FreeCADでBIM建築モデルを作成する

　BIMソフトの練習としてFreeCADを使いたい人や、FreeCADと他のBIMソフトとの間で移行を考えている人のために、FreeCADと市販BIMソフトRevitのモデリング操作の違いについて考えます。 　FreeCADは多機能な3DCADですが、サブスクで毎年４０万円から50万円必要な市販BIMソフトに比べると、無料のFreeCADの機能の一部であるBIMワークベンチではできない事があるのは当然のことです。したがって、その部分は概要を説明するだけにして主要なモデリングツールの操作方法の違いについて整理します。 　ここからは、実際に操作した経験を基にした操作方法の違いです。この記事は、FreeCADとRevitの考え方の違いを知るためのものなので、これを読んでRevitの具体的な操作方法がわかるというものではありません。 　Revitに関しては、著作権の問題があるので図表を転載することはできません。Revitについて詳しく知りたい人は、トレーニングマニュアルが公開されているので目を通すことをお勧めします。 ■根本的な違い RevitとFreeCADの大きな違いは、ファミリ（部品）の有無です。 【Revit】 のデータは カテゴリ＞ファミリ＞タイプ という階層で構成されています。 ・ カテゴリ は、BIMオブジェクトを分類する壁、柱、梁、階段のような部材別のグループです。寸法や文字注記なども注釈というカテゴリに分類されます。 BIMのデータはカテゴリに分類されて、その分類に応じた属性を定義していることが、普通の3DCADのデータとは異なります。 　Revitのマニュアルでは、柱カテゴリの下層に円柱ファミリや角柱ファミリがあり、さらに円柱ファミリの下層に円柱450mm、円柱600mmのようなタイプがあり、階層を構成していると説明されています。 　FreeCADのBIMオブジェクトにもifcTypeプロパティがあって、同じように壁、柱、梁、階段のようなBIM要素を区別しています。 ・ ファミリ は、形状や寸法、マテリアルなど共通の属性をまとめて定義するクラスオブジェクトです。同じ使用法をするオブジェクトをグループ化します。個々の属性のパラメーターは下層のタイプで設定します。 ・ タイプ は、ファミリのパラメーターの具体的な数値や属性を設定することで、様々な部材を定義し...

正しいBIMモデルをつくるには 　BIMモデルを数量とリンクするためには、モデルを正確に作成することが必要である。特に長さや面積のような自動計算される数値については各部材が正確な数値になっていないと、データ管理のもとになる数量が正しく計測できないので、正しいBIMモデルとは言えなくなる。 　ここまでのモデリング練習では、主にBIMツールの使い方を検討していたので、部材の重複は無視して、形状をできるだけ簡単に作成することとを優先してきた。 　市販BIMソフトのRevitなどでは、構造体を重複して作成しても、部材の優先関係を判断して重複部分を自動的に削除する機能があるので、その部分はあまり気にしていなかったというのが正直なところである。 　ところが、FreeCADにはそこまでの機能はないので、モデリングするときに重複部分を作らないように考慮しないとBIMモデルとしての正確さがなくなってしまう。数量とリンクしたモデルにするために、重複部分のない正しいBIMモデルになるような作成方法について考えてみることにする。 　ここでは、チュートリアルを見ながらFreeCADで正しいBIMモデルを作成する方法について考えてみる。技術ドキュメントで紹介されているBIMワークベンチ関連のチュートリアルはいくつかあるが、全体的なフローを見るならArchチュートリアル（v0.14）がよい。 チュートリアルでモデリングについて書いてあることは次の点になる。 　１．重複部分のない正確なモデルを作成する。 　２．形状を加算減算で合成するとデータが複雑になるので、合成は少なくしてシンプルなモデルを作成する。 　この２点が正確なモデルを作成する基本になる。 　FreeCADはパラメトリックモデラーなので、毎回、形状を計算して画面に表示している。合成を多用すると作図計算が複雑になり負荷が大きくなるので、モデルはシンプルな方がよいということである。 チュートリアルの最初には、 建築オブジェクトが完全なソリッドであり、ブーリアン演算が保証されている こと、 モデルの形状に制限がないので、どんな複雑な形でも建築オブジェクトにできる こと、 BIMツール以外のツールで作成したソリッドも建築オブジェクトに変換できる ことがFreeCADの特徴として書いてある。 ■準備 ・チュートリアルのモデリングは、外部の図面をイ...

　 3DCAD初心者のためのFreeCAD-BIM入門ガイド S.4　BIMとFreeCADの状況 　建築の世界では、かなり以前から3D設計の可能性が取り上げられていました。最近は、ゼネコンや大手設計事務所でBIMの導入が進み、独自のアプリケーションを開発するなど、2DCADが急速に普及した頃と同じような状況が生まれています。 　昔は手で図面を描いていたと言うのと同じように、設計図を作成していたこともあったと言われる時代がそこまで来ているのかもしれません。 　BIMはモデリングだけでなく、敷地の条件をシミュレーションしたり、構造や設備設計と直接リンクしたり、数量集計や、概算工事費を計算するなどの機能もメリットとして取り上げられています。 　FreeCADは、他の設計とのモデルの共有は可能ですが、3DCADなのでシミュレーションや数量集計などは実装していません。 （もしかすると、誰かがすでに開発していて、それを見つけていないだけかもしれません。 スプレッドシートは実装しているので、少し手間はかかりますが簡単な集計程度であればプログラムの知識がなくても作成できます。） 　今の段階でFreeCADのBIMで確実にできることは、BIMモデルを作成することとモデルにリンクした2D図面を作成するところまでです。プログラムが公開されているので、追加のプログラムやマクロが開発される可能性はありますが、企業が開発しているアプリケーションではないので、開発の方向や進捗については明確ではありません。FreeCADユーザーとしてできるのは、自分でプログラムを追加するか、現状の機能を最大限活用しながら新しいツールが開発されるのを待つことです。 　BIMは単なる設計ツールの範囲を越えて、関連する建築情報との連携、施工や建物のメンテナンスにまでつながるシステムを構築しようとしています。 　しかし、モデリングができなければ何も始まりません。寸法を正しく作図していないCADデータが、結局使い物にならなかったように、正しくモデリングされていない3Dデータは、どこかの段階で破綻する可能性を含んでいます。 　これは、最初から詳細なモデルを作成するということではなく、各段階に応じて必要な情報を正しくモデリングすることが必要ということです。 　BIMでモデリングすると、壁や柱などの部品を配置してモデルを構築で...

3DCAD初心者のためのFreeCAD-BIM入門ガイド 　このガイドは、3DCAD初心者のためにFreeCADの特徴とBIMモデリングツールの概要を紹介することを目的としています。FreeCADの操作の詳細については、ブログ本編の説明とモデリング練習を読んで実際に操作して確認してください。 　2DCADについてある程度の知識があることを前提にしているので、CADについての一般的な説明は省略することがあります。2Dから3DCAD、さらにBIMへの移行の手掛かりとなることを願っています。 ガイドの構成 　特徴、基本的な設定、機能 　2D作図ツール 　3Dモデリングツール 　BIMモデルの作成 　その他の機能 　 ツールの操作を試してみるために、操作ガイドも作成しました。 S.1　FreeCADの特徴と基本的な設定 ■FreeCADとは 　FreeCADはオープンソースの汎用パラメトリック3DCADモデラーです。完全に無料で、何かを登録する必要もありません。 　FreeCADは多機能なCADソフトで、使用目的に応じてワークベンチというツール群を使い分けて操作します。最初にインストールした時はスタートというワークベンチなので、ほとんど何も機能がないように見えますが、ワークベンチを切替えることで一般的なほとんどの3DCADの機能とツールを利用することができます。 建築では主にBIMワークベンチを使います。 ■パラメトリックモデラー 　FreeCADはパラメトリックモデラーです。パラメトリックとは、パラメーターで形状を変更できることを意味し、モデル作成後に途中の操作の変数を変更して形状を修正することができるということです。 　コンピューターソフトはデータを数値で保存します。（音楽や画像であっても数値に変換して保存します。）CADでデータを作成するということは、何かの計算をしてその答えを記録することです。 　例えば、1+2＝3という計算をしたとすると、これまでのCADはその答えの3を保存します。3を4に変更したい場合は、3+1として新しい答え4を保存します。これはダイナミックモデラーといわれる形状そのものを記録するモデリングです。データを見ても、4という答えがどのような操作でできたかを知ることはできません。 　パラメトリックの場合は、1+2という計算式の部分を保存します。4にす...

FreeCADBIM移行ガイドを読む 　他のBIMアプリケーションからFreeCADに移行するために、技術ドキュメントのBIMワークベンチ序章には「FreeCAD BIM migration guide（移行ガイド）」と「BIM application compatibility table（互換テーブル）」が紹介されている。 　Revitを使っている人でFreeCADを試してみたい人、将来的にRevitも使ってみたい人の参考になるので、これを読んで気づいたことについて記録しておく。 　仕事でBIMを使う場合、市販のBIMアプリケーションは避けて通れないが、高額で個人でこれを導入するのは負担が大きい。FreeCADは商用アプリケーションと同等の機能があるが、オープンソースで誰でも無料で使用でき、登録も必要ないのでBIMを試してみることができる。 　 　ソフトが違うので操作方法や機能に違いはあるが、その違いを知っておくことはBIMを比較したり、他のBIMからFreeCADに移行する場合の手掛かりになる。 　最初に知っておかなければいけないことは、RevitなどのBIMアプリケーションは建築専用ソフトで、BIMや3DCADを知らなくても始めやすいのに対して、FreeCADは汎用3DCADであり、BIMワークベンチは、その機能を使って構築されたツール群であるので、わかりにくいところはある。 　ただし、BIMアプリケーションでは、標準で装備されている部品を並べている時は簡単に建物が出来上がっていくのだが、標準外の部品を作成しようとすると急に難易度が上がるという問題点がある。FreeCADにも標準のプリセット部品があるが、基本的に3DCADなので何でも自分で作るという方向であり、慣れれば使いやすくなっていくという違いがある。 ■BIMアプリケーションの互換性テーブル まず、互換テーブルでBIMソフトRevitとFreeCADの違いを確認してみる。 　互換テーブルにはFreeCADとRevit、ArchiCADとの比較が出ている。ArchiCADについては実際に使用したことがないので、ここではコメントしない。 デフォルトのファイル形式 はそれぞれの独自フォーマットなので、互換性はない。 データのバージョンは、FreeCADは、作成したファイルはすべてのバージョンで開くことができ...

2022/8/8更新 　無料でBIMを使えるソフトを探してここまでたどり着いた人は、BIMに興味があり、多少はBIMについての情報も知っていて、試してみたいと思っているのではないでしょうか。 　FreeCADは オープンソースの3DCAD で、その中に BIMワークベンチ というBIMソフトと同等の機能を持つツール群があります。 　BIMといっても、その活用範囲は設計業務から、施工、メンテナンスまで含みます。FreeCADは開発途上のソフトであり、市販のBIMソフトと全く同じ機能や操作方法が使えるわけではありませんが、他のソフトにはないメリットもあります。 　BIMのデータは複雑なので、他のソフトの互換ソフトとしてFreeCADのBIMワークベンチを使うということはできません。それでも、FreeCADの特徴を知って使い始めることで、BIMや3DCADの考え方やモデリング方法を理解すれば、BIMを使いこなせるようになることにつながります。 　BIMの活用にはいくつかの段階があります。 1）最も初歩的な段階は、BIMモデリング方法で建築物のモデルを作成することです。 2）次は、モデルを基にして2D図面を作成し、変更に連動して変形できるようにすることで、整合性のあるデータを作成することです。 3）建築モデルを使って、設計の各段階でのチェックや、プレゼンに使うことができるようになります。 4）構造や設備設計との連携で系統間のデータの整合性を維持します。 5）積算や施工計画とつなげることで、工事費や工期の算定に利用できます。 以上が設計段階での活用です 6）さらに施工現場での施工図や、変更の修正などの活用も考えられます。 7）将来的には、建物完成後のメンテナンス管理まで含めてデータ化して一元管理することも目指しています。 1）の建築モデルはFreeCADで作成可能です。 　BIMモデリングで、建築オブジェクトを作成し、構造体別、建具、階段等で分類された属性データ含むデータを構築できます。 　どのBIMソフトでも、部品を配置してモデリングする考え方は同じですが、ソフトが違えば、当然、設定や操作方法は違ってきます。 IFCというBIM共通フォーマットで読み書きすることができるので、他のソフトとの間で形状や基本的な属性の移動はできますが、詳細な属性データは各ソフトごとにデータ構造が...