• Título: Taller de Introducción a FreeCAD
• Repositorio: 2017-04-21-UHU-Huelva-FreeCAD
• Lugar: Escuela Técnica Superior de Ingeniería de la Universidad de Huelva (UHU)
• Organización: Oficina de Software Libre de la Universidad de Huelva, @OSL_UHU
• Ponente: Juan González Gómez
• Duración: 4 horas
• Fecha: 21 de Abril de 2017

• Album de fotos en Google

• A Raul Jiménez, profesor en la ETSI UHU, por la gestión del curso y su ayuda ¡Muchas gracias!
• A Almudena García, de la OSL-UHU, por invitarme a dar el curso. ¡Muchas gracias!

1. Introducción
2. Geometría constructiva
3. Diseño mediante croquis
4. Piezas parametricas
5. Para saber más

Antes de comenzar el taller, bajar y descomprimir el siguiente archivo: 2017-04-21-UHU-Huelva-FreeCAD.zip

• FreeCAD es un programa de diseño 3D Libre y multiplataforma
• La versión que usaremos en este taller es la última estable: 0.16-6707

• FreeCAD en el github

Las fuentes de FreeCAD están en el repositorio en Github. Echemos un vistazo, a ver qué se cuece

Puedes aprender sobre FreeCAD con estos Videotutoriales:

• FreeCAD. Temporada I (Wiki) (Vídeos)

• FreeCAD. Temporada II (Wiki) (Vídeos)

¡Empezamos con FreeCAD! Vamos a navegar por algunos proyectos ya hechos, para familiarizarnos con la interfaz gráfica y la navegación en 3D

Vamos a ver el modelo 3D de la impresora 3D Prusa i3. Abrimos el fichero 01-prusa-hephestos-assembly.fcstd, dentro de la carpeta 01-intro, que contiene su ensamblaje

El fichero pesa bastante, por lo que FreeCAD tardará unos minutos en abrirlo. Este modelo contiene sólo el ensamblaje de la Impresora. Para ver cómo están modelados los diferentes elementos consultar:

• Pieza de la impresora Prusa Hephestos en Github
• Vitaminas y electrónica: En la biblioteca de piezas de FreeCAD

• Enseñar a cambiar el estilo de la navegación
• Configurar para navegación Blender
• Zoom in/out: Con rueda del ratón
• Rotación de la cámara: Apretar botón central + mover ratón
• Desplazamiento de la cámara: Apretar botón central + mover ratón + shift
• Ajustar el modelo 3D a la pantalla
• Ajustar el modelo 3D seleccionado a la pantalla
• Vista ortográfica / perspectiva (teclas p, o)
• Botón de vistas: axonometrica, frontal, lateral, superior
• Botón de estilo
• crear una vista nueva
• Organizar las ventanas en mosaico
• Acoplar/desacoplar ventanas (teclas d, u)
• Quitar y poner panel (vista combinada)
• Desacoplar panel
• Ocultar/ver piezas (espacio)
• Arbol de piezas
• Vistas: Congelacion y almacenamiento

En este ejemplo vemos una cúpula geodésica, formada por varillas de madera y piezas impresas, de 4m de diámetro y 2m de alto

• Abrir el fichero: 02-domo-3D.fcstd

• Aquí puedes encontrar más información sobre el domo y su montaje

• Ver las diferentes carpetas del domo
• Ver las piezas impresas de cerca
• Ver la lista de materiales

Hay una biblioteca de objetos de FreeCAD, donde la comunidad va subiendo sus modelos: FreeCAD Library

En la carpeta de Objetos genéricos hay objetos familiares, como una moneda de un euro, una botella, una lata de coca-cola... Vamos a trabajar con ellos

• Abrir el fichero 03-bottle-can-euro.fcstd, que contiene una copia simple de la botella, lata y moneda de 1€

Estos objetos están a escala real, y nos servirán como referencia, para saber de un golpe de vista las dimensiones aproximadas de nuestros diseños

Hay varias técnicas de modelado en 3D. Una muy sencilla es la Geometría constructiva. Los objetos primitivos, como cubos, esferas, cilindros, etc se combinan entre sí aplicando las operaciones booleanas: uniones, diferencias e intersecciones. Primero se colocan los objetos primitivos (traslaciones, rotaciones) y luego se aplican estas operaciones

• Abrimos el fichero con los objetos de referencia: bottle-can-euro.fcstd

• Seleccionamos el Escenario de trabajo Parts

• Ejemplo 1: Mover la moneda de Euro

• Ejercicio 1: Colocar los objetos de referencia como se muestra en esta imagen:

En realidad, para colocar los objetos se usan las herramientas disponibles en el escenario Draft, que nos permiten colocar objetos exactamente donde queremos: en el extremo de una línea, en su punto medio, en el centro de una circunferencia, etc.

Sin embargo, para aprender a modelar con la técnica de geometría descriptiva empezaremos haciendo traslaciones simples

• Activar el sistema de referencia origen (cruz de los ejes)
• Colocar un cubo

Vemos que el cubo que sale por defecto es muy pequeño. Lo sabemos porque tenemos los otros objetos de referencia para comparar

• Ver las propiedades del Cubo
• Cambiar sus dimensiones
• Ejemplo: Dejar las dimensiones 10x10x3mm

• Colocamos un cilindro
• Lo seleccionamos y lo visualizamos para que ocupe toda la pantalla (u ocultamos los objetos de referencia)
• Vemos sus propiedades
• Cambiamos el radio a 1.6mm
• Ejemplo: Lo situamos en el centro de la caja, en la posicion x=5, y=5, z=0

Realizaremos un taladro en la caja. Usaremos el cilindro como broca de la taladradora y la operación de diferencia para restárselo a la caja

• Desplazamos el cilindro en el eje z para que atraviese la caja por completo

• Relizamos la diferencia

Al hacer la operación de diferencia, aparece un nuevo objeto resultado de la restar al primer objeto el segundo. En total tendremos 3 objetos. Los objetos originales están ocultos

Esto nos permite poder modificar la pieza sin tener que volver a hacer la operación. Si modificamos el radio del cilindro, automáticamente se recalculará la pieza. Lo mismo con las dimensiones de la caja

Al ir creando el árbol de operaciones, es imporante nombrar los diferentes objetos (documentar) para poder encontrarlos más fácilmente cuando el diseño crezca

Para eliminar el corte, simplemente borramos el nuevo objeto creado. Los objetos originales no se borrarán

Usaremos la operacion de unión para fusionar dos cubos por sus esquinas

Cada vez que se hace una operación, queremos que automáticamente se refine el nuevo objeto creado, para eliminar las aristas sobrantes. Esto hay que configurarlos en Preferencias/Diseño de Piezas en la pestaña de General hay que activar las tres primeras opciones que aparecen

La operación de unión se puede usar también con objetos que no se tocan. Esto nos resultará muy útil para agrupar objetos, y poder restarlos todos de una vez

Diseñar una pieza de mecano con 5 taladros. Usar copy&paste para duplicar los cilindros de los taladros

• En la pieza de mecano, todos los taladros son iguales. ¿Qué ocurre si queremos aumentar el tamaño de los taladros? Tal y como la hemos diseñado, habría que ir uno a uno cambiándolo manualmente

• La solución es usar la operación de clonar: Uno de los cilindros será el "máster" y los otros los clones. Al cambiar un parámetro en el master, automáticamente se cambiará en los clones

Con esto se podría rehacer la pieza de mecano de manera que al cambiar los parámetros del taladro máster, se cambien todos los demás

Para imprimir la pieza de mecano en una impresora 3D, hay que seguir los siguientes pasos:

• Paso 1: Exportar el objeto a formato STL

Seleccionar el objeto a imprimir y darle a la opción Archivo/Exportar. Sleccionar el formato STL mesh

• Paso 2: Abrir el fichero STL en con el laminador

Se puede usar cualquier laminador, por ejemplo Cura

• Paso 3: Imprimir

El laminador genera el fichero .gcode, que es el que entiende la impresora 3D. Este es el resultado:

Vamos a seguir practicando. Con lo que ya sabemos, vamos a hacer este porta-pendrives

Mediante esta técnica hacemos dibujos en 2D, que bien extruimos para sacar hacia fuera, o bien realizamos vaciados de la pieza

Empezaremos haciendo croquis sin poner medidas ni aplicar restricciones, sólo nos interesa la forma y saber cómo funciona esta técnica

Ejemplo del tipo de piezas que se pueden hacer:

Ahora, haremos croquis que están perfectamente definidos, sin ningún grado de libertad

FreeCAD es una aplicación de diseño 3D paramétrico. Es posible definir unos parámetros en la hoja de cálculo, y al cambiar sus valores que se nos modifique el diseño 3D

Lo que hemos visto aquí es sólo una pequeñísima parte. FreeCAD tiene muchas cosas más

FreeCAD tiene una API en python para poder realizar todo lo que se hace gráficamente desde un programa en python. Esto le da una potencia enorme

Probaremos un ejemplo muy sencillo, que coloca varios cubos

• Abri el fichero desde FreeCAD

El script python es:

import FreeCAD

print("Probando scripts en Freecad!!!")

# Obtener el documento activo
doc = App.ActiveDocument

# Anadir varios cubos
for i in range(7):

    # -- Anadir Cubo i
    doc.addObject("Part::Box", "Box{}".format(i))

    # -- Cambiar su posicion
    o = FreeCAD.ActiveDocument.getObject("Box{}".format(i))
    o.Placement.Base.x = i*10

doc.recompute()

Este módulo tiene herramientas para mover los objetos 3D con más precisión, permitiéndonos seleccionar puntos medios, extremos, centro de circunferencias, etc

Juan González Gómez (Obijuan)

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