptunghiului la 100 mm folosind constrângerea de dimensiune. Captură:
Definirea dimensională a geometriei în FreeCAD.
Apoi definim dimensiunea verticală:
Înălțime: 50 mm
Definirea dimensională a geometriei prin stabilirea înălțimii dreptunghiului la 50 mm. Captură:
Adăugarea celei de-a doua dimensiuni principale.
6. Ce sunt constrângerile?Constrângerile sunt regulile care controlează geometria.
Ele îi spun programului cum trebuie să se comporte elementele.
Există două categorii importante.
Constrângeri geometriceAcestea definesc relațiile dintre elemente.
De exemplu:
- coincident;
- orizontal;
- vertical;
- paralel;
- perpendicular;
- tangent.
Acestea definesc valorile numerice:
- lungime;
- distanță;
- diametru;
- unghi.
Împreună, acestea transformă geometria desenată aproximativ într-un model controlat.
7. Schiță subdefinită și schiță complet definităO schiță poate avea încă grade de libertate.
Cu alte cuvinte, anumite elemente se pot mișca.
Aceasta este o:
Schiță subdefinităPe măsură ce adăugăm dimensiuni și constrângeri, controlăm geometria.
Când toate elementele importante sunt definite corect, ajungem la:
Schiță complet definităIdeea importantă să ne ferim să adăugăm constrângeri fără logică.
Trebuie să înțelegem:
Fiecare constrângere reprezintă o informație despre intenția noastră de proiectare.
Imaginea compară două stări ale aceleiași geometrii în FreeCAD Sketcher: o schiță subdefinită, care mai are grade de libertate, și o schiță complet definită, controlată prin dimensiuni și constrângeri. Captură:
O schiță controlată prin dimensiuni și constrângeri parametrice.
Cum ne poate ajuta Inteligența Artificială?Aici începe direcția nouă pe care vrem să o dezvoltăm.
AI nu trebuie să înlocuiască înțelegerea CAD.
Poate însă ajuta în proces.
De exemplu, putem descrie problema:
„Vreau să creez o piesă dreptunghiulară de 100 × 50 mm, poziționată față de origine și pregătită pentru modelare 3D.”
Un agent AI poate ajuta la:
- identificarea pașilor necesari;
- alegerea strategiei de modelare;
- verificarea constrângerilor;
- detectarea informațiilor lipsă;
- pregătirea unei proceduri pentru FreeCAD.
Pe viitor, direcția noastră este mai ambițioasă:
CERINȚĂ ↓AI înțelege problema ↓Strategie de modelare ↓Instrucțiuni CAD ↓FreeCAD ↓Verificare ↓Model parametrizatDar pentru ca AI să poată lucra corect cu CAD, trebuie mai întâi să înțelegem noi înșine principiile fundamentale.
De aceea începem cu Sketcher și Constrângerile.
Legătura cu proiectarea realăAcest exercițiu pare simplu.
Dar exact același principiu este folosit ulterior pentru:
- proiectarea pieselor mecanice;
- Reverse Engineering;
- refacerea unei piese rupte;
- modelarea unei piese pentru imprimare 3D;
- proiectarea parametrică;
- automatizarea CAD.
Într-un proiect real, înainte de a modela o piesă, trebuie să știm:
Care sunt dimensiunile și relațiile care rămân constante?
Acelea devin constrângerile fundamentale ale modelului.
Ce urmează?Acum avem o schiță 2D.
Următorul pas este să o transformăm într-un obiect tridimensional.
Vom trece de la:
Schiță 2D
la:
Model 3D
În următorul articol vom introduce Part Design și prima operație importantă:
Pad — transformarea unei schițe într-un model 3D