Der Part-Design-Arbeitsbereich dient zur parametrischen Konstruktion einzelner Volumenkörper. Die Modellierung erfolgt schrittweise über einen Historienbaum. Grundlage jedes Modells sind Bezugsebenen und Skizzen, aus denen additive und subtraktive Features erzeugt werden. Skizzenbasierte Features dienen primär zur Erzeugung der Grundgeometrie, während topologiebasierte Features bestehende Geometrien modifizieren, vervielfältigen oder verfeinern. Dadurch eignet sich Part Design insbesondere für die Konstruktion mechanischer Einzelteile mit klar definierter Feature-Historie.
Grundprinzip des Modellierungsprozesses
Die Erstellung eines Bauteils im Part-Design-Arbeitsbereich folgt einem strukturierten Ablauf:
- Auswahl einer vorhandenen Bezugsebene oder Erstellung einer neuen Bezugsebene
- Erstellung einer Skizze
- Anwendung von Features zur Volumenerzeugung oder Volumenbearbeitung
Die einzelnen Features werden dabei sequenziell ausgeführt. Jedes neue Feature baut auf dem Ergebnis der vorhergehenden Modellierungsschritte auf. Dieser Modellierungsprozess wurde auch für die Erstellung des Elektromotor
1. Ebene
Jede Skizze benötigt eine geometrische Referenz. Als Grundlage können verwendet werden:
- Ursprungsebenen des Bodies
- XY-Ebene
- XZ-Ebene
- YZ-Ebene
- Referenzebenen (Datum Planes)
Die gewählte Ebene definiert das Koordinatensystem der nachfolgenden Skizze.
2. Skizze
Die Skizze beschreibt die zweidimensionale Kontur eines späteren Features. Sie wird im Sketcher erstellt und bildet die Grundlage für die meisten additiven und subtraktiven Operationen des Part-Design-Arbeitsbereichs.
Eine Skizze besteht aus Geometrieelementen und Zwangsbedingungen.
Zu den Geometrieelementen gehören unter anderem:
- Linien
- Kreise
- Kreisbögen
- Ellipsen
- Rechtecke
- Polygone
- Splines
Die geometrischen Elemente werden durch Zwangsbedingungen parametrisch beschrieben. Dadurch wird sichergestellt, dass die Form auch nach späteren Änderungen eindeutig definiert bleibt.
Typische Zwangsbedingungen sind:
- horizontale und vertikale Ausrichtung
- Parallelität
- Senkrechtheit
- Tangentialität
- Konzentrizität
- Symmetrie
- Längen- und Winkelmaße
Für die Erzeugung von Volumenkörpern wird in der Regel eine geschlossene Kontur benötigt. Offene Konturen können nur von bestimmten Features verarbeitet werden.
Eine vollständig bestimmte Skizze besitzt ausreichend Randbedingungen, sodass ihre Geometrie eindeutig definiert ist. Dies erleichtert die spätere Änderung von Parametern und erhöht die Stabilität des Modells.
3. Feature
Features erzeugen oder verändern die dreidimensionale Geometrie des Bauteils. Jedes Feature verarbeitet entweder eine Skizze oder vorhandene Modellgeometrie und erzeugt daraus ein neues Ergebnis.
Der Modellbaum eines Part-Design-Bauteils besteht aus einer Folge solcher Features. Das Ergebnis eines Features bildet die Eingabe für das nachfolgende Feature. Innerhalb des Part Design Arbeitsbereiches lassen sich die Features in vier Kategorien einteilen und werden auch in der Regel in der folgenden Reihenfolge erstellt:
- Additive skizzenbasierte Features
- Subtraktive skizzenbasierte Features
- Additive topologiebasierte Features
- Subtraktive topologiebasierte Features
Additive skizzenbasierte Features erzeugen neues Material auf Grundlage einer Skizze. Die Aufpolsterung bildet häufig den ersten Volumenkörper eines Bauteils. Rotationen werden vor allem für rotationssymmetrische Bauteile verwendet. Subtraktive skizzenbasierte Features entfernen Material mithilfe einer Skizze. Taschen bilden Taschen werden häufig für Bohrungen, Schlitze, Aussparungen und Ausfräsungen eingesetzt. Additive topologiebasierte Features verwenden vorhandene Modellgeometrie als Ausgangspunkt und erzeugen daraus zusätzliche Geometrie. Subtraktive topologiebasierte Features bearbeiten bestehende Geometrie direkt. Diese Features werden typischerweise gegen Ende des Modellierungsprozesses angewendet, da sie häufig auf bereits vorhandene Kanten oder Flächen Bezug nehmen.
Beispiel für die Erstellung eines Bauteiles
Setze den vorgestellten Modellierungsprozess um und erstelle ein Bauteil in dem Part Design Arbeitsbereich. In dem Tutorial zur Modellierung einer Elektromotor-Lamelle lernst du den Prozess Schritt-für-Schritt an einem konkreten Beispiel.
Übersicht der Funktionen des Part Design Arbeitsbereiches
Die folgende Tabelle enthält die wesentlichen Funktionen des Part-Design-Arbeitsbereichs in ihrer deutschen Bezeichnung.
| Kategorie | Funktion | Zweck |
|---|---|---|
| Grundobjekte | Körper | Container für ein einzelnes Bauteil |
| Grundobjekte | Formelement-Binder | Referenzierung externer Geometrie |
| Grundobjekte | Unterformelement-Binder | Referenzierung einzelner Teilgeometrien |
| Grundobjekte | Klon | Parametrische Kopie eines Objekts |
| Bezugselemente | Bezugsebene | Referenzebene für Skizzen |
| Bezugselemente | Bezugsachse | Referenzachse |
| Bezugselemente | Bezugspunkt | Referenzpunkt |
| Bezugselemente | Koordinatensystem | Lokales Koordinatensystem |
| Additiv (Skizze) | Aufpolsterung | Extrusion einer Skizze |
| Additiv (Skizze) | Rotation | Rotation einer Skizze |
| Additiv (Skizze) | Additives Rohr | Profil entlang eines Pfades |
| Additiv (Skizze) | Additiver Übergang | Verbindung mehrerer Profile |
| Subtraktiv (Skizze) | Tasche | Extrudierte Materialentfernung |
| Subtraktiv (Skizze) | Nut | Rotationsbasierte Materialentfernung |
| Subtraktiv (Skizze) | Subtraktives Rohr | Materialentfernung entlang eines Pfades |
| Subtraktiv (Skizze) | Subtraktiver Übergang | Materialentfernung zwischen Profilen |
| Bohrungs- und Kantenbearbeitung | Bohrung | Parametrische Bohrungsfunktion |
| Bohrungs- und Kantenbearbeitung | Verrundung | Radius an Kanten erzeugen |
| Bohrungs- und Kantenbearbeitung | Fase | Abschrägung von Kanten |
| Formbearbeitung | Wandstärke | Aushöhlen eines Körpers |
| Formbearbeitung | Formschräge | Entformungsschrägen erzeugen |
| Formbearbeitung | Boolesche Operation | Vereinigung, Differenz oder Schnitt |
| Transformation | Lineares Muster | Lineare Wiederholung |
| Transformation | Polares Muster | Kreisförmige Wiederholung |
| Transformation | Spiegeln | Spiegelung eines Features |
| Transformation | Skalierte Transformation | Skalierte Wiederholung |
| Transformation | Mehrfachtransformation | Kombination mehrerer Transformationen |
| Verwaltung | Spitze festlegen | Festlegung des aktiven Endfeatures |
| Verwaltung | Spitze verschieben | Änderung der Modellspitze |
| Verwaltung | Körper aktivieren | Aktivierung eines Körpers |
| Verwaltung | Teil erstellen | Erzeugung eines Part-Containers |
| Verwaltung | Körper erstellen | Erzeugung eines neuen Körpers |
| Hilfsfunktionen | Migration | Aktualisierung älterer Modelle |
Hinweis: Die tatsächlich verfügbaren Funktionen können abhängig von der verwendeten FreeCAD-Version leicht variieren. Die Tabelle orientiert sich an den Funktionen des Part-Design-Arbeitsbereichs aktueller FreeCAD-Versionen.
