Auch auf dem RasPi lassen sich ansprechende 3D-Modelle erstellen, die als Basis für 3D-Drucke dienen. Die Grundlage stellt dabei die populäre Open-Source-Software FreeCAD.
FreeCAD ist eines der bekanntesten freien CAD-Programme. Die Abkürzung CAD steht für Computer-aided Design, frei ins Deutsche übersetzt also für rechnergestütztes Konstruieren. Hier geht es oft um den Entwurf eines 3D-Modells für ein technisches Bauteil. Vor wenigen Jahren noch lief ein Mechaniker mit dem Ergebnis des Designs in die Werkstatt und fertigte das Bauteil mithilfe komplizierter Maschinen von Hand. Heute lassen sich beliebige Bauteile auf dem heimischen 3D-Drucker ohne viel Aufwand selbst erstellen. Die Grundlage dafür bildet immer ein 3D-Modell.
Die Open-Source-Software FreeCAD laden Sie von der Homepage des Projekts [1] herunter. Sie steht dort für die üblichen Betriebssysteme wie Linux, Windows und MacOS bereit. Prinzipiell lässt sich FreeCAD auf so gut wie jedem System verwenden, sofern man es aus den Sourcen selbst baut.
Aufbau
Diese Beschreibung verwendet als Hardware-Grundlage einen RasPi 4 mit 4 GByte RAM. Darauf installieren Sie zunächst das aktuelle Raspberry**Pi**OS (32-bit) with desktop and recommended software von der Download-Seite des Raspberry-Pi-Projekts [2].
Als Nächstes installieren Sie FreeCAD aus den Quellen. Das lässt sich nicht umgehen, da die aktuell vorliegende Version aus dem Paketmanager nicht richtig funktioniert. Das Bauen auf dem Raspberry Pi dauert etwa 95 Minuten. Planen Sie also eine ausgiebige Pause ein, bevor sie Make ausführen. Die Kommandos für die Installation aus den Sourcen zeigt Listing 1, das Sie auch im Download-Bereich zu diesem Artikel finden.
Listing 1
FreeCAD installieren
$ sudo apt update $ sudo apt upgrade $ sudo apt install cmake build-essential libtool lsb-release swig libboost-dev libboost-date-time-dev libboost-filesystem-dev libboost-graph-dev libboost-iostreams-dev libboost-program-options-dev libboost-python-dev libboost-regex-dev libboost-serialization-dev libboost-signals-dev libboost-thread-dev libcoin-dev libeigen3-dev libgts-bin libgts-dev libkdtree++-dev libmedc-dev libopencv-dev libproj-dev libvtk6-dev libx11-dev libxerces-c-dev libzipios++-dev qt4-dev-tools libqt4-dev libqt4-opengl-dev libqtwebkit-dev libshiboken-dev libpyside-dev pyside-tools python-dev python-matplotlib python-pivy python-ply python-pyside libocct*-dev occt-draw libsimage-dev doxygen libcoin-doc dh-exec libspnav-dev $ wget https://github.com/FreeCAD/FreeCAD/archive/0.18.4.zip $ unzip 0.18.4.zip $ rm 0.18.4.zip $ mkdir freecad-build $ cd freecad-build $ cmake -DPYTHON_EXECUTABLE=/usr/bin/python2.7 -DPYTHON_INCLUDE_DIR=/usr/include/python2.7 -DPYTHON_LIBRARY=/usr/lib/arm-linux-gnueabihf/libpython2.7.so -DPYTHON_PACKAGES_PATH=/usr/local/lib/python2.7/dist-packages/ ../FreeCAD-0.18.4/ $ time make -j4
Mit dem Make-Parameter -j geben Sie an, wie viele parallele Kompilierungsjobs das Programm startet. Ein alter Entwickleraberglaube sagt zwar, dass man pro CPU nur einen Job laufen lassen soll; ein Versuch, den Parameter auf -j8 zu setzen, ergab aber tatsächlich eine um 30 Sekunden kürzere Bauzeit als mit -j4. Das vorangestellte Unix-Kommando time gibt Auskunft darüber, wie lange das Kompilieren von FreeCAD dauert.
Nach dem Abschluss der Installation starten Sie FreeCAD. Wechseln Sie dazu in den Ordner ~/freecad-build/bin/ und führen Sie dort das Kommando ./FreeCAD aus. Das Starten von Kommandozeile bietet den Vorteil, dass Sie die Ausgaben des Programms sehen, die im Fall eines Fehlers hilfreiche Informationen liefern.
Nach dem Start von FreeCAD befinden Sie sich auf der Start-Workbench, die mehrere Reiter umfasst. Besonders wichtig ist hier das Tab Hilfe, das Sie direkt ins FreeCAD-Wiki führt. Das Wiki enthält sowohl für Anfänger als auch für fortgeschrittene Benutzer die passenden Artikel. Bei Fragen dient es entsprechend immer als erster Anlaufpunkt.
Eine zentrale Eigenschaft von FreeCAD sind die unterschiedlichen Workbenches, die mit ihren Funktionen bestimmte Anwendungsfälle abdecken. Der Workbench Selector erleichtert den Wechsel (Abbildung 1).
Abbildung 1: Der Workbench Selector dient als elementarer Funktionsbaustein von FreeCAD, hier in ausgeklappter Form.
Erste Schritte
Um sich mit dem grundsätzlichen Bedienkonzept der Software vertraut zu machen, erzeugen Sie zuerst einen Würfel. Wechseln Sie dazu mit dem Workbench Selektor in den Abschnitt Start und klicken Sie darin unter Dokumente auf Neu…. Danach wechseln Sie auf die Workbench Part und wählen aus der neuen Ansicht einen Würfel aus (Abbildung 2).
Abbildung 2: Das Erstellen eines Würfels gestaltet sich noch vergleichsweise einfach.
Um den Kubus im Raum zu drehen, halten Sie die Umschalttaste zusammen mit der rechten Maustaste gedrückt. Mit dem Mausrad zoomen Sie den Würfel größer oder kleiner. Um ihn im Raum zu verschieben, drücken Sie [Strg] in Verbindung mit der rechten Maustaste.
Wenn Sie mit dem Mauszeiger eine der Flächen berühren, ändert sich deren Farbe zu Gelb. Klicken Sie nun eine Fläche an, erscheint sie grün und signalisiert damit Ihre Anwahl. Um mehrere Flächen zu markieren, halten Sie [Strg] gedrückt. Wir zeigen später, welche Operationen sich auf die angewählten Flächen anwenden lassen. So viel vorweg: Fast alle Veränderungen am Modell benötigen eine Fläche als Ausgangspunkt. Ein weiteres sehr nützliches Hilfsmittel ist Abstand Messen (stilisiertes Lineal), mit dem Sie den Abstand von zwei Punkten im Modell ermitteln.
Üben Sie diese Grundfunktionen ein wenig. Es hilft Ihnen später ungemein, wenn Sie das Modell bewegen können, ohne viel nachzudenken. Sollten Sie einmal die Übersicht im Modell verlieren, hilft ein Klick auf das Icon Inhalt auf Bildschirmgröße anpassen (Lupen-Symbol). Rechts daneben befinden sich sieben weitere Icons, mit denen Sie bestimmen, von welcher Seite Sie auf das Modell sehen möchten.
