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Useremo i disegni 2D DWG come base per costruire il nostro modello. Quindi la prima cosa da fare è prelevare il file DWG, scompattarlo e aprirlo all’interno di un’applicazione dwg quale DraftSight. In alternativa, è possibile convertirlo in DXF con una utility free come Teigha File Converter. Se avete Teigha converter installato (e il suo percorso è definito nelle impostazioni delle preferenze di Arch), FreeCAD è in grado di importare direttamente i file DWG. Siccome questi file possono essere di cattiva qualità e molto pesanti, di solito è meglio aprirli prima con un’applicazione CAD 2D e fare un po’ di pulizia.

L’importatore DXF (che si occupa anche dei file DWG, siccome quando si importano i file DWG, essi sono semplicemente convertiti prima in DXF ), raggruppa gli oggetti importati dai layer. In FreeCAD non ci sono i layer, ma ci sono i gruppi. I gruppi offrono un modo simile per organizzare gli oggetti dei file, ma non hanno delle proprietà specifiche che applicano al loro contenuto, come fanno i layer di AutoCAD. I gruppi possono essere annidati all’interno di altri gruppi, il che è molto comodo. La prima cosa che potremmo voler fare qui, è quella di creare un nuovo gruppo nella vista albero, allora fare clic destro sull’icona del documento, aggiungere un gruppo, fare clic destro su di esso, rinominarlo “base 2D plans” e poi trascinarvi dentro tutti gli altri oggetti.

Costruire i muri

Come la maggior parte degli oggetti Arch, i muri possono essere costruiti su una grande varietà di altri oggetti: linee, contorni (polilinee), schizzi, facce o solidi (o anche su nulla, nel qual caso essi sono definiti da altezza, larghezza e lunghezza). La geometria della parete risultante dipende dalla geometria di base, e dalle proprietà definite, quali la larghezza e l’altezza. Come si può immaginare, un muro basato su una linea usa questa linea come sua linea di allineamento, mentre un muro basato su una faccia usa tale faccia come sua impronta di base, e un muro basato su un solido adotta semplicemente la forma di tale solido. Questo permette a qualsiasi forma immaginabile di diventare un muro.

In FreeCAD sono possibili diverse strategie per costruire un muro. Si potrebbe pensare di costruire un intero “piano” con sketcher, e poi costruire su di esso un solo, grande, oggetto muro. Questa tecnica funziona, ma a tutte le pareti del progetto sarebbe assegnato lo stesso spessore. In alternativa, è possibile costruire tutte le porzioni di muro basate su segmenti distinti.

Avremmo anche potuto costruire i muri partendo da zero. Se si preme il pulsante Muro con nessun oggetto selezionato, si possono scegliere due punti sullo schermo per disegnare un muro. Ma in realtà, lo strumento muro disegna comunque una linea e poi vi costruisce sopra un muro.

 

 

Elevare la struttura

Gli oggetti Struttura si comportano più o meno come le pareti, ma non sono fatti per seguire una linea di base. Preferiscono lavorare su un profilo che viene estruso (lungo un contorno o anche no). Qualsiasi oggetto piatto può essere usato come profilo di una struttura, con un solo requisito: deve costituire una forma chiusa.

 

Creare i tetti

Ora, per completare la struttura, rimangono da creare il tetto e le piccole solette interne. Ancora una volta, il modo più semplice è quello di disegnare i loro profili sulla parte superiore della sezione, con lo strumento Polilinea.

 

Quando tutti sono al loro posto, basta usare lo strumento Estendi per estruderli, poi convertirli in oggetti Struttura.

 

 

 

 

 

 

 

Porte e finestre

 

Gli oggetti Finestra funzionano così: Si basano su un disegno 2D, qualsiasi oggetto 2D, ma preferibilmente uno schizzo, che contiene dei contorni chiusi, delle polilinee. Questi contorni definiscono le diverse parti della finestra: telai esterni, telai interni, pannelli di vetro, pannelli solidi, ecc. Gli oggetti finestra hanno quindi una struttura che memorizza cosa si deve fare con ciascuno di questi contorni: estruderli, posizionarli ad una certa distanza, ecc. Infine, una finestra può essere inserita in un oggetto ospite, come una parete o struttura, e crea automaticamente una apertura. Tale apertura è calcolata estrudendo il contorno più grande presente nel disegno 2D.

In FreeCAD, ci sono due modi per creare tali oggetti: utilizzando un modello predefinito, o creando da zero il disegno della finestra. Qui vedremo entrambi i metodi. Ma ricordate che il metodo del modello predefinito non fa altro che creare, per voi, il disegno dell’oggetto e definire le estrusioni necessarie.

Usare un modello predefinito

Quando si preme lo strumento Finestra con nessun oggetto selezionato, siete invitati a scegliere un disegno 2D, o ad utilizzare uno dei preset. Usiamo il preset “Simple Door” per posizionare la porta d’ingresso principale del nostro modello. Dategli una larghezza di 1 m, una altezza di 2.45m, uno spessore W1 di 0,15 m, e lasciate gli altri parametri a 0.05m. Quindi fate clic nell’angolo in basso a sinistra del muro, e vedrete che viene creata la nuova porta:

 

Noterete che la nuova porta non appare nella vista ad albero. Questo perché, agganciandola ad un muro, abbiamo indicato che esso è il suo oggetto ospite. Di conseguenza, è stata “inghiottita” dal muro. Ma cliccando con il tasto destro sul muro -> Vai alla selezione la troverete nell’albero.

In questo caso, dato che la finestra non viene inserita in nessun muro (l’apertura c’era già), tanto vale svincolarla dal muro ospite. Questo viene fatto eseguendo un doppio clic sul muro ospite nella vista ad albero per entrare nella modalità di modifica. Lì si vede la finestra nel suo gruppo “sottrazioni”. Basta selezionarla, premere il pulsante “Rimuovi elemento” e poi “OK”. La nostra finestra è stato rimosso dal suo muro host, e si trova nella parte inferiore della struttura ad albero.

A sinistra abbiamo una seconda porta, esattamente come questa. Invece di creare una nuova porta da zero, abbiamo due modi per fare una copia della precedente: usando lo strumento Sposta, con il tasto ALT premuto, che, come già sapete, copia un oggetto anziché spostarlo, oppure, meglio ancora, possiamo usare lo strumento Clona. Lo strumento clona produce un “clone” di un oggetto selezionato, che è possibile spostare, ma che mantiene la forma dell’oggetto originale. Se l’oggetto originale cambia, cambia anche il clone.

Quindi ora tutto quello che dobbiamo fare è selezionare la porta, premere il tasto Clona, poi spostare il clone nella posizione corretta con lo strumento Sposta.

Organizzare il modello

Ora sarebbe un buon momento per fare un po’ di pulizia. Dato che abbiamo già due finestre, è bene fare un po’ di pulizia nella vista ad albero: creare un nuovo gruppo, rinominarlo “finestre”, e trascinare in esso le 2 finestre. Vi consiglio di separare in questo modo anche altri elementi, come i muri e le strutture. Dato che è anche possibile creare gruppi annidati, è possibile una ulteriore organizzazione, ad esempio inserendo tutti gli elementi che formano il tetto in un gruppo separato, in questo modo è facile attivarlo o disattivarlo (commutando un gruppo da visibile a invisibile, o viceversa, si applica la stessa azione a tutto il suo contenuto).

L’ambiente Arch ha alcuni strumenti aggiuntivi per organizzare il modello: Sito, Edificio e Piano. Quei tre oggetti sono basati sul gruppo standard di FreeCAD , quindi si comportano esattamente come i gruppi, ma hanno alcune proprietà aggiuntive. Ad esempio, il Piano ha la capacità di impostare e gestire l’altezza dei muri e delle strutture contenute, e quando viene spostato, vengono spostati anche tutti i contenuti.

Qui, dal momento che abbiamo solo un edificio con solo un piano (e mezzo), non vi è alcuna reale necessità di utilizzare tali oggetti, quindi ci bastano i gruppi semplici.

 

Creare delle finestre personalizzate

Come ho spiegato in precedenza, gli oggetti Finestra sono creati da disegni 2D di elementi chiusi (contorni (polilinee), cerchi, rettangoli, nulla). Dal momento che gli oggetti Draft non possono gestire più di uno di questi elementi, lo strumento preferito per disegnare le sagome delle finestre è Sketcher. Purtroppo, con l’ambiente Sketcher, non è possibile lo snap agli oggetti esterni come si fa con nell’ambiente Draft, cosa che qui sarebbe utile dato che i nostri prospetti sono già disegnati. Fortunatamente, esiste uno strumento per convertire gli oggetti Draft in uno schizzi: lo strumento Converti Draft in Sketch.

Cominciamo con la costruzione nostro primo disegno della finestra. L’ho disegnato sul prospetto, utilizzando vari rettangoli: uno per la sagoma esterna, e 4 per le sagome interne. Mi sono fermato davanti alla porta, perché, ricordate, la nostra porta ha già un telaio posizionato:

 

Quindi, selezionare tutti i rettangoli, e premere il pulsante Converti Draft in Sketch (ed eliminare i rettangoli, perché, per precauzione, questo strumento non elimina gli oggetti originali). Poi, con il nuovo schizzo selezionato, premere lo strumento Finestra:

 

Lo strumento riconosce che il disegno ha un contorno esterno e diversi contorni interni, e propone automaticamente una configurazione predefinita: Una intelaiatura prodotta sottraendo i contorni interni da quello esterno e estrusi per 1m. Cambiamo queste impostazioni, entrando nella modalità di modifica della finestra, facendo doppio clic su di essa nella vista ad albero:

Vedete il componente “Default”, che è stato creato automaticamente dallo strumento Finestra, che utilizza i 5 contorni (sempre sottraendo tutti gli altri dal più grande), e che ha un valore di estrusione di 1. Cambiamo il valore di estrusione a 0.1, per abbinarlo a quello che abbiamo usato per le porte.

 

Suppongo che ora avete capito la potenza di questo sistema: è possibile qualsiasi combinazione di telai e pannelli di qualsiasi forma. Quello che è possibile disegnare in 2D, può esistere come un oggetto solido 3D valido.

 

Modificare le finestre

Abbiamo già visto come costruire e aggiornare i componenti della finestra, tramite la modalità di modifica della finestra, ma possiamo anche modificare il disegno a loro sottostante. Le finestre preimpostate non sono diverse da quelle personalizzate, ma semplicemente lo strumento Finestra ha creato al nostro posto il disegno sottostante. Selezionare l’oggetto door (l’originale, non la copia, ricordiamoci che abbiamo fatto un clone), ed espanderlo nella vista ad albero. Ecco il nostro schizzo. Fare doppio clic su di esso per entrare in modalità di modifica.

L’ambiente Schizzo è uno strumento estremamente potente. Non ha alcune delle comodità di Draft, come l’ancoraggio o il piano di lavoro, ma ha molti altri vantaggi. In FreeCAD si utilizza di frequente uno o l’altro a seconda delle necessità. La caratteristica più importante di Sketcher sono vincoli. I vincoli consentono di correggere automaticamente la posizione di alcuni elementi rispetto ad altri. Ad esempio, è possibile forzare un segmento a essere sempre in verticale, o a essere sempre ad una determinata distanza da un altro.

 

 

 

 

Output

Dopo tutto il duro lavoro che abbiamo fatto per costruire questo modello, arriva la ricompensa: cosa possiamo fare con esso? Fondamentalmente, questo è il grande vantaggio di lavorare con BIM, tutte le nostre esigenze architettoniche tradizionali, come disegni i 2D (piante, sezioni, ecc), rendering e calcoli (determinare le quantità, ecc) possono essere estratte dal modello. E, meglio ancora, possono essere rigenerate ogni volta che il modello cambia. Vi mostrerò qui come ottenere questi diversi documenti.

Preparativi

Prima di iniziare ad esportare delle cose, è interessante fare una considerazione: come si è visto, il nostro modello sta diventando sempre più complesso, con un sacco di relazioni tra gli oggetti. Questo può rendere gravose le successive operazioni di calcolo, come, ad esempio, sezionare il modello. Un modo rapido per “semplificare” magicamente in modo drastico il modello è quello di rimuovere tutta questa complessità, esportandolo nel formato STEP. Tale formato conserva tutta la geometria, ma scarta tutte le relazioni e le costruzioni parametriche, salvaguardando solo la forma finale. Quando si reimporta il file STEP in FreeCAD, si ottiene un modello che non contiene alcuna relazione, e un file di dimensioni molto più piccole. Pensatelo come un file di “output”, che è possibile rigenerare in qualsiasi momento dal file “master”:

 

Esportazione in IFC e altre applicazioni

Una delle cose veramente fondamentali che sono necessarie quando si lavora con BIM è quella di essere in grado di importare ed esportare i fileIFC. In FreeCAD, questo è ancora un work in progress. Il formato IFC è già supportato, e l’importazione di file IFC è già abbastanza affidabile. L’esportazione è ancora in fase sperimentale e attualmente ha molti limiti. Tuttavia, le cose stanno migliorando e speriamo di ottenere molto presto anche una corretta esportazione IFC.

IFC export richiede solo una minima configurazione dopo aver installato le librerie software necessarie. Semplicemente si deve ricreare la struttura dell’edificio, che è necessaria in tutti i file IFC, aggiungendo al proprio file un Edificio e poi un Piano, quindi spostando in esso tutti i gruppi di oggetti che compongono il modello. Stare attenti a non inserire la geometria di costruzione (tutta la roba 2D che abbiamo disegnato) per evitare di appesantire inutilmente il file IFC.

Un’altra cosa da impostare, è quello di verificare la proprietà “Role” degli elementi strutturali. Poiché IFC ha alcun elemento strutturale di tipo “generic”​​, come FreeCAD, bisogna assegnare loro dei ruoli (colonna, trave, ecc ..) in modo che l’esportatore sappia quale elemento deve creare nel file IFC.

In questo caso, ci serve il nostro sistema architettonico complesso, in modo che l’esportatore IFC possa sapere se un oggetto deve essere esportato come un muro o una colonna, quindi usiamo il nostro modello “master”, e non il modello “output”.

Fatto questo, è sufficiente selezionare l’oggetto edificio, e scegliere il formato “Industry Foundation Classes”. L’esportazione in applicazioni non-BIM, come Sketchup è anche facile in quanto sono disponibili diversi formati di esportazione, come Collada, STEP, IGES o OBJ.

Rendering

FreeCAD dispone anche di un modulo di rendering, che è il modulo Raytracing. Questo ambiente di lavoro attualmente supporta due motori di rendering, PovRay e LuxRender. Poiché FreeCAD non è progettato per il rendering delle immagini, le caratteristiche che l’ambiente Raytracing vi offre sono un po’ limitate. La sequenza migliore di azioni quando si vuole fare rendering corretto, è quello di esportare il modello in un formato basato su maglia, come OBJ o STL, e aprirlo in un’applicazione più adatta al rendering, come blender.

 

Per un rendering veloce, l’ambiente Raytracing può già fare un buon lavoro, con il vantaggio di essere molto facile da impostare, grazie al suo sistema di modelli. Questo è un rendering del nostro modello realizzato interamente all’interno FreeCAD, con il motore Luxrender, utilizzando il modello “indoor”.

 

L’ambiente Raytracing offre ancora un controllo molto limitato sui materiali, ma nei modelli sono definiti l’illuminazione e gli ambienti che possono essere completamente personalizzati.

Disegni 2D

Certamente l’uso più importante di BIM è quello per produrre automaticamente i disegni 2D . In FreeCAD questo viene fatto con lo strumento Piano di sezione. Questo strumento consente di posizionare nella vista 3D un oggetto “piano di sezione” orientabile per produrre piante, sezioni e prospetti. I piani di sezione devono sapere quali oggetti devono considerare, quindi dopo averne creato uno, è necessario aggiungergli degli oggetti ad essa con lo strumento Aggiungi. È possibile aggiungere singoli oggetti, o, più comodamente, un gruppo, un piano o un intero edificio. Questo permette di cambiare facilmente la portata di un certo piano di sezione, aggiungendo o rimuovendo gli oggetti a/da quel gruppo. Qualsiasi modifica a questi oggetti si riflette nelle viste prodotte dal piano di sezione.

Il piano di sezione produce automaticamente le viste in sezione degli oggetti che interseca. Per produrre viste, invece di sezioni, basta posizionare il piano di sezione al di fuori degli oggetti.

 

I piani di sezione possono produrre due cose diverse: oggetti shape, che convivono nello stesso documento come il modello 3D, oppure viste fatte per essere utilizzate in un foglio di disegno prodotto dall’ambiente Drawing. Ognuno di questi si comporta in modo diverso, e ha i suoi vantaggi.

Viste Shape, Viste 2D

Questo output viene prodotto utilizzando lo strumento Vista 2D con un piano di sezione selezionato. Si produce una vista 2D del modello direttamente nello spazio 3D. Il vantaggio principale è che si può lavorare su queste viste con gli strumenti di Draft (o qualsiasi altro strumento standard di FreeCAD), in modo da poter aggiungere testi, dimensioni, simboli, ecc: