3Dモデリング入門13 Part WB サーフェイスを線織面で作る 3Dオフセットで押出しする

　今回説明するFacebinderや線織面、3Dオフセットは、PartワークベンチでFace（面）を操作するツールです。PartDesignワークベンチでは使えません。PartDesignのモデルはソリッドという制限があるので、面を扱うことができないからです。

　ソリッドから面を抽出するツールとして、前回Facebinderツールを使いました。Facebinderは、ソリッドの面を選択し、ひとつのサーフェイスオブジェクトを作成します。

　ソリッドの特別な面だけを取り出して操作したいときに、ソリッドにリンクしたFacebinderオブジェクト（Face）を作成できるので、パラメトリック変形に対応します。

　FacebinderツールはDraftワークベンチに入っていますが、ソリッドから面を抽出するツールなので、Partワークベンチにある方が便利です。

　サーフェイスオブジェクトは面で構成されたオブジェクトです。ソリッドのように内部が詰まったモデルではないので、表面が閉じていても切断すると内部は空洞になります。

　FreeCADでは、サーフェイスオブジェクトを作成するワークベンチは、他にもSurfaceとCurvesワークベンチがあって自由曲面にも対応しています。

　Partワークベンチには、線を直線でつないで面を作成できる線織面（RuledSurface）ツールがあります。直線や曲線を組み合わせて立体的な面を作成することができます。

　Facebinderや線織面の特徴と操作方法については、操作ガイド11　3D：線織面、FaceBinderで面を作る　にまとめているので、そちらの記事を参照してください。

■線織面（RuledSurface）

線織面は、２本の線の間にサーフェイス（面）を作成する最も効果的な方法です。境界となる線を２本選択し、線織面（RuledSurface）ツールをクリックするだけです。

面の形状は、線の種類と位置関係によって決定するので、オプションで調整することはできません。

※３本以上の線を使ってサーフェイスを作成するには、次回以降説明するロフトやスイープというツールを使いますが、操作方法が少し複雑です。

単純な形であれば、線織面を使う方が簡単です。

線織面でサーフェイスを作成する方法をいくつか試してみます。

1）Partワークベンチに移動します。

2）境界となる線を作成するために、プリミティブで直方体を作成します。

3）直方体の面にラインツール（ショートカットLI）で、対角線を作図します。（コーナーを端点スナップ）

　反対側の面にも対角線を作図します。

4）直方体を非表示にすると、Lineが２本できているので、まとめて選択して線織面ツールをクリックします。

5）これだけで、直線間にシェルの面ができます。

6）3Dミラーツールで、鏡像面をXZ平面、YZ平面にして複写し、合成すれば複雑な形状も作成できます。

1）直方体の片方の面の上辺に直線を作図します。

　反対側の面には対角線を作図します。

2）直方体を非表示にすると、Lineが２本できているので、まとめて選択して線織面ツールをクリックします。

3）直線間にシェルの面ができます。

4）3Dミラーツールで、鏡像面をXZ平面、YZ平面にして複写し、合成すれば複雑な形状も作成できます。

■傾いた境界線の作り方

シェル構造をモデリングするには、傾いた境界線を作成することが必要なときもあります。

3Dのモデリングで難しいことのひとつが、作業平面を傾けたり、位置合わせすることです。

・寸法が決まっているなら、線を作図してから移動回転します。

・作業平面（working plane proxy）を作成し、移動回転して傾けてから作図することもできます。

・ガイドとなる立方体を作成し、これを移動回転し、その面にSketcherで作図します。普通のオブジェクトを扱うのと同じように操作できるので比較的簡単です。

ここで、傾いた面を使って線織面を作成してみます。

1）Partワークベンチに移動します。

2）プリミティブで立方体を2つ作成します。（位置は移動しない。）

3）片方の立方体を選択し、Placementの配置オプションで、回転の軸をXに変更し、角度を30に変更します。

4）傾けた面を選択し、sketch作成アイコンをクリックしてSketcherに移動します。

5）Sketcherで、境界線を作図します。

※別の方法としては、

（1）面を選択し、WPセレクターをクリック（ショートカットWPでも可）して、作業平面を移動します。

（2）さらに、面を選択しない状態でWPセレクターをクリックして、作業平面の選択オプションを出します。

（3）下の方の「中央に表示」をクリックすると、作業平面が正面から表示されるので、Draftのツールで作図します。

　作業ウインドウでの表示方向やスナップが不自然なことがあり、使いづらい方法です。

　作業面を正面から見るツールとしては、BIMワークベンチにWorking Plane View（ショートカット9）がありますが、他のワークベンチでは有効になっていません。BIMワークベンチで作業を進めるなら、この方法も使えます。

6）他方の立方体の面を選択し、Sketcherで境界線を作図します。

7）立方体を非表示にすると、Sketchが2つできているので、まとめて選択して線織面ツールをクリックします。

8）スケッチの間にシェルの面ができます。

9）3Dミラーツールで複写し、合成します。

■3Dオフセットで3D形状を押出しする

　Facebinderで複数の面を抽出した場合や線織面で作成したオブジェクトは、立体的な面で構成されています。他にもロフトツールで線を立体化した場合や、Extrudeで曲線を押出した場合なども、単一の平面にはなっていません。

　押出しツールのExtrudeは、2D図形を法線方向など一方向に押出すツールなので、複数の方向の違う面で構成されたサーフェイスや曲面を押出すことはできません。

　3D形状の押出しに使えるツールは、3Dオフセットツールがあります。

　2Dのオフセットは、線から指定距離のところに同種の線を作図するツールですが、3Dオフセットも、面から指定距離のところに面を作成するツールです。

1）プリミティブで立方体を作成して、3Dオフセットツールをクリックします。

2）ソリッドを選択すると、表面のすべての面をオフセットします。

面をオフセットした後で、接合部をオプションで調整します。

・データタブのオプションは、オフセットは距離を入力します。

・モードは、スキン/パイプ/右綴じ

　スキンのままとします。

・接合の種類は、円弧/正接/共通集合　

　円弧は接合部を円弧でつなぎます。

　正接は、動作不明。

　共通集合は、面を交点まで延長します。

　□共通集合、自己交差、オフセットを埋めるはサーフェイスをオフセットしたときのオプションです。

3）接合の種類を共通集合に変更すると、コーナー部が円弧から直線に変わります。

つぎに、立方体から面をFacebinderで抽出し、3Dオフセットしてみます。

1）立方体の複数の面を選択しFacebinderで抽出します。

2）Facebinderを選択し、3Dオフセットをクリックします。

コーナー部円弧のオフセットができます。

オプションで、□オフセットを埋めるをONにしてもコーナー部が円弧のときは埋めることができません。

接合の種類を共通集合にします。

□オフセットを埋めるをON

□共通集合をON

共通集合はOFFでも、ほとんどの場合埋めることが可能ですが、うまくいかないときはONにして試してください。

以上で、オフセットの隙間を埋めることができます。

円弧や、スプライン曲線、連続線、多角形をExtrudeで立ち上げたものでも、3Dオフセットでソリッドにできます。

3Dオフセットのオプションで接合の種類を共通集合にして、□オフセットを埋めるをONにします。