FreeCADでBIM建築モデルを作成する

　同じ形のものを複数回複写するということはCADにはよくある操作であるが、FreeCADには、配列複写（Array）ツールがあり、格子状、円形、同心円上の複写が可能になっている。 　その他にも、パス複写とポイント複写もありいろいろなパターンに対応できる。 配列複写するオブジェクトを選択し、Arrayツールをクリックすると、Arrayオブジェクトができる。 配列複写で作成されるオブジェクトは、Arrayオブジェクトとしてひとつにまとまっているので個別に編集することはできない。 ダウングレードすれば面や線のデータに分解できるので、部分的に編集するときは分解する必要があるが、分解したものをArrayオブジェクトに戻すことはできない。 Arrayオブジェクトのプロパティを変更して、配列複写の条件を設定する。 ■配列複写Arrayの格子状配列（ortho） Typeをorthoに変更すると格子状配列になる。 XYZ方向の移動距離と、各列の個数を入力すると複写する。 FreeCADの格子状配列は強力で、XYZのそれぞれにさらにXYZの入力欄が付いている。 X方向について、指定したX、Y、Zの距離で指定回数だけ複写する。 さらにY方向、Z方向についても、X、Y、Zの距離で指定回数だけ複写する。 ■配列複写Arrayの円形配列（polar） Typeをpolarに変更すると円形配列になる。 複写して並べる数を入力する。 回転の中心は基準点(0,0)になるので、基準点とオブジェクトの距離が回転半径となる。 AxisRefereプロパティに回転の中心を指定する線をリンクすることで中心を変更することができる。 回転中心は、リンクした線の始点位置（placement）になる。回転の中心を指定しているだけで、その線が回転軸になるわけではない。 円形複写する方向は、軸線を作図した時の作業平面上にコピーを作成する。 軸を作図する時の作業平面が傾いていると、傾いた面に複写される。 ■配列複写Arrayの同心円状配列（circular） Typeをcircularに変更すると同心円状配列になる。 同心円数を入力する。 同心円の間隔を入力する。 円上のオブジェクトの間隔を入力する。 円の中心は基準点(0,0)になるが、Centerで入力した数値だけ同心円の中心を移動できる。 ■パス配列（Path）  

■線織面（RuledSurface）の使い方 線と線の間を結んで面を作成することは、モデリングでは重要な操作である。 FreeCADにはSurfaceワークベンチやCurvesワークベンチなどの曲面をモデリングできるツールもあるが、単純に線や面の間をつなぐ程度のモデリングであれば、Partワークベンチの線織面（RuledSurface）ツールを使う方が簡単である。 線織面とは直線を連続的に移動させたときにできる曲面と説明されるが、２つの線の間を直線で連続的に結んでできる曲面である。 線織面は２本の線を選択し、ツールをクリックすると面を作成する。 ・線は同一平面上でなくてもよい。（同一平面上ならただの平面になる。） ・線は連続線でも曲線でも構わない。ラセンのような3D曲線でも選択できる。 簡単に言えば、２つの立体的な線の間に面ができるだけである。 わかりやすいように立方体の面に作図して確認する。 線織面は、ソリッドのエッジの線も選択できる。 一番単純な例は、平面上の2本の線をつないで面にするパターンである。 実際のモデリングでも２本の直線の間に面を作って、加工して編集するパターンが多い。 線が3D空間でずれていても問題なくつながる。 直線と曲線、曲線と曲線でも面を作成できる。 連続線の場合は、一度に変換できない。連続線を構成する線をひとつずつ変換していく。 ラセンを使った例である。 3D曲線でも、複雑な形状でない限り面を作成できる。 建築の屋根の曲線も境界のラインが作図できれば、構成することができる。 完全に自由な曲面を作成するためには、Curvesワークベンチが必要になる。 ■FaceBinderでソリッドの面を抽出する 　FaceBinderはソリッドから面を作成するツールである。ソリッドの面を選択しツールをクリックするとFaceBinderオブジェクトができる。 　このツールが必要なひとつの理由は、FreeCADでは、ソリッドの面を分割できないことにある。 　一般的な3DCADでは、ソリッドの面に線を引いて面を分割すると別々の面になり、それぞれ別に押出しなどの操作ができる。 　ところがFreeCADでは、面上に線を引いても面が分割されることはない。パラメトリックモデラーであるFreeCADは、パラメーターで変形できない不整形なソリッドができないようにコントロール

断面や経路を使うことなく、モデルの面や線を直接押出すことの出来るツールがExtrudeとOffsetである。（トリムでも可能） ■Extrudeの使い方 Extrude（押出し）は、3Dソフトで立体を作成する時に最もよく使う機能であり、面を選択して押出しするだけなら、特に説明が必要なことはない。 FreeCADのExtrudeはオプションで押出し方向を変更できるので、いろいろな設定ができるが、基本は面を垂直方向に押出して立体を作成することに尽きる。 2Dの面または閉じたWire（sketchでも可）を選択し、Extrudeツールをクリックするとオプションが開く。 〇法線に沿って、〇エッジに沿って、〇カスタム方向が選択できる。 「法線に沿って」 は、面に垂直な方向でこれが標準設定である。 「エッジに沿って」 は、押出しの方向となる直線を指定する。 押出し長さを設定しなければ、エッジの長さで押出しする。 長さを入力すると、その設定が優先する。 「カスタム方向」 は絶対座標のXYZ方向の比率を設定する。 長さ は、順方向逆方向を一度に設定することもできる。 外側テーパ角度 を入力すると、押出す側面に傾斜をつけることができる。 この時、下の「ソリッドを作成」がOFFになっていると、上下の面が作成されない。 線や閉じていないWireも押出して面を作成することができるが、データ上はソリッドとして扱われるので、面を対象とするツールでは編集できない。 Extrudeで作成したオブジェクトは、2D図形がベースオブジェクトになっているので、プロパティではLengthしか変更できない。 もとの平面は、ベースオブジェクトのプロパティに戻って編集する。 上面（XY）に2000ｘ2000の長方形を作図し、Extrudeのオプションを確認する。 法線に沿っては、長さの順方向2000、逆方向1000とする。 エッジに沿っては、側面（ＸＺ）に作図したLineをリンクする。 「選択」をクリックし、作業ウインドウでLineを選択すると、Lineがリンクされる。 順方向を2000に変更する。 カスタムはX1000、Y2000、Z2000とし、順方向を2000としている。 最後に、外側テーパ角度で30度に設定する。 順方向を1000に設定する。 以上の設定を作業ウインドウで確認することができる。 ■オフセッ

■線（経路）に沿って押出しを作成するツール 　BIMワークベンチにある パイプ（Pipe） ツールと フレーム（Frame） ツール、Partワークベンチにある スイープ（Sweep） ツールは、2D図形を線（経路）に沿って押し出してソリッドを作成するツールであるが、少しずつ使い方が違っている。 また、 ロフト（Loft） ツールは、2D図形をつないでソリッドを作成するが、同じような形状を作成することができるので、ここでまとめて整理してみる。 各ツールの操作を練習する前に、ツールの違いについて確認しておく。 手摺などで必要になる門型のフレームで変形の違いを見てみる。 作業平面を側面（YZ)に移動して、２つの門型と、ひとつの傾いた門型を作図する。 作業平面を上面に戻して、横に２回コピーしてそれぞれのツールの検討をする。 上面（XY）に、押出す断面を作図する。一番上の列はパイプツールなので、断面を使用しない。 断面は意図的に中心と線の位置をずらしてある。 中央では断面と線が離れている場合を検証する。 一番上の   パイプ は、線を選択しパイプツールをクリックすると、パイプに変換するので、断面を作成する必要はない。パイプ径は標準50であるが、わかりやすいように300に変更している。 コーナー部分は連結処理されて滑らかにつながっている。 傾いた線に対しては断面が線に垂直になるように移動してから押出すので、端点の面が傾いている。 中央はBIMの   フレーム で、経路の線と断面をまとめて選択し、フレームツールをクリックすると、断面を線に沿って押出す。 断面が作図されている位置に関係なく、断面の中心と経路の線を位置合わせして、経路の場所で押出している。コーナー部分の連結処理はないので、各部材が重なっている。 斜めの線に対しては、パイプと同じように線に垂直に断面を合わせてから押出しているので、端点の面が傾いている。 一番下が、Partワークベンチの   スイープ を使う場合である。断面を選択し、経路の線を指定して押出しする。断面の位置はそのままで、経路の方向に沿って押出しする。断面と経路が離れていても、断面の位置を優先する。 傾いた線に対しても、断面の方向はそのままで経路の線の方向に押出すので、端点で断面の向きが変わることはない。 ■連続線（ポリライン・Wire）のプロパティ パ