Category: Tuto

Si vous ouvrez ce tuto, c’est que le titre vous questionne !

Je vous ai jusqu’à maintenant présenté FreeCAD et son utilisation, au travers de différents ateliers. Vous devez donc être capable de générer toute sorte de pièces, leurs assemblages et leurs documentations.

Prenons l’exemple de la pièce suivante : une petite boite cloisonnée pour ranger diverses pièces.

Rien de bien compliqué à faire : des cases toutes identiques, réparties en lignes et colonnes, d’une profondeur définie. Après avoir passé quelques minutes (ou dizaines de minutes) à dessiner cette pièce, vous vous lancer dans l’impression, pour constater finalement que les cases sont trop petites, ou pas assez hautes, ou pas assez nombreuses. Il va donc falloir recommencer.

Et c’est là que l’on va pouvoir utiliser toute la puissance de FreeCAD et raisonner « paramétrique ».

Enonçons le besoin autrement : « je souhaite disposer d’une boite de rangement de nbCol colonnes et de nbLig lignes. Chaque case sera carrée et de X mm, avec une profondeur de P mm. Les cloisons seront de 2 mm, ainsi que l’épaisseur du fond ».

Nous avons posé les bases !

Création de la boite unitaire

Commençons par dessiner une simple case carrée de 10 x 10 mm, d’un hauteur de 15 mm.

Le plus simple est de dessiner un cube de 14 x 14 x 17 (pour tenir compte des épaisseurs de cloisons, et de faire une découpe d’un cube de 10 x 10 x 15.

Jusque là, rien de nouveau (et rien de paramétrique).

L’étape suivante consiste à définir les paramètres dont nous allons avoir besoin. FreeCAD met à notre disposition un atelier « Feuille de calcul » (SpreadSheet) qui va être utilisable comme n’importe quel tableau.

On créé une nouvelle feuille, et on la renseigne avec nos paramètres, par exemple :

Le modeleur fonctionne à partir d’alias. Il faut donc, pour chaque valeur renseignée, lui affecter un alias : clic droit sur la valeur /propriété/alias.

Une fois le paramètre correctement défini, la cellule passe en fond couleur jaune !

On en profile aussi pour renommer la feuille (data par exemple) car nous allons avoir besoin de saisir ce nom. Autant prendre un nom cours …

J’ai maintenant tous les éléments pour mettre en place le paramétrage.

Reprenons maintenant notre cube initial.

En double-cliquant sur la côte de 14mm, nous ouvrons le fenêtre de saisie. Celle-ci permet de saisir une côte, mais aussi un paramétrage, soit en cliquant sur le petit symbole encadré, soit en saisissant le signe =.

Il suffit maintenant de rentrer la formule que nous souhaitons appliquer.
<<data>> représente le nom de la feuille de calcul,
taille est l’alias de la donnée à utiliser,
+4 parce que nous souhaitons une épaisseur de cloison de 2 mm autour.

La fenêtre donne le résultat obtenu. Nous retrouvons bien les 14 mm de départ.

Nous effectuons la même opération pour la hauteur de notre cube :

Nous pouvons constaté le fonctionnement, en jouant sur les paramètres de la feuille de calcul :

Il reste à répéter les même opération pour la cavité, et nous aurons terminé la première partie …

Gestion du nombre de boites

L’atelier Draft met à notre disposition un outil très puissant qui permet de générer des réseaux. Il faut comprendre par « réseau » un ensemble d’objets qui répondent à certaines règles.

On commence par sélectionner l’objet, puis l’option Réseau, puis OK

Nous voyons maintenant dans l’arborescence du projet un composant Array, qui possède un certain nombre de propriétés : le nombre d’occurences en X, Y et Z, et le positionnement de chaque entité par rapport à la précédente.
Lors de la création du composant Array, par défaut nous avons 2 entités en X et 2 en Y, séparées de 100 mm, ce qui donne les 4 objets visibles sur la figure.

Nous allons donc configurer correctement ces paramètres pour obtenir le résultat souhaité :

• le nombre d’éléments en X et Y sera défini par les paramètres nbcolonne et nbligne définis dans le tableau ,
• le positionnement relatif de chaque objet sera défini par la taille de l’objet + 2 mm (l’épaisseur de la paroi).

Une fois les différentes formules saisies, vous devriez obtenir le résultat suivant :

Toute modification des valeurs dans le tableau aura un impact direct sur la conception. Plus de problème maintenant pour modifier la taille des boites ou leur nombre.

A vous de jouer …. !

 

 

 

 

FreeCAD va certes vous permettre de modéliser de nouvelles pièces. Mais il va aussi vous permettre de « redessiner » des pièces existantes, par exemple pour remplacer une pièce cassée.

Je vous propose ci-dessous une méthode en 4 étapes pour réaliser un prototypage rapide d’après une photo. Pour l’exemple, je vais imaginer devoir imprimer une clé cassée.

Etape 1 : Prendre en photo la pièce

L’idée est de pouvoir prendre en photo la pièce sur une surface permettant de déterminer sa taille, sur une feuille de papier millimétré par exemple. Si l’objet est cassé, on essaiera de la positionner au plus proche de sa forme initiale.

Etape 2 : Intégration dans FreeCAD

Après avoir préparé un nouveau sketch dans FreeCAD, dans l’atelier PartDesign, on va tout simplement importer notre fichier image (menu Fichier/Importer).

On sélectionne l’objet image dans l’arborescence, puis clic droit et « Modifier l’image », pour obtenir cette fenêtre :

Deux opérations doivent être impérativement réalisées :

• le choix du plan dans lequel l’image doit être positionnée : ce plan doit correspondre au plan de « dessin » du sketch,
• la calibration de l’image : ceci permettra de dessiner à l’échelle.

Etape 3 : la calibration de l’image

Cliquez sur le bouton « Calibrer ».
Positionnez un point de départ et un point d’arrivée.
Indiquer la mesure correspondante.
Cliquez sur le bouton « Appliquer ».

L’intérêt du papier millimétré est de pouvoir sélectionner un intervalle connu.

A partir de ce moment, la pièce est représentée dans sa dimension vraie.

Etape 4 : le dessin de la pièce

Il est maintenant possible de dessiner les formes de la pièce, à l’aide des outils de l’atelier Part Design.

Il reste à extruder selon l’épaisseur de la pièce …

… puis à apporter toutes les découpes nécessaires.

En conclusion

Il s’agit d’une méthode très rapide pour obtenir une esquisse représentative d’une pièce à reproduire.

Dans la mesure où il est possible d’utiliser plusieurs images dans des plans différents, c’est aussi un méthode pour concevoir des pièces de montages.
Par exemple, on pourra imaginer un boitier dans lequel on voudra positionner des éléments existants dont on possède le plan (ou la photo). Cela sera plus rapide que de devoir « imaginer » comment l’assemblage devra se réaliser.

 

 

 

 

L’atelier A2Plus est un autre atelier qui va se révéler indispensable dès lors que l’on va devoir concevoir un assemblage. Il existe d’autres ateliers permettant de réaliser ces opérations, mais je trouve celui-ci relativement simple d’usage.

Je vais repartir de l’exemple utilisé dans un précédent article (FreeCAD : l’atelier TechDraw) pour poser ma problématique.

J’ai conçu les différentes pièces de mon boitier, et je voudrais vérifier, avant toute impression, que je n’ai pas fais d’erreur sur les formes, sur les dimensions, etc. En un mot : je voudrais vérifier que le boitier s’assemble !

Le principe

Il faut d’abord créer un nouvel assemblage vide et faire une première sauvegarde. On ajoute ensuite les pièces déjà dessinées. ET enfin, on applique des contraintes (planaires, axiales) afin d’assembler les pièces entre elles.

Pour rappel, une pièce possède par défaut 6 degrés de liberté : 3 translations et 3 rotations. Chaque contrainte posée aura pour but de limiter 1 ou plusieurs degrés de liberté.

Découverte par l’exemple

Après avoir créer le fichier, nous allons pouvoir commencer à ajouter nos pièces. A cet effet, on dispose de 3 petites icones jaunes (en bas à droite de la copie d’écran ci-dessous) :

De gauche à droite :

• ajout d’une pièce existante issue de FreeCAD,
• ajout d’une pièce externe,
• mise à jour des pièces importées (on verra plus tard cette fonctionnalité).

Je commence donc  par importer mon boitier inférieur.

Celui-ci se positionne nativement sur le plan de conception (ici le plan XY car c’est ainsi que j’ai conçu ma pièce).

Une remarque ici : chaque nouvelle pièce ajoutée à l’assemblage se positionnera de la même manière. Nous pourrons sans problème modifier ce positionnement. Il aurait pu être judicieux de concevoir les pièces dans le plan « cible », c’est à dire par exemple la face avant sur le plan XZ, etc. C’est just un détail, mais qui pourra simplifier les choses dans des assemblages complexes.

Deuxième étape : j’ajoute la pièce façade.

Il va maintenant falloir la positionner correctement. Nous pourrions tenter de la positionner manuellement, mais cela resterait approximatif. Nous allons utiliser les « contraintes », proposées par l’atelier. Elles sont au nombre de 14, représentées dans la barre d’outils ci-dessous.

Heureusement, seules les contraintes applicables aux surfaces ou zones sélectionnées seront actives, ce qui réduit beaucoup le champ des possibles.

Par exemple, si vous sélectionnez 2 surfaces, seules les contraintes suivantes seront actives :

Les 2 surfaces pourront être :

• parallèles,
• coplanaires,
• inclinées,
• de même centre de gravité (moins simple à appréhender).

Par exemple, je vais poser une contrainte de co-planéité entre la face arrière de ma façade et l’arrière de la rainure avant.
Remarque : la sélection de plusieurs surfaces se fait en maintenant la touche « ctrl » pendant le clic.

La façade s’est bien déplacée et on constate que les 2 surface sélectionnées sont bien co-planaires.

Il reste maintenant à poser autant de contraintes que nécessaire pour positionner correctement la façade.

A la fin des opérations, on peux constater que chaque contrainte est traduite par une relation sur chaque pièce.

Il ne reste plus qu’à réaliser les mêmes opérations pour chaque pièce constituant mon boitier.

Maintenant que les différentes pièces de mon boitier sont assemblées, revenons à mon besoin initial : pouvoir vérifier que les pièces s’assemblent bien.

L’atelier A2Plus dispose de différents outils qui vont permettre d’effectuer plusieurs opérations : masquage de pièces, mise en transparence, affichage des contraintes, etc.

Masquage de pièces

En activant ou non la pièce dans l’arbre de structure, on affiche ou non la pièce. Rien de plus simple (il suffit de cliquer sur le nom de la pièce).

Ici, seuls le boitier inférieur et la face arrière sont activés, et donc visibles.

Examen de l’assemblage

Dans la barre de menu, on retrouve quelques petites fonctionnalités utiles :

Identification des pièces

fonction qui permet d’afficher sur la représentation 3D une étiquette avec le nom de la pièce.

Bilan des degrés de liberté

L’atelier est capable de déterminer les degrés de liberté des pièces. Ces degrés sont entre une pièce fixe de référence (la première pièce positionnée dans l’assemblage) et les autres.

Dans cet exemple, ma face arrière est totalement contrainte.

Vision transparente

Toute les pièces de l’assemblage deviennent transparentes. Ceci permet d’avoir une vision « interne » des assemblages.

A noter qu’il est parfois plus judicieux de n’avoir qu’une seule pièce en transparence pour mieux voir ( c’est un paramètre modifiable dans le style de l’objet, ainsi que sa couleur).

Affichage d’une contrainte

En sélectionnant une contrainte dans l’arborescence, il est possible de la mettre en surbrillance (ici en vert dans l’exemple). Cette option sera intéressante pour connaitre l’impact d’une contrainte dans un assemblage complexe. Ou simplement pour être certain que l’on va supprimer la bonne !

Avec ces quelques bases, vous devriez être capable de réaliser des assemblages fonctionnels.

Nous verrons dans un autre article comment réaliser des éclatés, utile parfois pour comprendre comment monter le produit proposé.

 

C’est parce que toutes nos conceptions ne vont pas forcément être imprimées en 3D, il va être parfois nécessaire de pouvoir disposer d’un « plan » à l’ancienne, qui donne une représentation en 2D de la pièce, vue de face, de côté, de dessus, avec des côtes.

Je prendrais par exemple un petit boitier que j’ai besoin de réaliser, et pour lequel je souhaite une face avant en aluminium.

Je vais donc devoir réaliser un plan de ma face avant, avec les côtes nécessaires à sa réalisation. C’est ici qu’intervient l’atelier TechDraw.

Prise en main

Après avoir conçu la pièce, il suffit d’ouvrir l’atelier TechDraw. Un nouveau menu apparait, menu qui va nous permettre de réaliser les opérations suivantes :

• création d’un nouveau document, à partir d’un template normalisé,
• ajout des vues souhaitées,
• mise en place des cotations.

Selon le template, on pourra être amené à effectuer d’autres opérations, comme par exemple, remplir un cartouche.

Création d’un nouveau document

Les icônes pouvant être disposées de manière différente, je passerais par les menus (mais vous pouvez utiliser les icônes, une fois que vous les aurez identifiées ).

On commence donc par créer un document contenant au moins une page.

FreeCAD est fourni avec de nombreux modèles. Pour la démo, je choisi un modèle A4 paysage, qui va comporter un cartouche normalisé (cela va rappeler des bons ou mauvais souvenirs à ceux qui ont suivi une formation de dessin technique).

Nous disposons maintenant dans FreeCAD d’un document prêt à accueillir notre dessin 2D !

Ajout de la (ou des) vue(s)

Avant toute chose, il est nécessaire de se positionner sur la vue que l’on va considérer comme principale. Si cette opération n’est pas réalisée, le résultat ne sera pas « conforme » au besoin. Je vais donc choisir comme vue principale la vue « BAS », qui représente ma pièce de face (c’est empirique et cela dépend de la manière et du plan de base retenu lors de la phase de conception).

Une fois ma pièce sélectionnée, la manière la plus naturelle est de passer par « l’insertion d’un groupe de projection ».

Cette notion de groupe de projection va permettre d’obtenir rapidement une représentation en 2D de votre pièces, sous différentes vues normalisées, que l’on pourra appeler « vue de face », « vue de gauche », « vue de dessus », …

On conservera la représentation « européenne » (qui représente la vue de gauche de la pièce à droite de la vue de face, et celle du dessus en dessous), et comme échelle la feuille (pour que notre représentation tienne sur une page).

Le choix des projections secondaires va permettre de sélectionner les vues utiles à la cotation. Au centre, nous retrouvons la vue initiale de ma pièce, celle sélectionnée tout à l’heure.

Ayant dessiné la pièce, je sais que je vais avoir besoin de préciser des dimensions en regardant la pièce de profil (vue de droite par exemple), et aussi en regardant la pièce par l’arrière.

 

J’obtiens bien maintenant 3 représentations en 2D de ma pièce, selon les différents points de vue choisis.

Mise en place de la cotation

L’atelier TechDraw offre une palette d’outils permettant la cotation.

Je ne vais pas rentrer dans le détail de chaque outil, le principe restant toujours le même : on sélectionne le ou les points concernés et on sélectionne l’outil (cotation simple, chaine de cotes, diamètre, etc).

L’objectif est d’arriver à définir correctement la pièce. Ci-dessous un début d’exemple.

L’atelier TechDraw va aussi nous donner la possibilité de représenter des pièces en coupe, pour permettre la cotation de zones particulières (ici par exemple la cotation de l’usinage à 45° sur 2 mm dans l’ouverture pour l’afficheur).

Une fois toutes les dimensions correctement renseignées, il nous restera à remplir au besoin le cartouche et à imprimer le document généré, pour obtenir notre plan !

A vous de jouer …

 

J’ai découvert il y a quelques temps une macro permettant de générer un motif Voronoï sur une surface.

Le principe est assez simple : si vous disposez d’une surface, ll suffit de lancer la macro, qui va créer un sketch voronoï. Il suffit ensuite d’extruder le sketch et d’effectuer les opérations booléennes en fonction du résultat souhaité.

Par exemple, ci-dessous les étapes de réalisation d’un dessous de verre.

Le sous-verre brut

Cette macro va permettre de créer rapidement des objets décoratifs rapidement, comme par exemple le décor d’une lampe décorative.

Tout serait parfait si ….. cette macro fonctionnait sur autre chose qu’une surface plane. Certains tuto montrent comment faire, mais personnellement, je n’ai jamais réussi (ma version V21.0.2 de FreeCAD n’est peut être pas compatible ?).

Je vais donc vous proposer une autre méthode pour obtenir le même résultat (voir plus) sur n’importe quel type de surface.

Une solution universelle ?

J’ai testé cette solution avec différentes formes de surfaces sans rencontrer de problème particulier. Mais assurer que cette solution est universelle, je vous laisse juges !

Pour arriver au résultat souhaiter, 6 étapes suffisent.

Etape 1 : disposer d’un fichier au format svg représentant la texture

Je vais donc commencer par trouver un fichier au format svg représentant une forme de type Voronoï (mais vous pouvez utiliser n’importe quel autre motif). Il existe de nombreux sites proposant soit des images soit des outils de génération, par exemple ce site .

Une fois le résultat satisfaisant (vous pouvez jouer avec de nombreux paramètres), il suffit d’exporter le svg. Il sera utile plus tard.

Etape 2 : importer le svg dans FreeCAD

Je considère que vous avez déjà le modèle sur lequel vous souhaitez effectuer la transformation. Par exemple, supposons que je souhaite réaliser un pot à crayons original.

Je commence donc par importer le fichier svg dans FreeCAD. Il est important de bien choisir le mode « SVG as geometry ».

Vous devez vous retrouver dans la situation suivante :

Vous devez avoir une multitude de chemin, chacun correspondant à une cellule de votre dessin de Voronoï

Etape 3 : générer le sketch Voronoï

A ce stade, il faut passer dans l’atelier « Draft ».
Sélectionnez tous les Path présents et cliquez sur « Modification / Draft vers Esquisse ». FreeCAD créé pour vous un nouveau sketch

Vous pouvez supprimer tous les Path, qui ne seront plus utilisés.

Etape 4 : appliquer le sketch à la surface

Dans l’atelier « Part Design », on commence par lier le sketch à la surface :

• on sélection la surface,
• Menu « Esquisse / Appliquer une esquisse sur une face »
• Sélectionner le sketch Voronoï
• Conserver le mode d’attachement proposé (dans 99% des cas c’est bon)
• 

Passez ensuite dans l’atelier « Curves » :

• Sélectionner le sketch concerné,
• Menu « Surfaces / Sketch on surface »

A ce stade, le motif Voronoï doit être appliqué sur la surface.

Etape 5 : adapter le motif

En l’état, on constate que le résultat n’est pas exactement ce que je souhaite. En effet, si je découpe le motif, je vais me retrouver avec un bord supérieur qui ne sera pas « entier ». Nous allons devoir « adapter » la taille de notre motif à la taille souhaitée.

Editons le sketch et rajoutons un cadre de construction (en bleu) autour du contenu, comme ci-dessous.

La fonction « Sketch on Surface » utilisée précédemment va considérer le cadre comme devant être totalement appliqué sur la surface. Plus le cadre sera grand, moins le motif occupera de place. Le fait ici de laisser une « marge » tout autour du motif donne le résultat ci-dessous, qui correspond plus au look que je souhaite donner à mon pot à crayons.

Etape 6 (et dernière) : la découpe finale

Fill Faces va permettre de remplir les surfaces de découpe.
Thickness va donner l’épaisseur de la forme.
Offset va définir la distance par rapport à la surface de base.

Voici un exemple de réglages.

Tout est permis à ce niveau : mettre juste le motif en relief (offset = 0) ou en creux. Ou faire comme ici vraiment dépasser le motif sur les 2 faces, dans le but de faire une soustraction booléenne depuis l’atelier « Part », pour obtenir un pot à crayon ajouré.

Comme cette méthode fonctionne avec n’importe quel fichier svg, vous pourrez laisser libre court à votre imagination de motif. Par exemple, une petite licorne en relief.

A vous de jouer !