Con Freecad tienes diferentes herramientas para hacer una misma cosa. Dependiendo del tipo de pieza que queramos diseñar, un método puede ser más rápido que otro.

Empezaremos usando los sólidos preconfigurados, que nos permiten, con uniones y sustracciones hacer formas complejas. Para ello, en la barra de herramientas Archivo, abrimos el desplegable y seleccionamos el escenario Pieza o Part. Ahora vamos a crear un cubo siguiendo estos pasos:

Si en el árbol de modelos hacemos click sobre la palabra Cubo nos aparecerá un cuadro de propiedades abajo.

En el apartado de Vista configuramos como se visualiza el objeto (luz, color, modo gráfico), y en el apartado Datos tenemos las propiedades del objeto para cambiar el nombre, la posición y los parámetros de forma como Length (Longitud), Width (anchura), Height (altura).

En el apartado Ficheros de tipo seleccionamos Mesh formats y le ponemos como nombre 'micubo.stl'.

Tanto el formato STL como el OBJ son compatibles con la mayoría de programas de diseño/impresión 3d.

5. Generar el .gcode para la impresora. Abriremos el programa Cura y cargaremos el archivo micubo.stl para mandar a imprimir nuestro primer diseño.

Antes de hacer el ejercicio vamos a ver cómo navegar dentro de la ventana de visualización. En Freecad tenemos diversas formas de interactuar y movernos alrededor del modelo que tenemos en pantalla. Durante este ejercicio vamos a practicar la navegación tipo 'Inventor', si no estuviera seleccionada la seleccionamos haciendo click secundario en la ventana de visualización de la pieza y lo seleccionamos en el menú Estilos de navegación.

● Con Ajustar todo se auto-ajusta la vista para que todos los elementos visibles entren en la ventana de visualización.

● En el menú de la opción Vistas estándar podemos ajustar a vista en Planta, Alzado, perfiles o perspectiva axonométrica.

También podemos seleccionar esas vistas utilizando los atajos del teclado con los números de cero al seis.

Una de las herramientas más sencillas para crear modelos son las operaciones de unión y resta, con ellas podemos combinar sólidos sencillos creando un modelo más complejo a partir de ellos.

En este primer ejercicio practicaremos la unión para hacer una piruleta combinando dos cilindros con diferentes tamaños y posiciones. Una vez hecho nuestro ejercicio debería tener este aspecto:

Para realizar el ejercicio seguiremos los siguientes pasos:

1. Empezamos seleccionando el banco de trabajo "Part", y añadiendo un nuevo cilindro desde la barra de herramientas.

2. Ahora seleccionamos el cilindro en el árbol de modelos, y dentro de las propiedades de Vista buscamos la propiedad "Shape Color". Al hacer click en ella se abrirá un cuadro de selección de color. Podemos elegir un color para nuestro cilindro.

3. En el apartado de la izquierda podemos seleccionar entre los colores preconfigurados, y en la zona de la derecha configurarlo a nuestro gusto. Vamos a seleccionar el negro de los colores preconfigurados y a quitarle un poco de contraste con la barra de la derecha, dejándolo en un gris oscuro.

4. Antes de seguir avanzando vamos a ponerle nombre a este cilindro, pues cuando empecemos a hacer piezas más complejas enseguida nos juntaremos con un montón de objetos y se puede hacer muy confuso si no los tenemos bien nombrados. Pinchando el cilindro en el árbol de modelos hacemos click con el botón derecho y seleccionamos Renombrar (también se puede hacer con la tecla F2). Ponemos como nombre 'Palo' para diferenciarlo.

5. Ahora vamos a darle dimensiones. Nos vamos a la pestaña "Datos" y le ponemos, por ejemplo, 45 mm de altura.

Veremos como el objeto crece al instante. Para encuadrarlo en la ventana hacemos click con el botón derecho y seleccionamos la opción Ajustar todo.

6. Ahora que ya tenemos el palo de la piruleta listo, vamos a crear otro cilindro que será la parte de caramelo de la piruleta. Igual que hicimos con el 'Palo', añadimos un nuevo cilindro, le cambiamos el nombre a 'Caramelo' y le ponemos color rojo.

Este nuevo cilindro en color rojo, coincide en volumen con el del 'Palo', como se puede ver en la imagen. Para cambiar sus dimensiones, vamos a la pestaña de datos para darle sus medidas. Una vez cambiado el tamaño a 4 mm de alto ("Height") y 15 mm de radio("Radius"), obtendremos esta imagen.

7. Ahora colocaremos a 'Caramelo' en su sitio, para ello utilizaremos el menú de "Placement", con el podemos colocar y rotar la pieza a nuestro antojo.

Haciendo click en el botón de los puntos suspensivos que encontraremos en Placement se abrirá el menú de traslación y rotación.

En la columna de traslación le ponemos cuánto tiene que desplazarse el objeto en cada eje, y en la parte de rotacion le podemos dar el angulo y el eje en el que queremos rotarlo.

Los valores se pueden introducir a mano, o usando la rueda del ratón para incrementar/disminuir el valor.

En este ejemplo hay que aplicar:

-rotación:                     90 º en el eje "Y"

-traslación                   -2 mm en "X", 0 en "Y" y 48 mm en "Z"

Una vez hemos configurado la rotación/traslación, aceptamos la operación. Aunque la piruleta la vemos de una sola pieza en la pantalla, son dos objetos totalmente independientes, para convertirlos en una única pieza vamos a utilizar la herramienta de unión.

8. Primero seleccionamos los dos objetos en el árbol de modelos, manteniendo pulsada la tecla "Control" mientras hacemos click en los modelos.

Una vez los tengas seleccionados pulsa el botón de unión para abrir el menú de operaciones booleanas.

Como ya habíamos marcado los elementos de antemano el menú nos sale ya configurado. Va a hacer una unión entre los dos objetos que hemos seleccionado.

Aplicamos la operación y cerramos el menú, ¡¡ ya esta nuestra piruleta lista!!

Si todo ha ido bien, debería de tener este aspecto:

Si miramos ahora el árbol de modelos veremos que hay un nuevo objeto llamado 'Fusion', y si lo desplegamos dentro de él veremos los dos objetos que lo componen, el 'Palo' y el 'Caramelo'. Podemos modificar cada uno de los componentes y el resultado se reflejará en el objeto 'Fusion'.

9. Para comprobarlo vamos a seleccionar el 'Caramelo' y le vamos a cambiar el radio a 20 mm, este es el resultado que obtenemos:

En este ejemplo hemos colocado dos cubos ligeramente desplazados, de manera que tengan una parte en la coincidan.

Si al cubo que tenemos abajo le restamos el que está más arriba a la derecha obtendremos este resultado.

Ejercicio:

En este ejercicio practicaremos la resta haciendo una caja hueca, mediante la diferencia de dos cubos. El objetivo del ejercicio es realizar una caja como la que aparece en la imagen a continuación:

Los pasos para realizar el ejercicio son los siguientes:

1. Añadimos un cubo, desde el escenario "Part". Le llamamos Caja. Le asignamos el color amarillo y ponemos de medidas: 42 Length 42 Width 15 Height

2. Ahora creamos el cubo con el que vamos a vaciar el hueco, le llamamos 'Vaciado', y le ponemos de medidas : 38 Length, 38 Width, y 12 Height.

Nos quedará así en pantalla, dentro del otro objeto que habíamos creado antes.

3. Usando el menú de traslación, le colocamos en la posición en la que le queremos restar, como se ve en esta pantalla.

4. Una vez tenemos el cubo de vaciado en su sitio, hacemos la resta. Como hemos visto anteriormente, el orden en el que se hace la resta es importante. Como lo que queremos es quitarle al objeto 'caja' la parte del objeto 'vaciado', tenemos que seleccionar primero el objeto 'caja' y después, el objeto 'vaciado'.

Esto lo hacemos desde el árbol de modelos pulsando Control y haciendo click en Caja y después en Vaciado. La seleccion debería quedarnos como en la imagen: con los dos objetos marcados en azul en el árbol de modelos.

Si hemos seguido los pasos del 1 al 4 y hemos hecho bien la selección, el resultado debería ser similar a esta imagen:

5. Para terminar vamos a hacerle un vaciado más a la caja, para hacer una pestaña en la que encajar una tapa, y así poder usarla con objetos que crearemos en próximos ejercicios. Añadimos otro cubo más, le nombramos 'VaciadoPestaña' y le ponemos de medidas: 40 Length 40 Width 2 Height.

Igual que para el primer vaciado vamos a usar el menú de traslación para llevarlo a su posición, esta vez centrado en el borde de arriba, como se aprecia en la imagen:

Finalmente, seleccionamos los objetos en el árbol de modelos, primero el objeto "Cut", que es el resultado de la resta anterior y después el objeto "VacioadoPestaña" y aplicamos la operación de resta. Si todo ha ido bien, así debería de quedar nuestro ejercicio:

En el árbol de modelos podemos ver como ahora el objeto 'Cut001' esta compuesto de dos objetos; 'VaciadoPestaña' y 'Cut', que a su vez esta compuesto por 'Caja' y 'Vaciado'. Sólo falta salvar nuestro trabajo, pues no queremos que se nos pierda.

Así si quisiéramos hacer un agujero para un tornillo M5 (que tiene un diámetro de 5mm) y que nos quedará holgado le tendríamos que sumar 0.8 mm al diámetro del agujero, quedando en 5.8mm. Si por el contrario quisiéramos que el tornillo enroscara fuerte en el plástico tendríamos que restarle 0.1mm, quedando el diámetro del agujero en 4.9mm.

Para movernos en el espacio 3D se utilizan las coordenadas X,Y,Z. Una forma fácil de recordar cual es cual es la regla de la mano izquierda. Si colocamos nuestra mano izquierda como en la imagen el X corresponde a la profundidad, el Y a la anchura y el Z a la altura.

Pasemos a realizar el ejercicio. El objetivo es crear un botón y una tapa, y mediante la herramienta de repetición lineal, también llamada herramienta de arrays, vamos a repetir el botón en una cuadrícula de 3x4 botones, como si fuera una botonera de teléfono. Una vez hecho nuestro ejercicio deberíamos tener esto en pantalla:   

Para hacer el ejercicio vamos a seguir los siguientes pasos:

1. Para empezar vamos al escenario 'Part' y creamos dos cubos. Al primer cubo le llamamos Boton-base y como se puede ver en la imagen le damos estas medidas: 6mm x 8mm x 3mm ( Length x Width x Height).     

Al segundo cubo que hacemos lo llamamos Botonera: Este es el objeto al que le restaremos los botones para crear nuestra tapa-botonera.

3. Seleccionaremos ahora el escenario de trabajo 'Draft', en el encontraremos la herramienta de repetición:

4. Ahora seleccionamos el objeto Boton-base, y hacemos click en la herramienta de repetición.

Se abrirá el diálogo de repeticiones. En él podemos configurar como queremos que nos repita el objeto.

Con 'NumberX' le decimos cuántas veces nos va a repetir el objeto en el eje X (a lo largo) y en 'Interval X' configuramos la separación que el objeto dejará entre los nuevos objetos. Lo mismo sucede para Y (a lo ancho), y en Z (a lo alto). Iremos viendo estos pasos a lo largo del ejercicio.

Ahora en el campo 'IntervalY', le ponemos 10 en 'Y', nuestra imagen en pantalla debe ser la siguiente:

A continuación configuraremos el número de repeticiones de nuestro array:

■ en 'NumberX' ponemos 4, pues queremos que nos haga 4 filas de botones.

■ Y en 'NumberY' ponemos 3, pues queremos 3 columnas de botones:

Si miramos ahora al árbol de modelos veremos que se ha creado un nuevo objeto de tipo Array. Dentro de él está el 'boton-base' que hemos utilizado para crear el array, si modificamos el objeto base, la modificación se hará efectiva a todas las copias.

6. Ahora vamos a abrir el menú de traslación para centrar nuestros botones en la tapa.

Ajustamos los valores de X/Y hasta que los botones queden centrados en la tapa, como en la imagen anterior, no olvidéis 'Aplicar' la operación para que sea efectiva.

1. Con los botones colocados vamos a ejecutar la resta.Volvemos al escenario de trabajo 'Part'. Seleccionamos primero el objeto 'Botonera', y después el objeto 'Array' para aplicar la operación de resta/corte.

Hay que recordar que el orden en el que seleccionan los objetos es muy importante para la resta; si todo está bien nuestra tapa debería ser como la de la imagen:

A continuación pasamos a describir los pasos necesarios para realizar este ejercicio de encajes:

Haremos una pieza con agujeros de diferentes diámetros para después imprimirla y comprobar con unos tornillos el encaje, también haremos un cilindro a juego para probar el encaje entre plásticos. Una vez terminado nuestro ejercicio tendrá este aspecto:

1. Empecemos en el escenario 'Part' y añadimos un cubo y cuatro cilindros, que situaremos como en la siguiente imagen:

Primero daremos las medidas siguientes a  los objetos:

Cubo        :   Length: 30mm    Width: 10 mm    Heigth: 10mm

Cilindro    :   Heigth: 12mm    Radius: 1,9 mm

Cilindro001 :   Heigth: 12mm    Radius: 2   mm

Cilindro002 :   Heigth: 12mm    Radius: 2,2 mm

Cilindro003 :   Heigth: 12mm    Radius: 2,4 mm

Y a continuación, usando la herramienta de traslación/rotación los colocamos como se ve en la imagen anterior, ordenando los cilindros de menor a mayor tamaño.

2. Una vez estén los cilindros en su sitio usamos la operación de unión para convertirlos en un único objeto. Esto nos facilitará el siguiente paso, que consiste en restarle al 'Cubo' todos los cilindros.

Hecha la unión vamos a renombrar el objeto 'Fusion' a 'Agujeros' , para que sea más descriptivo.

3. Ahora restamos el objeto 'Agujeros' al 'Cubo' para hacer los agujeros, seleccionando primero el 'Cubo' y después el objeto 'Agujeros' y usando la operación de corte.

Una vez realizada la operación, el objeto queda así:

4. Finalmente vamos a añadir un cilindro de plástico para comprobar también el encaje del mismo.

Ordenando los modelos - Agrupaciones

Cuando tenemos muchos objetos en el árbol puede ser bastante confuso, pero los grupos hacen la tarea mucho más sencilla:

Supongamos que nuestro diseño se parece al de la imagen de la izquierda, y queremos agrupar los objetos de tipo cubo en una carpeta.

Podemos crear un nuevo grupo pinchando con el botón secundario del ratón en el árbol de proyectos y seleccionando 'Crear grupo'.

Al igual que los objetos, los grupos se pueden renombrar, vamos a llamar a este "Grupo-cubos" .

Para asignar los objetos a un grupo los seleccionamos y arrastramos dentro de la carpeta.

Como se ve en la imagen de la derecha también podemos crear grupos dentro de grupos para ordenar nuestro proyecto.

En este ejercicio vamos a diseñar una pieza en 'T', y le aplicaremos unos chaflanes para darle más resistencia, después unos redondeos para hacerla mas estetica, quedando como en la siguiente imagen.

4. Una vez seleccionada la arista en la que queremos aplicar el chaflán, pulsamos el botón de chaflán (desde el escenario 'Part Design') para abrir el menú de chaflanes.

Los menús de chaflán y redondeo del escenario 'Part Design' son más sencillos y solo tienen un parámetro que configurar; el tamaño de la operación.

Podemos cambiar el tamaño en el menú y se irá previsualizando el resultado en la vista.

Si el objeto desaparece repentinamente de la vista, o aparece este icono () en el árbol de modelos es que la operación no se puede completar correctamente con esos valores.

Si vamos ahora al árbol de modelos veremos como se ha creado un nuevo objeto del tipo Chamfer.

Usando el 'Control' seleccionamos todas las esquinas del modelo, haciendo click en ellas. Si queremos anular la selección hacemos click en alguna parte vacía de la vista mientras mantenemos el 'Control' pulsado.

Con todas las aristas que queremos redondear seleccionadas pulsamos el botón de redondeo.

Si vemos ahora el árbol de modelos habrá aparecido un nuevo objeto llamado 'Fillet' (redondeo). El objeto anterior, Chamfer, continua en el árbol de modelos.

Si más adelante queremos modificar la operación podemos volver a abrir el menú de chaflán/redondeo haciendo doble click en el objeto de la operación que queremos modificar. Todas las modificaciones que hagamos a los objetos se transmitirán a los objetos derivados.

Los ficheros obj/stl por defecto se importan como mallas en Freecad, pero para poder utilizarlos con las herramientas del programa hay que realizar un proceso que consta de dos partes.

Cuando abrimos el archivo .stl en Freecad, se crea un objeto con este icono:

Se abrirá un menú con el que configurar la tolerancia de la operación (el valor que viene por defecto de 0,10 funciona bien para la mayoría de los casos).

(Dependiendo de la complejidad de la malla, esto puede tardar varios minutos).

Con el generador de forma, podemos simplificar el objeto haciéndolo más fácil de manejar.

En el escenario 'Part', seleccionamos la herramienta de generador de forma, y en el panel de configuración de la herramienta seleccionamos 'Sólido desde shell'. Con el ratón seleccionamos una cara del objeto y aceptamos dándole a 'Crear'.

-2.2 Simplificar la forma

Si el generador de forma falla, podemos aplicar el proceso de refinado del menú de herramientas 'Pieza', dentro del escenario 'Part'. Muy probablemente esto nos va a generar un objeto que después nos dará problemas con los sketchs y operaciones booleanas.

Para mover unos objetos en relación a otros, para poder posicionarlos o ensamblarlos utilizaremos la herramienta Mover del escenario 'Draft'.

Con esta restricción podemos cuadrar el punto medio de un segmento con el punto medio de otro. Para ver cómo funciona, vamos a crear dos cubos en el escenario 'Part':

Cubo1: 10mmx10mmx10mm

Cubo2: 20mmx20mmx20mm

Con los controles de posición, los desplazamos para que estén separados en los tres ejes, como en la ilustración.

+Ahora acercamos el puntero del ratón al segmento con el que queremos cuadrar el “objeto1”, y al pasarlo por encima de una arista compatible con la restricción, lo colocará alineado con él automáticamente (en modo de navegación inventor hay que pulsar el Ctrl para que previsualice).

La restricción concéntrica nos permite colocar objetos circulares en base a los centros de los círculos. Para verlo funcionar, vamos a crear dos cilindros de radios distintos, separándolos después como en el ejemplo anterior

+Desde el escenario 'Part', seleccionamos la cara de abajo del cilindro más grande y activamos la herramienta Mover. Después, pasamos el puntero del ratón por el contorno del círculo y hacemos click cuando nos aparezca el icono de la restricción concéntrica.

+En el árbol de modelos podemos comprobar que se ha creado un nuevo objeto 'Compound' y que contiene los otros dos objetos.

Veremos como en el árbol de modelos se genera un objeto por cada cara que extraigamos, pudiendo manipularlos de forma individual.

Con la herramienta Proyección, podemos unir dos caras o superficies, junto a la proyección de las mismas. Esta herramienta es especialmente útil para unir superficies de formas o tamaños distintos.

Para ver la herramienta de proyección funcionando, vamos a crear un objeto que nos permita hacer una transición de un cuadrado a un círculo. Para ello crearemos un cilindro y un cubo, y extrayendo una cara de cada uno, las utilizaremos en la herramienta de proyección.

+Desde el escenario 'Part', creamos un cubo y un cilindro, posicionando uno encima del otro (como en la imagen).

+Cambiando al escenario 'Draft' extraemos (con la herramienta facebinder ) la cara superior del cubo, y la inferior del cilindro. Para ver mejor lo que estamos haciendo, ocultamos el cubo y el cilindro después de extraer y colocar las caras en su sitio.

+Cambiamos al escenario 'Part' y seleccionamos la herramienta de proyección:

+En la columna de proyección, añadimos todas las caras que tienen que componer el objeto, estando ya colocadas en la posición deseada.

+Marcamos la casilla 'Crear sólido'.

● Al aceptar, veremos que en el árbol de modelos se ha creado un objeto de tipo 'Loft'.

En este ejercicio veremos cómo utilizar la herramienta de barrido, que nos permite extruir una forma a lo largo de una ruta.

La espiral la crearemos utilizando la herramienta de primitivas paramétricas, que podemos encontrar en el escenario 'Part':

De entre todas las opciones, seleccionamos la espiral vertical:

En la ventana podemos configurar los parámetros de la espiral, para este ejemplo hemos usado estos:

-Paso:   2mm (cuánto sube en cada vuelta)

-Altura: 40mm

-Radio:  10mm

Si todo está correcto, nos quedará como en la imagen de la derecha.

Ahora crearemos un sketch que será el que hagamos recorrer la espiral.

+Desde el escenario 'Part desing' creamos un nuevo sketch, y seleccionamos el plano XZ como referencia.

+Seleccionamos el sketch que queremos utilizar para el barrido y lo ponemos en el lado de la derecha con la 'flecha derecha'.

Marcamos las casillas:

● Crear sólido    (create solid)

● Ángulo fijo       (frenet)

+Después hacemos click en 'Trayectoria' y seleccionamos la ruta a seguir (en este caso la espiral) y pulsamos "aceptar".

Los barridos son operaciones intensivas y pueden tardar unos segundos en completarse.

Si todo ha salido bien la rosca se parecerá a la de la siguiente imagen.

+Falta nada más completar el tornillo, añadiendo un cilindro de 10mm de diámetro y una cabeza.

+El cilindro lo añadiremos desde el escenario 'Part',

con las medidas:

Radio: 10

Altura: 42

+La cabeza la haremos hexagonal, utilizando de nuevo la utilidad de primitivas geométricas, seleccionando esta vez el prisma:

Caras del polígono: 6

Circunradio:        15 mm

Altura:             10 mm

Tras colocar todo en su sitio, lo unimos haciendo un objeto compuesto, quedando así: