Der erste Start mit FreeCAD Lernvideos

Geschätzte Lesezeit: 13 Minuten

Der neue Drucker ist ausgepackt, die Slicer-Software installiert und die mitgelieferten Modelle gedruckt. Jetzt können eigene Design-Ideen umgesetzt, oder benötigte Ersatzteile aus dem heimischen Bereich nachgebaut werden. Die 3D-CAD-Software FreeCAD ist eine Möglichkeit für die Modellierung, denn sie bietet dazu umfangreiche Funktionen. Wie bei jeder anderen CAD-Software liegt auch bei FreeCAD eine mehr oder weniger starke Lernkurve vor Ihnen. Das hängt jeweils von Ihren Vorkenntnissen ab. Die Lernvideos sind speziell für den Metallbau, Schlossereien und Unternehmen aus Handwerk, Metalltechnik oder Feinwerktechnik ausgerichtet.

Was man in diesem Beitrag erfährt
Wie man FreeCAD installiert +++ wo der Unterschied zwischen Part und PartDesign liegt +++ wie man mit Part und PartDesign konstruiert +++ wie man STEP Dateien importiert und bearbeitet +++ wie man Werkstattzeichnungen anfertigt +++ wie man CAD Visualisierungen und Ersatzteilgrafiken erzeugt +++ wie man Teile für den 3D-Druck vorbereitet +++ wie man von Fusion360 nach FreeCAD migriert

Um Sie bei dieser Lernkurve zu unterstützen, habe ich mich auf diversen Video-Plattformen umgesehen, und eine Auswahl an kostenfreie Lernvideos gesichtet und bewertet. Die Videos stammen von erfahrenen Anwendern aus den unterschiedlichsten Branchen. Einige der Anwender finden Sie auch im FreeCAD Forum.

Hilfreicher Hinweis: Die Wiedergabe- und Pause-Steuerung der Filme auf YouTube und Dailymotion erfolgt ganz einfach mit der Leertaste.

Kriterien für FreeCAD Lernvideos

Folgende Kriterien für die Auswahl waren für mich dabei wichtig:

  • Lernvideos müssen sich konkret um den Kern des Themas drehen und sich auf die relevanten Aspekte fokussieren.
  • Sprechertexte müssen so formuliert sein, dass nur »so wenig wie möglich und so viel wie nötig« gesagt wird.
  • Tonqualität muss verständlich und Lautstärke konstant geregelt sein.
  •  Lernvideos sollen im Schnitt maximal 20 bis 30 Minuten dauern.
  • Die deutsche Sprache wird bevorzugt.

Steigen Sie mit mir nun ein in die 3D-CAD-Welt mit FreeCAD. Oder erweitern sie Ihre Kenntnisse, falls sie schon die ersten Schritte in FreeCAD hinter sich haben. Für die Konstruktion, für die Werkstattzeichnung und für die Vorbereitung zum 3D-Druck werden hier folgende FreeCAD Arbeitsbereiche erklärt:

  • PartDesign Workbench
  • Part Workbench
  • TechDraw Workbench
  • Raytracing Workbench
  • Mesh Design Workbench

3D gedruckte Teile aus PLA

Download und Installation

Software-Download, Installation und Einrichten

Der Start mit FreeCAD beginnt mit dem Download der Software, danach wird diese installiert. Wo die Einstellparameter zu finden sind, sowie die Erstellung einer ersten einfachen Geometrie runden den Inhalt ab. Spieldauer: 19:23

FreeCAD Lernmaterial öffnen

Benutzeroberfläche und 3D-Steuerung

Erste Schritte mit FreeCAD

Diese Seite zeigt einen Überblick der Software-Obefläche, sowie Einstellungen für die Navigation im 3D-Raum. Weiterführende Links ermöglichen die Erkundung der umfangreichen Software. Lesezeit: 5:50

FreeCAD Lernmaterial öffnen

Combobox und Placement GUI für die Bauteil-Transformation

Bauteile oder Baugruppen Transformation (bewegen und drehen) erfolgen mit der Combobox oder der Placement GUI an. Spieldauer: 1:31

FreeCAD Lernmaterial öffnen

PartDesign versus Part

Für die Konstruktion können zwei Arbeitsbereiche (Workbench) verwendet werden: PartDesign und Part. Beide folgen sehr unterschiedlichen Gestaltungsprinzipien. PartDesign arbeitet mit Formelementen. Jedes neue Formelement nimmt die Form des vorherigen an. Es fügt Inhalte hinzu oder entfernt sie. Dadurch entstehen lineare Abhängigkeiten von einem Formelement zum nächsten. Part baut die Objekte mit geometrischen Primitiven wie Würfel, Zylinder, Kugel und vieles mehr auf. Die Objekte können mit booleschen Operatoren weiter verfeinert werden. Es gibt inzwischen einige Überschneidungen, bei den vorhandenen Werkzeugen, da beide Arbeitsbereiche im Laufe der Zeit gewachsen sind.

Somit ist es jedem selbst überlassen, welche Vorgehensweise er bevorzugt. Wer noch keine bevorzugte Modellierungsmethodik hat, sollte beides einfach mal versuchen.

Es sollten beide »Werkbänke« während der Konstruktion nicht gemischt werden. Das heißt, mit einer »Werkbank« die Konstruktion starten, und mit dieser auch die Konstruktion beenden. Wer tiefer einsteigen möchte, möge die folgenden Dokumente lesen.

PartDesign – Formelement Bearbeitungsmethodik

Während die Part Workbench und weiter Arbeitsbereiche Modelle konstruieren, indem sie Formen miteinander kombinieren, verwendet die PartDesign Workbench Formelemente. Lesezeit: 10:50

FreeCAD Lernmaterial öffnen

Part – Konstruktive Festkörpergeometrie

Konstruktive Festkörpergeometrie (Constructive Solid Geometry – CSG) ist ein Modellierungsparadigma, das in vielen herkömmlichen CAD Systemen vorhanden ist, so auch in der Part Workbench. Lesezeit: 10:50

FreeCAD Lernmaterial öffnen

3D-Bauteilkonstruktion mit PartDesign

FreeCAD PartDesign Toolbox

Skizzenabhängigkeiten und Bemaßungen

Start mit der Sketcher Workbench aus PartDesign

Bauteilgeometrien sind über die Skizzen definiert. Diese bekommen dazu Bemaßungen mit Einschränkungen. Ziel ist immer eine vollständig eingeschränkte Skizze, um anschließend den 3D-Körper zu erstellen. Spieldauer: 16:08

FreeCAD Lernmaterial öffnen

Weitere Befehle im Sketcher

Die Arbeit mit Skizzen stellen die solide Basis für weitere Arbeiten mit FreeCAD dar. Beschränkungen, Verrundungen, Trimmen und viele hilfreiche Arbeitsweisen sind hier ausführlich erklärt. Spieldauer: 15:59

FreeCAD Lernmaterial öffnen

Abschluss Sketcher-Workbench

Wichtige Befehle wie externe Geometrien sowie Hilfsgeometrien sind ebenfalls Bestandteil einer sauberen Konstruktion für die Weiterverarbeitung in PartDesign. Spieldauer: 18:54

FreeCAD Lernmaterial öffnen

Skizze einfach und schnell aus dem Sketcher drucken

Skizzen speichert man aus dem Sketcher als Jpg-Datei. Damit steht die Skizze zum Beispiel bei einer Besprechung als Ausdruck zur Verfügung. Spieldauer: 1:03

FreeCAD Lernmaterial öffnen

3D-Modell erstellen

Von der Skizze zum 3D-Modell

Eine Skizze ist immer der Ausgangspunkt für einen 3D-Körper. Dazu gehören Befehle wie Aufpolstern für das Volumen, oder Tasche für eine Vertiefung. Kantenverrundungen oder Abschrägungen werden zum Schluss hinzugefügt. Spieldauer: 14:31

FreeCAD Lernmaterial öffnen

Die nächsten Befehle

Drehen, Bohren, Loft und Sweep

Mit weiteren Befehlen der Part Design Workbench geht es weiter. Die Befehle Drehen (Rotation) und Nut (rotationssymmetrische Teile), Bohrungen für Durchgangslöcher und Sacklöcher sowie Gewindebohrungen werden angesprochen. Mit den beiden Befehlen Loft und Sweep lassen sich Skizzen einfach durch den 3D-Raum ziehen, um unterschiedliche Geometrien zu erstellen. Spieldauer: 24:42

FreeCAD Lernmaterial öffnen

Übungsbeispiele

Anfänger

Einfaches Bauteil

Ein wirklich einfaches Bauteils für den Start der ersten Modellierung. Spieldauer: 22:05

FreeCAD Lernmaterial öffnen

Einen Kegel in 4 Varianten

Für fast jedes Problem gibt es in FreeCAD verschiedene Lösungswege. Anhand eines einfachen Kegelstumpfes werden verschiedene Ideen gezeigt, wie sich eine Konstruktions-Aufgabe in FreeCAD Part Design erledigen lässt. Spieldauer: 15:31

FreeCAD Lernmaterial öffnen

Fortgeschritten

Umlaufende Nut an einem Rohr

Wie kann man in FreeCAD 0.19 eine umlaufende Nut bzw. Langloch an ein Rohr oder anderes zylindrisches Bauteil anbringen? Hier ist eine funktionierende Lösung. Spieldauer: 23:27

FreeCAD Lernmaterial öffnen

Einsatz des Groove Werkzeuges für Innen- und Aussen-Konstruktionen

Das Groove-Werkzeug ist nur ein Beispiel für die umfangreiche Werkzeugsammlung in FreeCAD sein. Spieldauer: 16:21

FreeCAD Lernmaterial öffnen

Lagerbock

Ein Lagerbock als voll parametrisch aufgebautes Modell. Nachträgliche Maßänderungen wirken sich oft auch auf andere negativ Bereiche aus. In diesem Video gibt es eine Lösung dazut. Das gehört zur »hohen Schule der Konstruktion«. Spieldauer: 28:31

FreeCAD Lernmaterial öffnen

Top Down Design mit der Skelettmodell Technik (ShapeBinder)

Die Top-Down-Modellierung erlaubt einen Arbeitsablauf ohne dass die im einzelnen verwendeten Teile tatsächlich schon bekannt sind. In einer frühen Phase der Modellierung ist es somit möglich, unvollständige, aber konsistente Arbeitsablauf-Definitionen zu erstellen. Spieldauer: 25:41

FreeCAD Lernmaterial öffnen

STEP-Dateien importieren und bearbeiten

Alu-Profile importieren bearbeiten und selbst erstellen

Von einer Hersteller-Webseite wird ein Aluprofil als STEP-Datei importiert. In der Part Workbench wird zunächst die Geometrie aufbereitet und anschließend in der PartDesign Workbench noch mit weiteren Features ergänzt. Spieldauer: 22:27

FreeCAD Lernmaterial öffnen

Step-Datei modifizieren

Es wird eine Bohrung mit Bund geschlossen, und eine vorstehende Fläche begradigt. Spieldauer: 3:23

FreeCAD Lernmaterial öffnen

Maße aus einer importierten STEP Datei erfassen

Manchmal fehlen noch ein paar Daten um zum Beispiel ein Angebot zu schreiben. Mit einfachen FreeCAD Bordmitteln können diese aus der STEP-Datei erfasst werden. Spieldauer: 1:24

FreeCAD Lernmaterial öffnen

DXF-Dateien exportieren

Mit TechDraw DXF-Daten für den Lasercutter erzeugen

Wie kann man saubere DXF-Dateien erzeugen, die dann z.B. mit dem Lasercutter ausgeschnitten werden? Das Vorgehen beinhaltet zunächst die Erstellung von 2D-Geometrie. Nachdem die Objekte erzeugt sind, werden sie als Ansicht in die TechDraw Workbench (Zeichnungsableitung) gebracht. Von dort aus lassen sie sich einfach und schnell ohne Einschränkung als DXF Dateien z.B. für den Laserschneider exportieren. Spieldauer: 12:34

FreeCAD Lernmaterial öffnen

3D-Bauteilkonstruktion mit Part

FreeCAD Part Tollbox

Grundlegende Modellierung in der Part Workbench

Die erste und grundlegende Technik der Volumenmodellierung ist die »Konstruktive Festkörpergeometrie (CSG)«. Es wird mit Grundformen wie Würfeln, Zylindern, Kugeln, Kegeln und boolesche Operatoren gearbeitet, um die Geometrie zu konstruieren. Anhand eines einfachen Winkelprofils werden die unterschiedlichen Arbeitsabläufe gezeigt. Lesezeit: 25:41

FreeCAD Lernmaterial öffnen

Übungsbeispiele

Anfänger

Einfacher Halter für einen Kopfhörer

Für den Start mit der Part Workbench eignet sich sehr gut dieses Bauteil. Anschaulich wird Schritt für Schritt der Arbeitsablauf erklärt. Spieldauer: 21:31

FreeCAD Lernmaterial öffnen

Quader innen aushöhlen

Aushöhlen eines verrundeten Quaders. Wenn man es weiß, ist es einfach. Spieldauer: 11:39

FreeCAD Lernmaterial öffnen

Ein Spielzeug-Schwert aus »Pop-Up Pirate» reparieren

Ausgang der Konstruktion ist eine Spielzeug-Schwert aus dem Spiel »Pop-Up Pirate« für den 3D-Druck. Dabei kam es, hauptsächlich durch die Vermischung der Part Workbench und der Part Design Workbench (Erinnerung: Das sollte man nicht tun!) zu einigen kleineren und größeren Problemen mit der 3D-Geometrie. Spieldauer: 37:15

FreeCAD Lernmaterial öffnen

Fortgeschritten

Hand-Kurbel

Konstruktion einer Kurbel im Top Down Design mit der Skelettmodell Technik. Spieldauer: 23:25

FreeCAD Lernmaterial öffnen

Formenbau

Ein Power-Video aus der täglichen Praxis im Formenbau. Für »Geübte« eine schnelle Arbeitsweise in Freecad, um eine Trennfläche und Formeinsätze zu erzeugen. Spieldauer: 8:47

FreeCAD Lernmaterial öffnen

Tipp und Tricks beim Verrunden – Teil 1

Radien sind nach Möglichkeit erst in Anschluss der Konstruktion einzufügen. Ebenfalls ist die Reihenfolge zu beachten. Spieldauer: 16:38

FreeCAD Lernmaterial öffnen

Tipp und Tricks beim Verrunden – Teil 2

Radien können so einfach sein, aber genauso stellen sie ein erhebliches Problem dar.  Zu schnell passieren hier Fehler, die auf den ersten Blick nicht zu erkennen sind. Daher noch ein Video dazu. Spieldauer: 9:16

FreeCAD Lernmaterial öffnen

STEP-Dateien importieren und bearbeiten

STEP-Datei importieren und in ein parametrisches FreeCAD Bauteil umwandeln

Alu-Profile stehen auf der Webseite der Hersteller meistens als STEP-Datei zum Download bereit. Sie haben aber nach dem Import in FreeCAD nur ein fixes Längenmaß. Mit dieser Methode wird aus dem »starren« Profil ein parametrisches FreeCAD Objekt. Spieldauer: 1:17

FreeCAD Lernmaterial öffnen

DXF-Dateien importieren und bearbeiten

DXF/DWG Daten importieren und bearbeitbare Skizzen erstellen

Um bearbeitbare Skizzen zu erstellen, sind zwei Schritte zu beachten. Im ersten Schritt  die richtigen Parameter in den Einstellungen für Import/Export auswählen. Im zweiten Schritt die einzelnen Segmente zu einer bearbeitbaren Skizze zusammenführen. Die Vorgehensweise wird hier Schritt für Schritt anschaulich erläutert. Spieldauer: 17:16

FreeCAD Lernmaterial öffnen

Hilfreiche Informationen

Topological Naming

Das Topological Naming Problem erklärt

Das Topological Naming Problem in FreeCAD detailliert vorgestellt und gezeigt wie man damit umgehen kann. Spieldauer: 22:18

FreeCAD Lernmaterial öffnen

»Topological Naming und Änderungen

Problematik von Topological Naming und wie man Änderungen durchführen kann. Spieldauer: 24:21

FreeCAD Lernmaterial öffnen

Heureka

Ich habe [es] gefunden“ (altgriechisch). Während der Spurensuche im Internet stößt man immer wieder auf Informationen, die man schon immer gesucht aber nie gefunden hat. Diese Fundstücke können nicht immer eindeutig einem Thema zugeordnet werden. Daher gibt es in dieser Rubrik eine freie Sammlung der Fundstücke aus dem Web.

Objekt einfach und schnell in 3 Achsen gleichzeitig drehen (0.19)

Mit dem „Eulerschen Winkel“ im Placement können die Objekte einfach und schnell in den drei Achsen X, Y und Z gedreht werden (ab FreeCAD 0.19). Spieldauer: 1:24

FreeCAD Lernmaterial öffnen

Additive Fertigung (3D-Druck)

Konstruktionsrichtlinien für ein fertigungsgerechtes Gestalten für das FFF/FDM

Eine ausführliche von der »UNI Bremen« bereitgestellte FDM-Konstruktionsrichtlinie in Verbindung mit der klassischen Konstruktion. Das ist nicht nur interessant für 3D-Druck-Besitzer. Lesedauer: 60:00 bis 300:00

FreeCAD Lernmaterial öffnen

2D-Zeichnungsableitung mit TechDraw

FreeCAD TechDeaw Toolbox

Bemaßung von technischen Zeichnungen

In FreeCAD können ganz einfach von Volumenmodellen abgeleitete Zeichnungen erstellt und bemaßt werden. In diesem Artikel wird gezeigt, wie die Bemaßung von Zeichnungen funktioniert. Außerdem gibt es ein paar Tipps um den Prozess möglichst reibungslos zu gestalten. Lesezeit: 10:50

FreeCAD Lernmaterial öffnen

Toleranzen in technischen Zeichnungen

Toleranzen werden zusätzlich zu Abmessugen in technischen Zeichnungen vewendet, um dem Hersteller zu kommunizieren, mit welcher Genauigkeit ein Werkstück produziert werden soll. Dabei können diese entweder für jede Bemaßung einzeln definiert werden, oder durch Anwendung von Allgemeintoleranzen, welche in Normen definiert sind, für die gesamte Zeichnung über eine einzelne Anmerkung definiert werden. Beide Verfahren zur Definition der Toleranzen können auch kombiniert werden. Lesezeit: 5:21

FreeCAD Lernmaterial öffnen

PDF Export – Zeichnungen als PDF abspeichern

Technische Zeichnungen, welche in FreeCAD mit der Workbench „TechDraw“ erstellt wurden, können als PDF exportiert werden. Das PDF Dateiformat eignet sich hervorragend um die Zeichnung mit anderen zu teilen oder sie als Dokumentation zu einem Projekt abzulegen. Lesezeit: 5:51

FreeCAD Lernmaterial öffnen

Ansichten, Projektion und Schnittdarstellungen

Das Video zeigt eine Zeichnungsableitung inkl. Bemaßungen, , Maßstab, Ansichten, Schnitte, und Detailansichten mit der TechDraw Workbench. Für das Beispiel wird zuvor ein einfaches Bauteil modelliert. Die Zeichnungsableitung beginnt bei 7:05. Spieldauer: 19:31

FreeCAD Lernmaterial öffnen

TechDraw Schriftfeld einfach und schnell an Sprache und Textinhalt anpassen

Wenn auf ein vorhandenes Template verwendet wird, ist es einfach und schnell. Dazu müssen nur die bestehenden Texte überschrieben werden. Am besten mit einem einfachen Source-Code-Editor. Spieldauer: 0:50

FreeCAD Lernmaterial öffnen

Projektionsmethode 1 und 3 in TechDraw verstehen

Was bedeuten die Projektionswinkel 1 und 3 in der TechDraw Workbench. In diesem Clip werden sie erklärt, ebenso wie diese nachträglich geändert werden. Spieldauer: 1:17

FreeCAD Lernmaterial öffnen

Explosionszeichnung und Präsentation mit Raytracing

FreeCAD Raytracing Toolbox

Technische Illustrationen mit FreeCAD und Inkscape

Mit FreeCAD, unter anderem der Workbench TechDraw und Inkscape können einfach und schnell Prespektivgrafiken für Ersatzteillisten und Bedienungsanleitungen erstellt werden. Spieldauer: 1:36

FreeCAD Lernmaterial öffnen

Produktfotos mit LuxRender erstellen

LuxRender arbeitet nicht wie PovRay und braucht auch länger in der Berechnung. Aber man sieht sehr schnell eine vollständige Vorschau. Die umfangreichen Softwareeinstellungen können während der Berechnung geändert werden. Sehr interessant auch für die Architektur wegen der guten Lichtdarstellung. Die Berechnung kann jederzeit beendet werden. Spieldauer: 1:31

FreeCAD Lernmaterial öffnen

CAD Visualisierung mit kostenloser Software FreeCAD und CADRays

Hier lernt ihr, wie Ihr mit kostenloser Software, am Beispiel von FreeCAD 0.18, CADRays 1.0 und Blender 2.8, professionell Eure CAD Geometrie aufbereiten und rendern könnt. Spieldauer: 22:40

FreeCAD Lernmaterial öffnen

3D-Druck Vorbereitung mit Mesh Design

FreeCAD Mesh Design Toolbox

Export von STL-Daten für 3D-Druck oder Visualisierung

Für den 3D-Druck und auch für die Visualisierung werden STL-Daten verwendet. Welche Einstellmöglichkeiten beim Export aus FreeCAD sinnvoll sind, ist das Thema dieses Videos. Spieldauer: 18:24

FreeCAD Lernmaterial öffnen

Einfacher und schneller STL-Export

Für die 3D-Druck Vorbereitung im Slicer benötigt man eine STL-Datei. FreeCAD kann einfach und schnell diese STL-Dateien exportieren. Die maximale Netz-Abweichung wird bei Bedarf dazu in den Import/Export-Einstellungen angepasst.

Und nicht vergessen: Vor dem Export aus FreeCAD in der Baumansicht (Registerkarte Modell der Combo-Ansicht) immer das letzte Feature vorher markieren. Spieldauer: 1:04

FreeCAD Lernmaterial öffnen

Stl-Datei in ein Solid zur Bearbeitung konvertieren

STL-Daten bestehen aus einem Polygon-Netz (Mesh). Um in FreeCAD das Mesh zu bearbeiten, muss es vorher in einen Festkörper (Solid) konvertiert werden. Die benötigten Schritte dazu werden hier anschaulich dargestellt. Spieldauer: 17:38

FreeCAD Lernmaterial öffnen

Migration von Fusion360 nach FreeCAD

Autodesk verringert den Funktionsumfang der kostenfreien Lizenz für Privatnutzer

Zunächst sollte ab 01. Oktober 2020 auch die Möglichkeit wegfallen, Designs als STEP-Dateien zu exportieren. Damit wäre man mit seinen Designs für immer in Fusion360 gefangen gewesen. Autodesk auf die Kritik reagiert und lässt auch den Gratis-Nutzern den STEP-Export. Hier wird nun ein Weg gezeigt, wie die STEP-Dateien für den Export vorbereitet werden müssen. Lesezeit: 9:28

FreeCAD Lernmaterial öffnen