FreeCAD, la conception paramétrique libre.


Par Bruno Séradzski.

Vous connaissez peut-être SolidWorks ou Catia, vous allez découvrir dans cet article, le pendant libre et « open source » de ces logiciels propriétaires : FreeCAD.

FreeCAD est un programme de conception paramétrique*, construit sur un ensemble de librairies « open source » , principalement le moteur 3D d’Open Cascade, lui-même issu du de la suite CAO (conception assisté par ordinateur) Euclid**.

*parmétrique, signifie que la forme des objets est basée sur des propriétés.

**http://dit-archives.epfl.ch/FI01/fi-sp-1/sp-1-page59.html

FreeCAD est multiplate-forme et est disponible pour les plates-formes GNU/Linux, Mac OSX et Windows.

FreeCAD est constitué de différents environnements de travail appelés « ateliers », chacun de ces modules ayant ces propres fonctionnalités. Ceci permet d’afficher uniquement les outils nécessaires à l’accomplissement d’une tâche particulière.

Quelques exemples :

L’atelier « Sketcher », permet le dessin de figures géométriques contraintes.

L’atelier « PartDesign » permet la conception de solides en 3D.

L’atelier « Robot », permet l’étude des mouvements d’un robot industriel.

L’atelier « Arch », propose des outils spécifiques à l’architecture.

Il y a même un atelier consacré à la conception navale.

FreeCAD permet l’importation/exportation de formats standards tels que STEP, IGES,OBJ, STL, DXF, SVG, DAE, SFI ou OFF, NASTRAN, VRML, outre son propre format de fichier FCSTD.

Comme indiqué sur le site, le niveau de compatibilité entre FreeCAD et un format de fichier donné peut varier car cela dépend du module qui l’implémente.

Installation.

Le site du projet : http://www.freecadweb.org/?lang=fr_FR

La page de téléchargement : http://www.freecadweb.org/wiki/?title=Download/fr

Pour Ubuntu, vous pouvez installer FreeCAD depuis la logithèque, et si vous souhaitez utiliser la toute dernière version, saisissez dans une console les commandes suivantes :

sudo add-apt-repository ppa:freecad-maintainers/freecad-daily

sudo apt-get update

sudo apt-get install freecad freecad-doc

L’interface.

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FreeCAD vous accueille avec une page où des liens vous conduiront vers divers ressources.

L’interface de FreeCAD est composée d’éléments sommes toutes classique que l’on retrouve dans la plupart des applications de DAO/CAO, si vous êtes familier de ce type de logiciel, vous retrouverez vite vos marques.

Sur le haut, nous retrouvons donc une barre de menu, en dessous, une barre d’outils, en fait, chaque atelier, dispose de sa barre d’outils spécifiques.

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Depuis le menu « Affichage » ⇒ « Panneaux » vous pourrez en autre afficher la console Python dans laquelle s’inscrivent toutes les commandes exécutées par FreeCAD. Profitez-en pour cocher la rubrique « Vue combinée ».

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Vous pouvez également choisir la façon de manipuler les objets affichés dans la vue 3D, il est possible d’utiliser les mêmes moyens que dans Blender ou OpenInventor par exemple, via le menu contextuel.

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Le menu « Affichage » vous donne accès également aux ateliers qui composent FreeCAD.

Prise en main rapide.

Nous verrons ici quelques fonctions basiques, le site du projet fourmille de tutoriels qui vous permettrons de progresser dans l’utilisation de FreeCAD. Nous utiliserons les ateliers « Sktecher » et « PartDesign ».

Dans un premier temps nous créons un nouveau document, « Fichier » ⇒ « Nouveau » et nous enregistrons notre fichier, « Fichier » ⇒ « Enregistrer sous ».

Le premier atelier que nous utiliserons sera « Sketcher », dans cet atelier, nous allons dessiner l’esquisse en 2D de notre pièce.

Allez dans le menu « Affichage » ⇒ « Atelier » ⇒ « Sketcher », comme vous pouvez le constater la barre d’outils a été mise à jour avec les outils disponibles pour cet atelier. Le menu principal de FreeCAD se voit adjoint le menu « Sketch », esquisse en français.

Nous devons maintenant dessiner notre pièce, pour cela nous allons dans le menu « Sketch » ⇒ « Créer une esquisse ».

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Cliquez sur le bouton « OK » dans la fenêtre qui apparaît, car nous gardons l’orientation par défaut.

L’interface de FreeCAD a maintenant cette apparence.

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Votre esquisse est créée, elle se nomme par défaut « Sketch ».

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Si vous souhaitez changer ce nom, cliquez dessus, du bouton droit de la souris et dans le menu contextuel cliquez sur « Renommer ».

Commençons à dessiner l’esquisse de notre pièce.

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Cliquez sur l’icône « Créer une ligne dans l’esquisse » et dessinez un rectangle comme dans la figure ci-dessous, pour désélectionner l’outil, cliquez du bouton droit dans l’interface.

Dans la fenêtre de gauche, onglet « Tâches », sont affichées tous les éléments de la figure, ainsi que les contraintes éventuellement présentes. Le message d’avertissement, nous indique que nous avons trois contraintes redondantes, nous devons les supprimées, sans cela nous ne pourrons pas poursuivre notre travail.

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Dans l’onglet « Tâche », sélectionnez les contraintes redondantes une à une et supprimez-les.

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Les contraintes redondantes on maintenant disparues, par contre, toujours dans l’onglet « Tâches », nous lisons que notre esquisse est sous-contrainte de dix degrés, cela n’est pas bloquant, et nous allons y remédier par la suite.

Lorsque nous avons dessiné notre pièce, nous n’avons pas relié les droites entre elles (ceci dans un but didactique), nous allons nous y employer maintenant.

Pour ce faire, sélectionnez deux point à relier, ils doivent devenir de couleur verte, puis allez dans le menu « Sketch » ⇒ « Contraintes d’esquisse » ⇒ « Contraintes coïncidentes ».

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Vous devez obtenir ceci.

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Comme vous pouvez le constater, le message du solveur nous indique qu’il reste encore deux degrés de liberté. Cela est dû au fait que notre esquisse n’est pas parfaitement rectangulaire, nous allons solutionner ce problème.

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Sélectionnez une ligne horizontale, puis « Sketch » ⇒ « Contraintes d’esquisse » ⇒ « Contrainte horizontale ». Dimensionnez votre esquisse à 90 mm de long.

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Dans la fenêtre « Insérer une longueur » définissez la longueur de votre rectangle.

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Il reste encore un degré, nous allons faire la même manipulation sur les lignes verticales ; sélectionnez en une, et allez dans « Sketch » ⇒ «  Contraintes d’esquisse » « Contraintes verticales ». Dimensionnez la hauteur de l’esquisse à 40 mm.

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Notre esquisse est à présent entièrement contrainte.

De la 2D à la 3D avec l’atelier « PartDesign ».

L’atelier « PartDesign » va nous permettre « d’extruder » notre pièce, c’est-à dire que nous allons transformer notre dessin en deux dimensions en représentation en trois dimensions.

Nous devons d’abord quitter l’esquisse, sinon nous n’aurons pas accès aux outils nécessaires ; allez dans le menu « PartDesign » ⇒ « Quitter l’esquisse ».

Allez ensuite dans le menu « Affichage » ⇒ « Atelier » ⇒ « PartDesign », la barre d’outils se met automatiquement à jour.

Nous pouvons maintenant faire une extrusion de notre esquisse.

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Sélectionnez votre esquisse puis allez dans le menu « PartDesign » ⇒ « Protrusion ». Dans l’onglet « Tâche », à gauche, vous pouvez définir les dimensions de la pièce. Laissez la valeur par défaut.

Il semblerait qu’il ne se soit rien passé, rendez-vous dans le menu « Outils » ⇒ « Vue en rotation », modifiez l’angle de vue et cliquez sur le bouton « Exécuter ».

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Votre esquisse est devenue un volume en trois dimensions.

Revenez à présent à une vue standard, allez dans le menu « Affichage » ⇒ « Vue standard » ⇒ « Dessus ».

Percer la pièce.

Là encore, nous allons avoir besoin d’une esquisse que nous positionnerons sur la face de dessus de la pièce et nous dessinerons un cercle pour représenter le perçage.

Nous créons une nouvelle esquisse, « PartDesigne » ⇒ « Créer une esquisse » et nous acceptons l’orientation par défaut.

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Renommons cette esquisse en « Perçage », procédez comme précédemment et quitter le mode d’édition.

Appliquons cette esquisse à la face de dessus, « PartDesign » ⇒ « Appliquer une esquisse à une face » (n’oubliez pas de sélectionner la face).

La fenêtre de sélection s’ouvre et nous choisissons l’esquisse « Perçage » dans la liste déroulante.

Nous dessinons ensuite le cercle qui définira l’emplacement du perçage, « PartDésign » ⇒ « Géométrie d’esquisse » ⇒ « Créer un cercle ». Clique droit pour quitter la sélection de l’outil cercle.

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Définir le diamètre du cercle.

Sélectionnez le cercle d’un clique gauche, et « PartDesign » ⇒ « Contraintes d’esquisse » ⇒ « Contrainte radiale » pour définir le diamètre du cercle à 20 mm.

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Définir la position horizontale du cercle.

Sélectionnez le centre du cercle, et « PartDesign » ⇒ « Contraintes d’esquisse » ⇒ « Contraintes distance horizontale » à – 20 mm (moins vingt, sinon vous serez en dehors de la pièce).

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Définir la position verticale du cercle.

Sélectionnez le centre du cercle, et « PartDesign » ⇒ « Contraintes d’esquisse » ⇒ « Contraintes distance verticale ».

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Nous pouvons quitter le mode d’édition de l’esquisse, car nous pouvons maintenant réaliser le perçage.

Pour cela nous sélectionnons l’esquisse « Perçage », puis « PartDesign » ⇒ « Cavité ». Le perçage est à présent réalisé, mais nous voulons percer la pièce de part en part, nous allons donc modifier les paramètres du perçage dans la fenêtre de gauche, « Paramètre de protrusion ».

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Nous gardons le type « Dimension » et nous passons la longueur à 20 mm qui est une valeur supérieure à la valeur de la pièce qui est de 15 mm, nous traversons ainsi la pièce de part en part.

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La pièce est bien percée (et sans faire de copeaux).

Créer un arrondi.

Nous allons maintenant créer un arrondi sur le côté de la pièce opposé au perçage. La procédure est toujours la même, nous créons une esquisse que nous nommerons « Arrondi », « PartDesign » ⇒ Créer une esquisse ».

Sélectionnons la face, puis « PartDésign » ⇒ « Appliquer une esquisse à une face », dans la liste déroulante nous choisissons « Arrondi ».

Étape suivante nous dessinons un arc de cercle, « PartDesign » ⇒ « Géométries d’esquisse » ⇒ « Créer un arc à partir du centre ».

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Nous poursuivons avec « PartDesign » ⇒ « Géométries d’esquisse » ⇒ « Créer une polyligne ».

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Dessinez une figure semblable à la capture ci-dessus.

Nous devons maintenant affecter une valeur au rayon de l’arc de cercle, sélectionnez l’arc de cercle et, « PartDesign » ⇒ « Contraintes d’esquisse » ⇒ « Contrainte radiale », mettez 20,1 mm, valeur légèrement supérieur à la moitié de la largeur de notre pièce.

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Nous allons maintenant positionner l’arc de cercle sur la pièce, sélectionnez le centre de l’arc de cercle et, « PartDesign » ⇒ « Contraintes d’esquisse » ⇒ « Contraintes distance horizontal », saisissez la valeur – 69 mm (moins 69 mm).

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L’arc de cercle est positionné sur le plan horizontal.

Positionnons-le ensuite sur le plan vertical, sélectionnez le centre de l’arc de cercle, «  PartDesign » « Contraintes d’esquisse » ⇒ « Contraintes distance verticale », saisissez -20 mm (moins 20 mm) et validez.

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Il nous faut maintenant ajuster l’arc de cercle à la largeur de la pièce, nous devrons lui donner comme dimension 40,2 mm, c’est-à dire deux fois la valeur du rayon de l’arc, sélectionnez les deux extrémités de l’arc de cercle, « PartDesign » ⇒ « Contraintes d’esquisse » ⇒ « Contrainte distance verticale ».

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Ajustez aussi la largeur de l’extrémité gauche de l’arc de cercle à 40,2 mm, sélectionnez les deux point de la droite verticale et, « PartDesign » ⇒ « Contraintes d’esquisse » ⇒ « Contrainte distance verticale ».

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Nous ajoutons enfin une contrainte de distance horizontale, afin que l’esquisse dépasse de la pièce, soit 21 mm, « PartDesign » ⇒ « Contraintes d’esquisse » ⇒ « Contrainte distance horizontale ».

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L’esquisse de l’arrondi est terminée, nous pouvons fermer le mode d’édition et nous allons passer à la partie 3D, pour cela nous allons utiliser la fonction « Cavité ».

Comme précédemment nous sélectionnons l’esquisse « Arrondi » dans la fenêtre de gauche, ensuite, « PartDesign » ⇒ « Cavité » et comme précédemment nous ajustons la valeur à une côte supérieure à l’épaisseur de la pièce.

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Notre pièce terminée, nous pouvons bien-sûr ajouté des congés et chanfreins, pour cela sélectionnez une arrête et cliquez sur l’icône « Congé » et ajustez ses dimensions dans la fenêtre de gauche.

Au cours de ce tutoriel nous avons découvert quelques fonctionnalités de FreeCAD, il existe bien d’autre manières de parvenir au même résultat, c’est ce qui fait tout l’intérêt de la conception paramétrique.

Les ateliers « Sketcher » et « PartDesign » présente de nombreuses autres de fonctions, par exemple la création d’objets cylindrique par révolution.

Si vous êtes conquis par FreeCAD, n’hésitez pas à vous rendre sur le site officiel afin d’étudier toutes les fonctionnalités de ce logiciel très prometteur.

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A propos laurdbayrone

Autodidacte touche-à-tout, je tombe dans la marmite de l'informatique en découvrant Linux Ubuntu 7.04, depuis lors, cette passion ne ma quitte plus. Je m'intéresse également à la programmation en langage Java et je développe quelques applications « métier » pour mon usage personnel et professionnel. Comme la notoriété d'Ubuntu grandi, de plus en plus de personnes me demandent d'installer Ubuntu sur leurs machines et à ce jour leur nombre est tel que je ne peux plus les assister individuellement, c'est la raison d'être de ce blogue : centraliser une information accessible aux débutants. J'espère que vous en apprécierez le contenu.
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3 commentaires pour FreeCAD, la conception paramétrique libre.

  1. papy dit :

    Je ne connaissais pas freecad, le soft à l’air interessant. Moi c’est le coté architecture qui m’interesse le plus, j’installe et je teste. Merci pour l’article.
    papy

    J'aime

  2. Papy dit :

    Après 1 mois d’éssai, je suis conquis, j’adopte, je vous remerci pour le tutorial.
    Papy

    J'aime

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