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はじめに

FreeCADは、3Dのパラメトリックモデリングアプリケーションです。もともとは機械設計のために作られましたが、精密かつモデリングの履歴をコントロールして3Dオブジェクトを作成したい多くのユーザーの役にも立ちます。

FreeCADの開発は2002年から続けられており、多くの機能を提供しています。まだ欠けている機能もありますが、趣味や小規模な工務店での使用には十分な機能を持っています。熱心なユーザーからなる急速に成長しつつあるコミュニティがあり、FreeCADフォーラムで積極的に参加できます。また、FreeCADで開発された高品質なプロジェクトの多くの例を見つけられます。

多くのフリー・ソフトウェアと同じく、FreeCADの成長、機能追加、バグ修正にはコミュニティーの支援が不可欠です。もしFreeCADを気に入ったのならば、寄付やドキュメンテーション作成、翻訳などを通じてFreeCADへ貢献をお願いします。

参考：

インストール

まず最初にFreeCADをダウンロードしインストールします。最新版の情報と更新情報についてはダウンロードページを参照してください。インストールについては各オペレーティングシステムのインストール方法（Windows、Linux、macOS）を参照してください。多くのLinuxディストリビューションではFreeCADが標準でインストール可能です。FreeCADはオープンソースなので、ソースコードを取得し自分でコンパイルすることも可能です。

FreeCADを試してみる

FreeCADの標準インタフェース

詳細な説明がユーザー・インタフェースにあります。

1. メインビュー領域には、主に3Dビューなどの、複数のタブ付きウィンドウがあります。
2. 3D viewにドキュメント内の幾何学的図形を表示します。
3. ツリービュー（コンボビューの一部）に、ドキュメント内のオブジェクトの階層と構造の履歴を表示します。また、アクティブなコマンドに対するタスクパネルも表示します。
4. プロパティーエディター（コンボビューの一部）で、選択したオブジェクトのプロパティーを表示・編集できます。
5. 選択ビューに選択したオブジェクトまたはオブジェクトの子要素（頂点、辺、面）を表示します。
6. The レポートビュー（または出力ウィンドウ）に、メッセージ、警告、エラーを表示します。
7. The Pythonコンソールに、実行されたコマンドを表示します。また、ここのPythonコードを入力することもできます。
8. ステータスバーに、メッセージやツールチップを表示します。
9. ツールバー領域は、ツールバーがドッキングされる領域です。
10. The ワークベンチ選択で、アクティブなワークベンチを選択できます。
11. 標準メニューに、プログラムの基本的な操作があります。

FreeCADのインターフェイスの基本的な概念は、複数のワークベンチに分かれていることです。ワークベンチとは、特定の作業に適したツール集です。例えばメッシュを扱うもの、2Dオブジェクトを描くもの、拘束されたスケッチを作成したりするためのもの等です。ワークベンチ選択メニューで、利用しているワークベンチを切り替えることができます。また、インターフェースのカスタマイズで、各ワークベンチに含まれるツールを変更したり、他のワークベンチのツールや自分で作成したツール（マクロと呼びます）を追加したりすることもできます。作業の最初によく使われるワークベンチはPartDesignワークベンチやパートワークベンチです。

FreeCADを起動すると、スタートページが表示されます。以下は第0.19版のスタートページの例です。

スタートページからは、よく使うワークベンチに素早くアクセスしたり、最近使ったファイルを開いたり、FreeCADの最新の情報を確認したりできます。設定でデフォルトのワークベンチを変更できます。

3次元空間での操作

FreeCADには、複数のナビゲーションモードがあり、3Dビューやその中のオブジェクトをどのようにマウスで操作するのかを変更することができます。ナビゲーションモードの1つは、中央ボタンが使えないタッチパッドのためのものです。デフォルトのナビゲーションモードはCADナビゲーションです。ナビゲーションモードは、ステータスバーのボタンを押すか、3Dビューの空白部分で右クリックをすることで簡単に変更できます。

また、ビューメニュー、ビューツールバー、あるいは数字キーのショートカット（1、2、等々）から、（上面図や前面図などの）プリセットのビューを切り替えることができます。3Dビュー内のオブジェクト上や空白部分で右クリックすることで、特定のビューの設定や、ツリービュー内でのオブジェクトの検索などのよく使う操作に素早くアクセスできます。

First steps with FreeCAD

FreeCADは高精度な3Dモデルを作成し、モデルの履歴をさかのぼってパラメターを変更できるようにすることで、モデルを細かく管理できるように設計されています。最終的には、3D印刷、CNC加工、建築工事などに活用できることを想定しています。そのため、アニメーション制作やゲーム開発などのための3Dアプリケーションとは大きく異なっています。特に3Dモデリングが初めての人には学習のハードルが高く感じられるかもしれません。どこかでつまずいたとしても、FreeCADフォーラムの親切なコミュニティーに相談すればすぐに解決策が見つかるかもしれません。

あなたの作業内容に応じて、FreeCADのどのワークベンチから作業を始めればいいのかは変わります。 もし機械的なモデルや、一般的に小さなオブジェクトを作成するのであれば、おそらくPartDesignワークベンチを試してみるのがいいでしょう。もし2D図面を作成したいのであれば、基本設計ワークベンチです。もし拘束を使って2Dのデーターを作成したいならスケッチ・ワークベンチです。BIMを行いたい場合は、BIMワークベンチを起動してください。もしOpenSCADを使っていたのならば、OpenSCADワークベンチを試してみてください。さらに、コミュニティーで開発されたたくさんの外部ワークベンチもあります。

ワークベンチはいつでも切り替えることができます。また、インタフェースのカスタマイズで、他のワークベンチからツールを追加することもできます。

PartDesignとスケッチワークベンチを使う

PartDesignワークベンチは、簡単な形状から複雑なオブジェクトを作成するためのワークベンチです。部品（「フィーチャー」または「特徴」と呼びます）を追加したり削除したりして、最終的なオブジェクトを作り上げます。モデリングの過程で適用したすべての特徴は、ドキュメント内の他のオブジェクトと共にツリービューに保存されます。PartDesignオブジェクトは、前の操作の結果に次々に操作を適用していく一連の処理の集まりと考えることができます。ツリービューでは最終的なオブジェクトを確認でき、展開してすべての前の状態を確認できます。前の状態のパラメーターを変更すると、その変更が最終オブジェクトに自動的に反映されます。

PartDesignワークベンチは、別のスケッチ・ワークベンチを多用します。スケッチ・ワークベンチは、2D形状に拘束条件を適用する方法で、2Dの形状を描画するためのツールです。たとえば長方形を描き、辺の1つに長さ拘束を適用してそのサイズを設定することができます。その辺は（拘束条件を変更しない限り）長さを変更できなくなります。

スケッチ・ワークベンチで作成した2D形状は、PartDesignワークベンチで多用します。例えば、2D形状から3Dボリュームを作成したり、オブジェクトの面に2D形状を描いて、その部分をオブジェクトからくり抜くといった操作です。以下はPartDesignにおける典型的な操作の一例です。

  1. 新いスケッチを作成します
  2. 閉じた形状を作成します（全ての点がつながっていることを確認してください）
  3. スケッチの編集を終了します
  4. 押し出しツールを使って、スケッチから3Dソリッドを作成します
  5. ソリッドの1つの面を選択します
  6. 2番目のスケッチを作成します（今回は選択した面に描画します）
  7. 閉じた形状を作成します
  8. スケッチの編集を終了します
  9. ポケットツールを使い、最初のオブジェクトから2つ目のスケッチの形状の穴をくり抜きます。

以上の結果として下記のようなオブジェクトができます。

いつでも、元のスケッチを選択し変更したり、押し出しの長さやポケットの長さを変更したりできあす。これらの変更は最終的な形状に反映されます。

基本設計とBIMワークベンチを使う

The Draft Workbench and BIM Workbench behave a bit differently than the other workbenches above, although they follow the same rules, which are common to all of FreeCAD. In short, while the Sketcher and PartDesign are made primarily to design single pieces, Draft and BIM are made to ease your work when working with several, simpler objects.

The Draft Workbench offers you 2D tools somewhat similar to what you can find in traditional 2D CAD applications such as AutoCAD. However, 2D drafting being far away from the scope of FreeCAD, don't expect to find there the full array of tools that these dedicated applications offer. Most of the Draft tools work not only in a 2D plane but also in the full 3D space, and benefit from special helper systems such as Work planes and object snapping.

The BIM Workbench adds BIM tools to FreeCAD, allowing you to build architectural models with parametric objects. The BIM workbench relies extensively on other modules such as Draft and Sketcher. All the Draft tools are also present in the BIM workbench, and most BIM tools make use of the Draft helper systems.

A typical workflow with BIM and Draft workbenches might be:

  1. Draw a couple of lines with the Draft Line tool
  2. Select each line and press the Wall tool to build a wall on each of them
  3. Join the walls by selecting them and pressing the BIM Add tool
  4. Create a floor object, and in the Tree view drag your walls into the floor object
  5. Create a building object, and in the Tree view drag your floor (which now includes the walls) into the building object
  6. Create a window by clicking the Window tool, select a preset in its panel, then click on a face of a wall
  7. Add dimensions by first setting the working plane if necessary, then using the Draft Dimension tool

以上の結果として下記ができます。

詳細はチュートリアルを参照してください。

アドオン

Any user can develop their own new features for FreeCAD and make them available to the FreeCAD community as an addon.

There are three types of addons:

スクリプト処理

最後は、FreeCADの最も強力な機能の一つであるスクリプト環境です。統合されたPythonコンソールから（あるいは外部のPythonスクリプトから）、FreeCADのほとんど全ての機能をアクセスできます。ジオメトリの作成や修正、3Dシーンでのオブジェクトの表示方法の変更、FreeCADインターフェースへのアクセスや変更が可能です。Pythonスクリプトはまたマクロとしても使用でき、カスタムコマンドを簡単に作成することができます。

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