FreeCAD

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CURSO DE CAD/CAE
Uma Introdução aos Softwares:
FreeCAD, Gmsh e Calculix
AUTOR: DAVI DAS CHAGAS NEVES
Sumário
INTRODUÇÃO ao CAD.............................................................................2
INSTALANDO o FreeCAD..........................................................................3
NOSSO PRIMEIRO DESENHO....................................................................5
OPERAÇÕES de CONJUNTOS....................................................................9
VETORES para REPETIÇÕES...................................................................11
CAIXA de OVOS................................................................................11
ENGRENAGEM...................................................................................13
PROCESSOS de EXTRUSÕES...................................................................15
OPERAÇÕES de RESTRIÇÕES (SIMETRIA).................................................20
PENTÁGONO.....................................................................................20
TÚNEL.............................................................................................23
EXTRUSÃO de CAMINHO........................................................................25
UM CAMINHO GEOMÉTRICO................................................................27
INTERPOLAÇÃO DE SEÇÕES...................................................................29
INTRODUÇÃO ao CAD
FreeCAD é um software livre, isto não significa apenas que ele é gratuito,
mas que seu código fonte está aberto, deste modo qualquer pessoa pode
alterá-lo conforme suas necessidades, na verdade isto até é incentivado. 
Como o próprio nome indica, FreeCAD é um software de CAD, ou seja,
Computer Aided Design, traduzindo, Desenho Auxiliado por Computador. Então
este é um software para se desenhar com a ajuda de um computador. 
Desde a antiguidade os desenhos são utilizados como uma forma de
repassar conhecimento, vejam as figuras rupestres abaixo; isto reforça o
ditado que diz: “uma imagem vale mais que mil palavras”, na verdade
sabemos que as imagens foram o primórdio das palavras escritas.
Figura 1 – Figura dos desenhos utilizados por nossos ancestrais para ilustrar uma caçada.
Fonte: www.cuturamix.com
Nas ciências e engenharias desenhos são fundamentais para a ilustração
de ideias ou dados, seja utilizando gráficos representativos ou desenhos
ilustrativos, em vista disto, neste curso abordaremos a tecnologia mais atual
para execução desta arte. 
Ainda, deve-se salientar que há diversos softwares para realização deste
trabalho, no entanto, as especificações do FreeCAD o tornam um software
adequado para o referido escopo, além de ser gratuito, condizente com
questões econômicas. Iniciemos com a descrição de sua instalação e a seguir
vamos prosseguir com um curso bem prático, em outras palavras, chega de
lero-lero. 
http://www.cuturamix.com/
INSTALANDO o FreeCAD
O FreeCAD é um software que pode ser instalado nos principais sistemas
operacionais: Windows, Linux e MacOS. Neste texto será abordado apenas os
dois primeiros, iniciando pelo Windows.
NO WINDOWS
Para instalar o software no Windows deve-se acessar ao site do projeto,
mais especificamente neste endereço:
https://www.freecadweb.org/wiki/Install_on_Windows
Então, neste ponto, escolha a versão mais adequada para o seu sistema
operacional, 32 ou 64 bits, conforme ilustrado na figura abaixo:
Figura 2 – Site do projeto FreeCAD, seção para o download do software.
Após o download, abra a pasta na qual foi salvo o arquivo executável,
ative-o para iniciar o processo de instalação, seguindo instruções comuns de
uma instalação neste sistema operacional, a famosa metodologia:
NEXT-NEXT-NEXT.
Figura 3 – Ao clicar no arquivo executável, prossiga a instalação clicando em Install.
https://www.freecadweb.org/wiki/Install_on_Windows
NO LINUX
Normalmente o FreeCAD encontra-se nos repositório das distribuições
mais utilizadas, não vamos abordar todas obviamente, escolhemos duas como
referência: Ubuntu para pacotes do tipo “deb” e Fedora para pacotes do tipo
“rpm”. 
 No ubuntu, para instalar o FreeCAD basta você abrir o Terminal (a temerosa→
tela preta) e digitar: 
sudo apt-get install freecad
Em seguida será solicitado a senha do administrador (root), digite-a. Pronto!
Aos iniciantes na plataforma Linux, notem que ao digitar a senha nenhum
caractere aparece na tela do terminal, isso é assim mesmo, apenas digite sua
senha e fique tranquilo, tudo vai dar certo. 
 Por fim, no Fedora, para instalar o FreeCAD, digite no Terminal:→
dnf install freecad
Novamente, digite a senha do root, bingo! Tudo pronto. FIM.
NOSSO PRIMEIRO DESENHO
Neste capítulo vamos abordar algumas configurações e funcionalidades
do FreeCAD, essenciais para que possamos realizar nossas tarefas neste curso,
deste modo, pra fazer o primeiro desenho, encontre o menu onde está a
palavra 'Start', antecedida por uma seta azul, achou? Espero que sim.
Figura 4 – Janela de inicialização do FeeCAD
Este menu é MUITO IMPORTANTE, visto que as FUNCIONALIDADES deste
software estão agrupadas nele, ou seja, os itens deste menu estabelecem
nossas ferramentas de trabalho. Não entendeu? Vamos para a parte prática,
talvez fique mais claro. Contudo, deve-se salientar ainda que, deste ponto em
diante referenciarei a este como MENU DE FUNCIONALIDADES. 
Iniciando nosso primeiro desenho, no menu de funcionalidades selecione
a função 'Part', conforme ilustrado na figura a seguir: 
Figura 5 – Selecionando a funcionalidade: Part.
Note que alguns itens (ferramentas) mudaram; na verdade, sempre que
mudarmos a função, estas ferramentas irão mudar também.
O próximo passo é ir ao menu 'Ficheiro' e clicar no item 'Criar Novo', ou
clicar no ícone 'Criar Novo', abaixo da palavra 'Ficheiro', conforme está
ilustrado na sexta figura.
Figura 6 – Barra de ferramentas do FreeCAD, onde se encontra o menu 'Ficheiro'. Logo abaixo
da palavra Ficheiro está o ícone da ação 'Criar Novo', uma folha em branco com uma borra
amarela no canto direito superior. 
Dica: Utilizando o atalho de teclado: Ctrl + N, pode-se criar um novo arquivo
(desenho) também. 
Note que ao realizar o passo anterior, alguns itens ganharam cores, isto
significa que estão ativados, ou seja, podem ser utilizados. 
Agora vamos desenhar um cilindro. Para isto selecione (clique) no
simbolo do Cilindro em amarelo. Após esta ação, a figura de um cilindro deve
aparecer na área de trabalho. É óbvio que se tivéssemos selecionado o Cubo, a
Esfera, o Cone ou o Toroide, seria a respectiva figura que teria sido desenhada.
Figura 7 – Nosso primeiro projeto, um Cilindro. Observe as Propriedades do Cilindro no
campo à esquerda da Área de Trabalho.
Antes de analisarmos o Cilindro construído (desenhado) é pertinente que
habituemos a configurar nossa área de trabalho; primeiramente colocamos um
referencial, no menu ‘Ver’ selecionamos o item ‘Ligar/Desligar símbolo de
eixos’. A segunda configuração é o estilo de navegação, para isto clique com o
botão direito do mouse na área de trabalho, num ponto onde não haja
nenhum objeto. Será acionado um menu de preferências, onde há um
submenu denominado ‘Estilos de Navegação’, selecione o item ‘Navegação
Blender’. Devemos sempre lembrar destas configurações.
Neste momento é importante aprendermos a controlar o objeto
utilizando o mouse e as teclas direcionais do teclado (as setas). O botão
esquerdo do mouse seleciona as partes de um objeto: superfícies, linhas e
pontos. A roda do mouse pode ser utilizada para aproximar ou afastar a
imagem (+/- zoom) se a girarmos, por outro lado, se clicarmos nesta mesma
roda podemos girar o objeto. Com as setas direcionais podemos mover o
objeto no plano de projeção: pra cima, pra baixo, pra direita e pra esquerda.
Ainda, com relação aos movimentos do objeto, é pertinente apresentarmos as
funcionalidadesdos ícones ilustrados na figura seguinte:
Figura 8 – Ajustes para o posicionamento da imagem.
As figuras são praticamente autoexplicativas, o primeiro ícone posiciona
a imagem com as posições iniciais, enquanto os demais posicionam a imagem
salientando a face referenciada pela parte colorida, por exemplo, o terceiro
ícone ressalta a parte superior do objeto. 
Figura 9 – Propriedades visuais (a – Ver) e dimensionais (b – Dados) do Cilindro.
Há duas observações importantes neste momento, primeiramente, o que
se movimenta é a câmera e não o objeto, em todos os comandos
elucidados nestes últimos parágrafos. E ainda, devemos salientar que, o objeto
desenhado não é real, se estragar não vai custar nada, aliás vai prover
conhecimento, ou seja, explore e descubra sem medos, é assim que se
aprende e domina um software. Continuando …
Ao selecionar a palavra Cilindro, em 'Nomes e Atributos', pode-se ter
acesso às configurações do objeto desenhado; neste caso, para um Cilindro,
nas configurações 'Ver' podemos alterar propriedades da figura como sua
transparência (0), estilo do desenho (Solid), cor ( cinza = [204,204,204] ),
exibição de uma caixa de contorno (false), etc. Não elucidaremos estas
propriedades, embora sejam importantes, contudo, acreditamos na sua
curiosidade e sabemos que as mesmas serão exploradas.
As propriedades definidas nas configurações 'Dados' são mais relevantes
para o restante deste curso, portanto serão abordadas com maior elucidação.
O último parâmetro, no campo 'Cylinder', representado na figura 9 pela
palavra 'Angle', define o ângulo da base circular do Cilindro, portanto, ao se
alterar o valor padrão (360º círculo completo) para 300º, temos um→
resultado idêntico ao ilustrado pela figura seguinte. 
Há outro parâmetro com esta mesma denominação, 'Angle', o primeiro
parâmetro, porém, neste caso este ângulo estabelece uma rotação (50º) do
referido objeto sobre o eixo definido em 'Axis', que na figura 10 é (0,1,1), ou
seja, o eixo diagonal no plano YZ.
Figura 10 - Cilindro modificado conforme descrito no texto. 
A posição da figura (e não da câmera), em relação ao referencial, pode
ser modificada editando os valores de 'x', 'y' e 'z' no campo 'Positions'. Por fim,
os parâmetros 'Radius' e 'Height' definem respectivamente o raio e a altura do
Cilindro, portanto, modificando estes valores pode-se alterar as dimensões do
objeto. Experimente!
OPERAÇÕES de CONJUNTOS
O desenho abordado no capítulo anterior remete as figuras predefinidas
no software, no entanto, outras figuras podem ser obtidas pela associação
destas. Neste capítulo vamos realizar uma análise das operações de união,
diferença e interseção de objetos. Iniciando pela diferença: cilindro menos
esfera. Desenhamos primeiramente um Cilindro com as seguintes dimensões:
Raio=5 e Altura=8. A seguir criamos uma esfera com Raio=5 e a colocamos na
posição (0, 0, 10). O resultado está ilustrado na figura a seguir:
Figura 11 – Ilustração de uma esfera e um cilindro. 
As operações citadas são representadas pelos ícones circulares azuis,
destacados na figura doze. Note que estão apagados, pois estão desativados;
eles se ativarão apenas quando uma operação estiver sendo realizada. Para
realizar a referida operação devemos primeiramente selecionar o Cilindro, em
seguida pressionamos a tecla Ctrl e então selecionamos a Esfera; pois a
operação é Cilindro menos Esfera, se fosse Esfera menos Cilindro, a esfera
deveria ter sido selecionada primeiro ( O1=C-E ≠ O2=E-C ). 
Então, note que ao realizar este seleção, dos dois objetos, o ícone da
operação diferença (2º) fica ativo (colorido), enfim, pra concluir a operação
basta clicar neste ícone (2º da figura 12).
Figura 12 – Operações básicas para dois objetos selecionados.
Para realizarmos qualquer outra operação o procedimento é o mesmo,
contudo devemos antes salientar que a peça montada deste modo ainda não é
um sólido contínuo. Este objeto resultante de uma operação, é uma peça
montada e suas dependências podem ser verificadas usando uma função
‘Gráfico de Dependências’, contida no menu ‘Ferramentas’. 
Figura 13 – Gráfico de dependências para a Peça (Peca_Dif) produzida pela diferença entre
Cilindro e Esfera. 
O objeto sólido deve ser produzido utilizando a função ‘Converter para
Sólido’, contida no menu ‘Peça’. Selecione o objeto montado (Peca_Dif) e em
seguida a referida função, pronto! Agora, no gráfico de dependências
aparecerá o objeto sólido. Abaixo estão os sólidos produzidos pelas três
operações citadas anteriormente.
 (a) (b) (c)
 
Figura 14 - Sólidos resultantes das operações: (a) União, (b) Diferença e (c) Interseção. 
VETORES para REPETIÇÕES
Em toda linguagem de programação temos estruturas de repetições, os
famosos FOR e WHILE; embora FreeCAD não seja uma linguagem de
programação, aqui também temos esta funcionalidade e neste capítulo vamos
introduzi-la, desenhando uma caixa de ovos e uma engrenagem.
CAIXA de OVOS
Uma caixa de ovos é uma paralelepípedo com doze (12) cavidades
esféricas, iniciamos então desenhando os dois elementos básicos: um cubo e
uma esfera.
Figura 15 – Uma Esfera e um Cubo para começar.
Na figura 15 temos uma esfera e um cubo desenhados, a Esfera tem
Raio=15 e sua posição foi posta de acordo com as dimensões do cubo,
considerando que desejamos desenhar 12 destas em duas fileiras. Enfim, a
posição da Esfera = (25, 25, 20). 
Para representar uma caixa e comportar as 12 esferas que serão
desenhadas, o cubo deve ter as seguintes dimensões: Comprimento=250,
Largura=90 e Espessura=20. Raciocínio para o comprimento: cada Esfera tem
diâmetro=30, mais 10 de espaço, 40 x 6 = 240, logo a primeira esfera deve
estar a 15 (Raio dela) + 5 (Borda da Caixa) + 5 (de espaçamento) unidades
(mm) no eixo X, ou seja, x=25, conforme definido acima. O raciocínio para a
largura e profundidade deixamos a cargo do leitor. 
Montado o modelo inicial, vamos ao que interessa: repetições. Para
repetir a Esfera temos que transformá-la num vetor (Array). A ferramenta para
esta tarefa encontra-se na funcionalidade denominada ‘Draft’, no menu de
funcionalidades, óbvio.
Ao selecionarmos ‘Draft’ surge novas funções, dentre as quais devemos
destacar:
Figura 16 – Funções do modo de operação Draft.
A função que precisamos é a penúltima, antes de selecioná-la devemos
marcar a Esfera, senão vetorizaremos o Cubo. Ao selecionar a função, o nome
da esfera se altera para ‘Array’ e o seguinte de campo de configurações é
proposto:
Figura 17 – Configurações para vetorização - repetição.
Neste campo de configuração o parâmetro mais importante é o ‘Array
Type’, pois este define como ocorrerá a repetição: ortogonal (‘ortho’) ou polar
(‘polar’). Neste caso vamos selecionar a opção ‘ortho’, pois queremos repetir
nossa esfera em posições ortogonais (x, y, z). 
É obvio que os intervalos de repetição devem ser maiores que a
dimensão da esfera, na verdade, como queremos que haja um espaçamento
igual a 10 mm, este intervalo então deve ser de (40, 40, 0). Estes valores
devem ser editados nos campos com a denominação “Interval”. 
Observando estes campos na figura anterior, cabe salientar que o [0,0,
0] em “Interval Z” refere-se ao fato de que esta repetição é bidimensional, ou
seja, ocorrerá no plano XY; além disso o número de repetições em Z (último
parâmetro na figura) é a unidade (1), ou seja, teremos apenas uma camada
de objetos neste eixo. Ainda não está claro? Altere estes valores!
Por fim, os valores que definem a quantidade de repetições estão nos
campos “Number X”, “Number Y” e “Number Z”. Neste exemplo, devemos
colocar 6 em X, 2 em Y e 1 em Z, pois assim teremos duas fileiras de esferas.
O Resultado:
Figura 18 – Resultado da repetição de esferas conforme descrito no texto.
 A caixa de ovos pode ser facilmente obtida realizandoa operação de→
diferença: Cubo – Array. 
Para fazer esta operação devemos voltar para a função “Part”.
ENGRENAGEM
Uma engrenagem neste caso será uma roda dentada, construída a partir
de um cilindro achatado, com dentes produzido por cubos achatados também.
O Cilindro pode ter as seguintes dimensões: Raio = 5 e Altura = 1; neste caso
o Cubo deveria ter as seguintes dimensões: Comprimento = 2, Largura = 1 e
Altura = 2. Definimos a seguir sua posição em (4,0,-½) e giramos +5º em
torno do eixo Z, para aproximar sua direção com a radial. O resultado deste
conjunto de operações está ilustrado na figura dezenove, a qual servirá de
base para construção da engrenagem.
A repetição agora está associada a um desenho circular, em vista disto o
‘Array Type’ deve ser definido como ‘polar’. Neste caso os parâmetros do Array
se restringem ao ‘Angle’, ao ‘Axis’ e ao ‘Number Polar’.
O ‘Angle’ define o ângulo de rotação, ou seja se estiver escrito 180º a
repetição ocorrerá apenas em meia volta, para 90º a repetição apenas em um
quarto de volta. Como queremos uma engrenagem completamente dentada, o
valor de ‘Angle’ deve ser 360°, o ‘Axis’ deve estar direcionado com o eixo Z, ou
seja: (0,0,1). 
Figura 19 – Base para construir nossa engrenagem.
Por fim, o ‘Number Polar’, que define quantos dentes a engrenagem ter,
neste caso deve assumir um valor próximo de oito. Vide figura 20 para maiores
detalhes.
Figura 20 – Engrenagem construída. Agora, faça com ela uma torre de Xadrez.
PROCESSOS de EXTRUSÕES 
Até este ponto, as figuras que desenhamos já estavam construídas, eram
figuras geométricas tradicionais, contudo, em muitas simulações o objeto que
analisaremos tem um formato complexo ou menos trivial. Em vista disto, é
importante aprendermos a desenhar a base destes objetos em um plano e em
seguida extrudá-lo tridimensionalmente. Nada a temer, vamos a prática que
fica tudo mais fácil … 
Neste capítulo vamos utilizar o processo de extrusão, para isto selecione
a função ‘Part Design’, no menu de funcionalidades, em seguida crie um novo
documento:
Figura 21 – FreeCAD com a função Part Design selecionada.
Na figura anterior, devemos clicar em ‘Criar Desenho’, na aba ‘Tarefas’,
então uma caixa de diálogo surge perguntando o plano que você deseja
desenhar, vamos neste exemplo usar o plano XY. Observe que a partir de então
alguns ícones se ativaram, especificamente estes:
Figura 22 – Ferramentas utilizadas para esboçar figuras planares (com linhas).
Antes de fazer o desenho, devemos lembrar de desmarcar a opção de
‘Restrições Automáticas’ na aba ‘Tarefas’ e em seguida selecionar ‘Ajustar à
Grade’. Coloque o tamanho da grade no valor mais adequado para seu
projeto, neste exemplo não alteraremos, ou seja vamos deixar em 10 mm.
Figura 23 – Grade para desenharmos a base de uma Estrela.
O objeto que vamos desenhar neste capítulo, para esboçar o processo de
extrusão, será uma estrela com uma cavidade triangular no seu centro. Para
iniciarmos, devemos selecionar o ícone do método que cria polilinhas, pois este
permite fazermos um polígono de ponto a ponto. 
Figura 24 – Operações para esboçar linhas, a ferramenta para traçar polilinhas é ativada pelo
quinto ícone (antepenúltimo – formato da letra N. ). 
Após selecionar este ícone basta iniciar o desenho do polígono, clicando
com o botão esquerdo do mouse em algum ponto da grade, traçar a reta até o
próximo do ponto que constituirá o polígono que esboça seu desenho. Note
que ao fechar o polígono o ponto fica na cor amarela, neste momento dê um
clique duplo, para fechar a polilinha, construindo assim a base para seu
desenho.
Provavelmente, seu desenho ficou muito torto, certo? Se não ficou, você
está de parabéns! Procure um psicólogo. Se sim, não se preocupe, você pode
ajustar sua figura selecionando novamente os pontos traçados e movendo-os
pra posições mais adequadas. Na figura 25 vamos apresentar nossa Estrela de
primeira viagem e em seguida o desenho ajustado. 
 (a) (b)
Figura 25 – (a) Estrela de primeira viagem. (b) Estrela ajustada.
Após desenhar a base devemos extrudar a figura, então, nosso primeiro
passo é na aba ‘Tarefas’ clicar em ‘Close’, terminando o plano de desenho e
voltando a base de edição da função ‘Part Design’. Neste campo, temos as
seguintes técnicas de design (na aba ‘Tarefas’, de novo):
 
Figura 26 – Técnicas para realizar extrusão.
Dentre estas, vamos iniciar com ‘Encher’, que extruda a base tornando-a
um desenho tridimensional, como desejamos. Observe que nos parâmetros de
enchimento podemos controlar a espessura da peça. Vamos colocar nossa
estrela bem gordinha, com 50 mm. Definido este e qualquer outro parâmetro
que se deseja alterar, feche estas configurações. Em nosso exemplo vamos
alterar apenas esta espessura.
Girando a figura, podemos selecionar qualquer face no objeto para que
ele se torne um plano de esboço, como aquele que utilizamos anteriormente.
Neste exemplo pretendemos fazer um buraco (triangular) no centro desta
Estrela, deste modo, devemos girar a Estrela até que a face frontal dela esteja
paralela a tela do computador, diretamente à frente dos nossos olhos. Como
mostra a figura vinte oito.
Figura 27 – Parâmetros de enchimento.
Figura 28 – Seleção da face frontal da nossa Estrela.
Note que a seleção só se torna possível após fecharmos os parâmetros
de enchimento. Contudo, com a face selecionada, vamos ativar novamente o
modo de edição de esboços, clicando em ‘Ativar Desenho’. Os passos então são
idênticos ao anterior, selecionamos a ferramenta de polilinhas, construímos um
triângulo decente e então, diferente da Estrela, selecionamos a técnica de
extrusão ‘Bolso’, que ao invés de propiciar uma espessura, propicia uma
cavidade, conforme desejamos. 
Devemos observar que a cavidade, inicialmente, tem uma profundidade
especificada pelo comprimento, no entanto, como queremos que ela atravesse
o material, evitando esforços desnecessários, utilizaremos uma função especial
desenvolvida pelo FreeCAD, a ‘Through all’, que pode ser selecionada no campo
‘Tipo’, em ‘Parâmetros do Bolso’.
Figura 29 – Desenho da nova polilinha, base para a cavidade na Estrela.
Figura 30 – Desenho proposto neste capítulo.
Concluímos assim este capítulo, esperando que a ferramenta de extrusão
esteja bem apresentada. Na duvida? Explore! Não tenha medo mirmidão. 
OPERAÇÕES de RESTRIÇÕES (SIMETRIA)
As ferramentas apresentadas no capítulo anterior são sensacionais, pois
amplia nossas possibilidades e nos liberta das figuras tradicionais, no entanto,
vimos que o desenho livre pode ficar muito irregular e mesmo havendo a
possibilidade de editarmos posteriormente, nos faltam habilidades para atingir
as simetrias adequadas. Não podemos confiar em nossos olhos e dedos, por
isso o FreeCAD desenvolveu ferramentas de simetria (restrições), as quais
iremos explorar neste capítulo utilizando dois exemplos: o prédio do pentágono
e um túnel simples.
PENTÁGONO
Vamos iniciar este projeto desenhando um pentágono, o procedimento
inicial é idêntico ao do capítulo anterior, ou seja, selecionamos 'Part Design' no
menu de funcionalidades, iniciamos um novo documento com 'Criar Novo',
clicamos em 'Criar Desenho' na aba 'Tarefas', a seguir ativamos a ferramenta
de esboçar linhas (quarto ícone da figura 24), a qual utilizamos para
desenharmos cinco retas que irão compor nosso pentágono.
Figura 31 – Esboço das linhas que irão compor nosso pentágono.
É fácil notar que está incompleto. Há muitas formas de completar este
desenho, uma destas formas é utilizando nossas habilidades de Picasso, mas
essa tá difícil. Uma outra, e mais engenhosa, é utilizar operações matemáticas
de simetria, ou como alguns autores preferem, operações de restrições. Estas
operações são ativadas pelos seguintes ícones:
Figura 32 – Operações de simetria. 
O primeiro ícone da figura anterior, é um ponto, e ele realização uma
restrição pontual. Tá bom, chega de termos de designer!Esta ferramenta une
dois pontos separados. Mas como ela funciona? Devemos clicar em dois pontos
(vermelhos), que ao serem selecionados (verdes) ativam as operações de
simetria (restrições). Se acionarmos a operação referida, os dois pontos se
unem. Muito bem, no momento temos 10 pontos e cinco retas, nosso objetivo
é unir estes pontos de 2 em 2, ficando no final com 5 pontos e 5 retas, assim
teremos um pentágono.
Figura 33 – Pseudo pentágono, resultado das operações de simetria pontual citadas no texto.
O resultado obtido não é bem o pentágono que desejávamos. Bem, a
solução está na nossa frente. Sabendo que o ângulo interno de um pentágono
regular é 108º, podemos usar a ferramenta de restrição angular (último
ícone). Selecionamos dois seguimentos de reta com o ângulo (ou vértice) em
comum, clicamos no último ícone da figura 32 e estabelecemos este valor
definido. Fazendo isto para quatro ângulos, teremos o pentágono regular.
Será?
Figura 34 – Euclides estava errado? Não, a gente que não estudou G.A.!
Iiii deu errado … pois é, devíamos ter estudado melhor geometria
analítica, mas este erro foi proposital, uma caminho mais longo nos apresenta
mais paisagens (ferramentas). Bem, para corrigir as irregularidades da figura
34, devemos colocar os segmentos de reta com uma restrição: igualdade de
comprimento. Nossa isso é possível? Claro pequeno gafanhoto. Está vendo o
símbolo na figura 32? Então, ele serve pra isto. Vamos lá … selecione duas
retas, clique no simbolo de igual, pronto! Faça isso com todas … acabou?
Figura 35 - Pentágono regular, mas referencialmente torto.
COMO SOMOS TODOS PERFECCIONISTAS, vamos então desentortar este
pentágono. Para esta tarefa iremos utilizar uma ferramenta de restrição muito
legal, ela está representada na figura 32 pelo nono ícone, ela estabelece que
dois pontos se tornem imagens especulares mutuas, a partir de uma reta.
Então para utilizá-la , deve-se primeiro selecionar dois pontos (os dois pontos
verdes na figura 35) e uma reta (reta verde, figura 35), clicando nesta
ferramenta, os dois pontos se transformam em imagens um do outro,
considerando a reta como um espelho. Agora tá pronto!
Figura 36 – Pentágono regular e legal!
Antes de terminarmos o desenho vale salientar o controle de graus de
liberdade, ou de restrições, apresentado no campo, a esquerda da área de
trabalho. Devemos sempre observar estes valores enquanto editamos nossas
figura com as ferramentas abordadas neste capítulo.
Figura 37 – Controle do grau de liberdade apresentado durante operações de restrições.
Para terminar, basta enchermos a figura com as ferramentas do capítulo
anterior, fazer outro pentágono menor e interno, na face superior deste que
fizemos, fazemos então uma cavidade com este formato e bingo!
Figura 38 – Prédio do pentágono feio.
TÚNEL
Neste exemplo vamos desenhar um túnel e assim conheceremos outras
ferramentas para esboços bidimensionais. Iniciamos fazendo o teto curso do
túnel com a ferramenta que constrói arcos, representada pelo terceiro ícone da
figura 22 ou segundo da figura 24. Após selecionar esta ferramenta, clicamos
com o botão esquerdo numa área vazia da grade para desenhar o arco, um
circulo fechado irá aparecer, para determinarmos o raio, então, se clicarmos
novamente, o raio de curvatura será definido; em seguida podemos traçar o
arco. 
Para fazer o referido teto, vamos construir um arco como o apresentado
na figura a seguir, mas devemos lembrar neste caso em usar o plano XZ,
considerando que a extrusão será horizontal. 
Figura 39 – O arco que será utilizado para construir o teto do nosso túnel.
As paredes laterais do túnel podem ser desenhadas por dois segmentos
de retas, no entanto devemos aplicar a estes segmentos a restrição de
verticalidade, representada pelo terceiro ícone da figura 32, assim como o solo
do túnel deve ser construído com um segmento de reta restringido
horizontalmente, quarto ícone.
Figura 40 – Segmentos de retas e arco que vão compor o esboço do túnel. 
Enfim, para concluir o desenho basta unir os pontos como foi feito no
desenho do Pentágono, extrudar e em seguida desenhar e extrudar a cavidade.
Como estes procedimentos foram realizados em detalhes no exemplo anterior,
vamos deixar como exercício a realização destes passos.
Figura 41 – Resultado Esperado.
EXTRUSÃO de CAMINHO
Continuando o assunto do capítulo anterior abordando neste a extrusão
por uma trajetória. A ideia central é construir uma trajetória no 'Part Design' e
em seguida definir uma figura para a área da seção transversal, normalmente
é um círculo, mas vamos neste caso usar um quadrado. 
Para iniciarmos, ativamos 'Part Design', e seguida 'Criar Novo' e então
'Criar Desenho', neste exemplo vamos escolher o plano YZ. Desenhamos três
segmentos de reta, dois horizontais e um diagonal, como na figura seguinte.
Figura 42 - Linhas que vão definir a trajetória.
Vamos unificar estas linhas utilizando outra ferramenta de restrição,
representada pelo décimo ícone na figura 22, que para ser utilizada deve ser
selecionada antes de marcar as linhas que ela irá associar. Utilizando esta
ferramenta, teremos a trajetória:
Figura 43 – Trajetória. 
Neste ponto podemos fechar a edição do desenho, e agora vamos criar a
seção transversal, para isto devemos clicar em 'Criar Desenho', mas desta vez
devemos antes selecionar o plano frontal a trajetória, ou seja, o plano ZX. A
tarefa de criar um quadrado na área de esboços, neste ponto do curso, deve
ser trivial, então, após desenharmos este polígono, devemos arrastar o mesmo
para que seu centro se aproxime o máximo do ponto mais baixo da trajetória,
que neste plano está representada por uma reta coincidente com o eixo Z. 
 
Figura 44 – Seção transversal do extrudado.
Após desenharmos a seção transversal, podemos fechar a ferramenta de
edição e o resultado obtido deve ser idêntico ao ilustrado na figura seguinte:
Figura 45 – Base para extrusão por caminho.
A extrusão por caminho é realizada de forma diferente das outras, neste
caso não vamos usar a ferramenta 'Encher', na verdade, devemos voltar para a
funcionalidade 'Part', escolher a função de extrusão por caminho (varredura =
sweep), representada pelo último ícone da figura 46, a seguir.
Figura 46 – Ferramentas de edição.
Selecionando esta função, na aba tarefas irá aparecer um sistema de
seleção, como na figura a seguir:
Figura 47 – Seleção da trajetória de área de seção transversal para extrusão.
Nesta aba devemos selecionar o 'sketch' referente a seção transversal,
que em nosso exemplo é o 'sketch001', colocando-o na área de 'Sweep',
clicando na seta azul direcionada para direita. Em seguida ativamos o comando
'Criar Sólido' logo abaixo, selecionamos a trajetória com o botão esquerdo do
mouse com a tecla Ctrl pressionada deve-se nesta seleção clicar em todos os→
segmentos de reta e pontos, tudo deve ficar marcado (verde). Por fim, clique
em OK e pronto!
Figura 48 – Extrusão por trajetória.
Antes de finalizar este capítulo vale salientarmos algumas ferramentas
apresentadas na figura 46, o quarto ícone possibilita arredondarmos arestas,
enquanto o quinto possibilita o chanframento. Experimente-os! 
UM CAMINHO GEOMÉTRICO
Há outras formas de traçar caminhos mais bem elaborados, como uma
hélice. Para ilustrar estas ferramentas vamos desenhar um parafuso nesta
seção. Primeiramente devemos traçar uma Hélice, usando uma ferramenta
contida em 'Part', no menu 'Peça', selecione 'Criar Primitivos'. Após este
comando, um menu na área de 'Tarefas' será apresentado, neste podemos
selecionar o objeto 'Helix' (Hélice). Este objeto tem os seguintes parâmetros:
'Pitch' (Passo), 'Altura', 'Raio', 'Ângulo' e 'Sistema de Coordenadas'. O Passo é
a distância entre duas voltas na Hélice, a 'Altura' expressa o comprimento do
objeto e o 'Raio' a largura. O parâmetro 'Ângulo' é um pouco complicado, para
entendê-lo devemos salientar que aHélice é construída em torno de um
Cilindro imaginário, que pode ser convertido em um Cone se modificarmos o
referido parâmetro, em vista disto, devemos alterá-lo para compreendermos
melhor. Por fim, o 'Sistema de Coordenadas' modifica a orientação do traçado:
destro ou canhoto. 
Figura 49 – Parâmetros para a Hélice.
Na figura a seguir apresentamos uma Hélice extrudada. Para produzir este
objeto, modificamos as funcionalidades para 'Part Design' e adotamos os
procedimentos apresentados anteriormente.
Figura 50 – Hélice com os parâmetros Passo=1, Altura=4, Raio=2 e Sistema=Destro. 
A construção do Parafuso termina com a introdução de um cilindro com
Raio=2 e Altura=5, enfim, subtraindo a Hélice, pronto! Deixamos os últimos
passos como tarefa de casa. 
INTERPOLAÇÃO DE SEÇÕES
Para finalizar a parte do FreeCAD neste curso, vamos realizar neste
capítulo a interpolação de seções, uma ferramenta muito útil contida em 'Part',
representada penúltimo ícone da figura 46, o utilitário de arraste. Esta
ferramenta possibilita interpolar esboços criando um sólido extrudado,
conforme demonstraremos neste capítulo. Antes de usar esta ferramenta,
devemos criar os esboços em ‘Part Design’. Neste caso vamos criar um
quadrado para construir a base do sólido, um círculo que ficará no centro e um
triângulo para o compor o topo do desenho.
Figura 51 – Esboços usados para construir o sólido.
As dimensões destes esboços não são relevantes para este exemplo, ao
contrário das suas posições, que neste exemplo serão bem definidas. A base
(quadrado) deve ficar na origem (0,0,0), enquanto o círculo deve ser
deslocado 30 mm no eixo Z e 10 mm no eixo Y (0,10,30), note que embora
tenhamos denominado este círculo como ‘centro’, ele na verdade será a forma
intermediária, não central. O triângulo, utilizado para definirmos o topo do
seguinte sólido, deve ser deslocado 50 mm no eixo Z e 15 mm no eixo Y
(0,15,50). 
Figura 52 – Esboços deslocados, prontos para extrudarmos o sólido.
Com os esboços preparados podemos construir o sólido, então, vamos
alterar o menu de funcionalidades para o campo ‘Part’, no qual encontramos a
referida ferramenta. Ao selecionarmos seu ícone, um quadro de seleção é
ativado em ‘Tarefas’. Devemos selecionar primeiramente a Base, em seguida o
Centro e por último o Topo. 
Figura 53 – Quadro de Seleção para o utilitário de arraste.
 Por fim, basta selecionar o item ‘Criar sólido’ e em seguida ‘Ok’, bazinga!
Vide figura abaixo:
Figura 54 – Sólido extrudado com a interpolação dos referidos esboços.
Uma forma usual de observamos uma figura destas e fazendo a mesma
girar em uma velocidade adequada, isto pode ser realizado usando uma função
no menu ‘Ferramenta’: ‘Vista de mesa giratória’. Ao ativar esta função
podemos controla a velocidade de rotação do objeto.
Há muito mais sobre FreeCAD, este é apenas um texto introdutório,
leiam o Manual:
https://www.freecadweb.org/wiki/Manual
https://www.freecadweb.org/wiki/Manual
	INTRODUÇÃO ao CAD
	INSTALANDO o FreeCAD
	NOSSO PRIMEIRO DESENHO
	OPERAÇÕES de CONJUNTOS
	VETORES para REPETIÇÕES
	CAIXA de OVOS
	ENGRENAGEM
	PROCESSOS de EXTRUSÕES
	OPERAÇÕES de RESTRIÇÕES (SIMETRIA)
	PENTÁGONO
	TÚNEL
	EXTRUSÃO de CAMINHO
	UM CAMINHO GEOMÉTRICO
	INTERPOLAÇÃO DE SEÇÕES