FreeCADでBIM建築モデルを作成する

　BIMワークベンチの壁ツールには、壁を自動的に結合して連結処理する機能がある。しかし、想定外の変形をすることが多く、思い通りの壁を作るのは難しい。Sketcherで壁芯図を作成し壁ツールで一括変換すれば簡単に結合した壁を作成できるが、個々の壁を直接作成することも必要になる。 　標準設定メニューに □壁の自動結合 と □可能な場合には壁のベーススケッチを結合 のオプションがある。この設定によって結合方法（データの構成）に違いがあることは、 「08.1+2壁ツール　壁を結合する　自動結合のオプションと編集方法」 に記載した通りであるが、できるだけ設定変更や編集をしないで壁を結合する方法も検討しておきたい。 　結合した壁をデータで確認すると、２通りの形式があることがわかる。 1.　複数の壁のスケッチをひとつのベーススケッチにまとめる。 　これはSketcherで作図したスケッチを壁ツールで壁に変換する場合と同じで、壁オブジェクトの下層にベーススケッチとして組み込まれる。 　壁ツールでは、 □ベーススケッチを結合をON にした場合に、壁の始点または終点が元の壁に重なっているとひとつのベーススケッチにまとめられる。 ・コーナー部分は、連続していれば連結処理されるので、正しい結合モデルとなる。 ・個々の部分の壁にはプロパティがないので、 部分的に壁厚や高さを変更することはできない 。Sketcherで位置を変更できるだけである。 2.　壁の下層に別の壁オブジェクトを含める。 　建築オブジェクト加算減算ツールで処理した場合に、片方の壁が他方の壁の下層に移動して合成される形と同じである。ただし、壁オブジェクトを別の壁にドラッグアンドドロップするだけでは壁オブジェクトの下層に移動することはできない。 　壁ツールでは、 □ベース スケッチを結合がOFF の場合に、始点終点が元の壁に重なる壁は、元の壁の下層に作成される。 ・表面上はひとつの壁になり重複部分は結合処理されるが、ベーススケッチがまとめられているわけではないので、直角以外の結合部分が連続的に処理されることはない。 ・個々の壁は、それぞれプロパティを設定できるので、 部分的に位置や壁厚、高さを変えることができる 。 　壁ツールでは、□壁の自動結合がONになっていると、元の壁に重なる壁を作図すると自動的に結合する。プログラムが重...

　FreeCADの柱・梁ツールは、プリセットという登録された鋼材の断面を使って鉄骨の柱や梁を作成することができる。 　プリセットのファイルを編集することで、部材を追加できることは以前に書いたことがあるが、必要な部材を何度も追加するのは手間がかかるし、追加方法を忘れてしまうこともあるので、この記事で編集方法を整理しJIS規格の鋼材をまとめて登録したファイルを作成する。 　プリセットで登録できるのは部材の寸法と板厚までで、面取り半径やテーパーは表現できない。詳細な断面を使って鋼材を作成したい場合には、断面図を作図し（または別のファイルからコピーして）柱梁ツールで建築オブジェクトに変換する必要がある。 　FreeCADに最初から登録されている部材は海外の材料なので、JIS規格のように国内で流通している部材は先に登録しておきたい。 編集したprofiles.csv のダウンロードはこちら ■ファイルの場所 　プリセットデータの登録は、FreeCADフォルダの次のファイルを編集する。 （パソコンの管理者権限がないと、このフォルダ内のファイルのコピーや置き換えができないので、会社などで使用中のガードのかかったパソコンでは、この記事の操作はできないと考えた方がよい。） C:\program Files￥FreeCAD 0.**￥data￥Mod￥Arch￥Presetsの中のprofiles.csv profiles.csvを編集するときは、いつでも戻せるように、元のファイルをコピーして profiles.csvorgのように拡張子を変更して保存しておく。 フォルダ内のファイルを直接編集しようとすると、「ロックされている」エラーとなり編集することができない。 profiles.csvをデスクトップにコピーして、メモ帳アプリで編集する。 csvファイルは、エクセル等の表計算ソフトでも編集できるが、文字のコードが違う部分があるのか、データが壊れてしまうことがあったので、メモ帳アプリで編集することにした。 （エクセルでも文字エンコードをUnicode（UFT-8）にすれば、編集できることもある。） ■ファイルの構造 profiles.csvを右クリックし、プログラムから開くでメモ帳を選択する。 ファイルを開くと上部にコメントが入っている。 （＃のある行がコメント行になる。） # Dat...

Tips集：窓ツールの奥行寸法（見込）を調整する 　 以下の「 建具ツールのパラメーターW（見込寸法）がモデルに正しく反映されない」という問題は、FreeCAD　ｖ0.20以前のバージョンで発生していたが、ｖ0.21以降は修正されているので、FreeCADの最新版を使用する場合には以下の調整を考慮する必要はない。 V0.21.2では、0.20以前と同様の現象が出ることがある。その場合は下記の方法で調整することができる。 V1.0.0が公開され、建具奥行寸法（見込）の問題は修正されています。 　FreeCADでは、建具（扉、窓）ツールのプリセットを使って、基本的な開口部のモデルを作成し、自動的に壁を切抜いて配置することができる。 　窓をひとつずつモデリングするのは手間がかかるので、プリセットが使えるのは非常に有効であるが少し問題がある。 　モデリング練習６で気づいたことであるが、建具モデルの奥行方向の寸法（見込）がパラメーターの図で設定した寸法と違っている。（FreeCADはv0.18とｖ0.19を使用している。） 厚さの大きいコンクリート壁などではあまり気にならないが、詳細な図面を作成するときには調整が必要になる。 　プログラムのバグか、操作方法の間違いかは確認できないが、バグであればいずれ修正されることを期待している。 寸法が違うことについて規則性があることがわかったので、対応方法を説明する。 窓のプリセットFixedで作成してみる。 Fixed（嵌め殺し窓）は、幅高さの他に次の部分を設定する。 H1：枠寸法（見付）　50とする。 W1：枠奥行（見込）　100とする。 O1：壁面からのオフセット　0とする。 （ガラスは枠Ｗ１の中心に配置される） 以上の設定をして、作業ウインドウでクリックするとモデルが自動的にできる。 モデルを見ると、ガラスの位置が枠中心から少しずれている。 計測ツールで枠とガラス位置を測ってみると、枠奥行は150、ガラス位置は50となっており、枠の奥行が指定した100になっていないことがわかる。 枠の奥行はW1＝100で設定しているが、モデルはW1+H1＝150となっている。 パラメーターの数値を入れ替えて試してみた結果、モデルの 枠奥行寸法は、W1+H1-W2となる ことが分かった。 Fixed窓では、W2は必要のないパラメーターであるが、Fi...

　FreeCADの壁ツールには、オプションの設定で壁の接続部を自動結合する機能があるが、壁のポイントの取り方で、きれいに結合しないことがある。最終的に2D図面化する場合や、3Dプリンターのデータに変換するためには、それぞれの壁オブジェクトを正しく結合する必要があるので、壁の結合と編集方法について考えてみる。 （壁ツールを使うときは、作業平面 を「上面（XY)図」に移動し、WPスナップ をONにしておく。起動時の初期画面のままで作業を始めると、作業平面が移動して壁の方向が正しく作成されないことがある。） ■壁の作成方法と自動結合の有無 壁オブジェクトは、壁ツールを使って次のような方法で作成することができる。作成方法によって壁を自動結合する方法に違いがある。 ①壁の始点終点のポイントを指定して壁を作成する。（スクラッチ） 　壁オブジェクトの下層にベースラインとしてWallTrace（Sketch）が自動的にできる。 　オプションで、壁の接続部の自動結合をコントロールする。 ②Sketcherで作成したSketchをベースラインとして、指定の幅と高さで立ち上げる。 　壁の結合、編集や部分削除はSketcherで修正する。 　壁接合部や交差部はSketchの形状に応じて自動的に結合処理する。 ③Line、連続線ツールで作成したベースラインを、指定の幅と高さで立ち上げる。 ④平面に壁の断面（Face）を作図し、指定の高さで立ち上げる。 ⑤壁形状のソリッドを選択し、壁ツールで壁オブジェクトに変換する。 ③④⑤の場合は、ベースオブジェクトを壁に変換するだけなので、接続部の自動結合はできない。 ■オプションと自動結合の関係 壁をポイント指定（スクラッチ）で作成する場合には、 オプション（編集メニュー＞　設定＞　Arch＞　全般的な設定＞　オブジェクトの作成＞　 □壁の自動結合、　□可能な場合には壁のベーススケッチを結合 ）で壁の結合をコントロールすることができる。 壁の自動結合を行うためには、壁の始点が結合する壁に接している必要がある。始点が離れているとそれぞれが独立した壁となる。 ベースラインの端点が正確につながっていなくても、壁厚の範囲内にあればひとつの壁としてWallTraceを合成する。ただし、端点がつながっていないと接続部分が連続的に結合しないので、ベースラインの端点がつ...

　パネルの延長として、金属板勾配屋根の作り方を検討しておく。 　金属板の屋根は建築モデリングで問題になりやすい箇所である。問題点は2つあって、形状の作り方と、勾配の合わせ方である。 　どのソフトでも調べれば折版形状の作り方までは見つかるが、棟木や幕板、軒樋の作り方まで考えておかないと行き詰ってしまう。 　 ■勾配屋根の作り方 　板材を作ってから屋根の勾配に合わせるのは、移動や回転の操作が多くあまり効率的ではない。可能であれば勾配面を先に作り、その面に屋根を作成する方法を使う方がよい。 　勾配屋根でまず思いつくのは、屋根ツールを使う方法であるが、設定項目が多く手間がかかるので、片流れのような単純な形状なら勾配ラインを作図し、Extrudeで押出す方が簡単である。 （Extrudeであれば、押出し方向もZ軸や法線方向が選べるので、必要な面が作成できる。） まず、作業平面を上面にして、建物外形の平面を作図する。Extrudeで立ち上げて直方体を作る。（透明度を80にして、後の作業が見やすくする。） 勾配を作図する側の面を選択し、作業平面を移動する。 Sketcherに移動をクリックして、Sketcherの画面に移動する。 勾配のラインを作図する。 建物の縦、上端線を外部形状リンクで赤表示して、このラインに対して拘束をかけて勾配を決定する。 水下側は建物角と一致拘束、水上側は水平垂直距離拘束で位置を決定する。 （建物形状を変更すると、屋根の高さは垂直距離拘束により一定で、勾配が変わる。） 勾配を一定にしたい場合は、この垂直距離拘束を削除し、角度拘束を適用する。 （勾配角度を拘束したので、建物形状を変更すると、勾配は同じで高さが変わる。） 軒の持ち出しがある場合は、この勾配ラインを伸ばして作図しておく。 BIMに戻るとSketchができているので、Extrudeで押出して屋根の勾配面を作成する。 この時、作業平面はSketchを作図した時のままにしておく。 軒の持ち出しがある場合は、前後の押出し長さで調整する。 ■パネルを使う（波板、台形形状） 波板の場合は、作成した勾配面をパネルに変換する。 パネルのプロパティで、設定を変更して波板を作成する。WaveBottom　true、Wave高さ　36、Wave長さ　130、　タイプCurved　で大波スレートができる。 幕板や軒樋...