【FreeCAD初心者ガイド】Curvesワークベンチで自由曲面へパンチングパターンを作成する
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2023/09/30
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Curvesワークベンチは「アドオンマネージャ」からインストールすることが可能です。トップのメニューバーより、[ツール] > [Addon Manager]から、Curves workbenchを選択します。ページ右上の[インストール]ボタンを押すとインストールが始まります。再起動すると、Curvesワークベンチが利用可能になります。Curvesワークベンチには見ての通り、いろいろなツールが使えるようになっています。どれを使えばよいか目移りしそうですが、以降で紹介するように、ほぼSketch-on-Surfaceツールをメインで利用する場合がほとんどかもしれません。奥の深いワークベンチですので、他のツールの利用法を徹底的に理解されたい方は、公式のドキュメントを読み込んでみましょう。参考｜Curves Workbench
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ここからは「Curvesワークベンチ」の基本と、ちょっとした応用として円筒形状にパンチ穴パターンをつける方法を紹介してみます。使い方の基本 〜 Sketch-on-Surfaceツールを理解する
Curvesワークベンチでもっとも利用頻度が高いツールが「Sketch-on-Surface」です。とりあえずこれがどのようなツールかとざっと説明します。とりあえずPartワークベンチに移り、基本図形でどれを選んでも良いのですが、ここでは例えば単純な円錐を追加します。次にCurvesワークベンチに移り、パスを巻き付けたい先のサーフェスを選択して、[Surfaces] > [Sketch on surface]か、ツールセットにあるアイコンをを選択します。では生成されたボディ以下に配置されたMapped Sketchを開いてみます。自動でセットされたスケッチは、XY平面に置かれた矩形で表現されています。この矩形内の範囲で、追加で描いたスケッチがUVテクスチャ面として、選択した図形へとマッピング投影されるようになります。ものは試しで、適当に直線を描いてみます。Mapped Sketchが修正されると、Sketch_On_Surfaceボディに描画した図形のマッピング処理が開始します。問題が無い場合、指定した曲面に図形がピッタリ張り付きました。なお、設定したUV曲面は、U軸方向/V軸方向や、面の裏表をどちらに取るかなど自由に設定が変えられます。パンチングホールパターンをつける
もう少し応用を考えてみましょう。Curvesワークベンチの真骨頂は、自由曲面に対して、文字などの複雑な形状にも対応できる点にあります。再びPartワークベンチから、今度は厚み1mmの適当なサイズの円筒形状を作成します。Curvesワークベンチから、内側の円筒にSketch-on-Surfaceを適用します。生成されたUV面のスケッチを見ると、以下のようになっています。画面、長い方の辺が円筒の巻き付き方向、短い方が高さ方向のようです。次にDraftワークベンチで作業したいのですが、Sketchワークベンチと併用した作業ができないので、DraftワークベンチでもUV面の範囲が見えるような枠を作ります。Draftワークベンチに移って、適当に矩形を描きます。この矩形にSketchワークベンチから読み取ったUVマッピング範囲の諸元(幅、高さ、原点)を読み取って、そのまま重なるようにこの図形に大きさを修正します。この四角の範囲でDraftワークベンチ中での補助線として利用します。次に一つのホール穴の形状を円で描きます。この円にArrayツールを適用します。とりあえずここでは高さ方向(y方向)へ枠に詰めれるだけ複製します。この複製をさらにArrayツールで複製します。同じように円筒巻き付け方向(x方向)へ枠に詰めれるだけ複製します。これでパンチングホールパターンが出来たのですが、図形の数が多いので、対象のSketch_On_Surfaceボディに図形をリンクさせてしまうと、即時重いマッピング処理が始まってしまいます。そこで計算が始まる前に、余計な再計算をさせないように、先にソリッド化の設定を済ませておきましょう。まずはFill Faces: trueでラインだった円を閉じて面にします。次に、1mm幅の円筒の内面を基準として、Offset: -1.0で円筒外面にあたる位置まで下げます。そこからThicknessで円筒よりも厚み(1.0mm以上)をつけるためひとまずThickness: 2.0を指定します。設定が終わったら、マッピング図形をSketch_On_Surfaceボディにリンクさせます。Sketch_On_Surfaceボディのプロパティから、[Extra Objects]を開いて、パターンニングしたい図形をリンクさせてみます。細かく複雑なパターンほど曲面に貼り付ける際の計算に負荷がかかります。場合によってはしょぼいスペックのPCだと、かなり時間がかかるかもしれません。あまりにも時間がかかったり、負荷が大きすぎて計算が終わらないようなら、パターンをいくつかに分割しながら実行してみてください。処理が上手く行ったら、カット図形のソリッド化が成功しました。では仕上げに、円筒からソリッド化したパンチングパターンを減算してみます。Partワークベンチから図形カットツールを、円筒とカット図形で適用させます。こちらも減算するパートが多いので、処理完了までにかなりの時間がかかるかもしれません。上手く処理が完了したら、円筒にパンチングホールパターンを生成させることができました。こういった図形はやはりCurvesワークベンチでしか作るのは難しいため、何かと頼りになるツールセットです。
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今回はCurvesワークベンチの導入から、その基本的な使い方を紹介させていただきました。見ての通り、自由曲面に図形を貼り付けることに特化したワークベンチですので、アイデア次第で応用の幅もかなり考えられることでしょう。またどこかの機会があれば、Curvesワークベンチの利用例も紹介していきたいと思います。
