FreeCAD 入門 直方体を作ろう

はじめに

FreeCAD は、オープンソースでありながら非常に強力な 3D CAD ソフトウェアです。
設計のアイデアを形にする際、まずは平面図である「スケッチ」の設計から始めます。それを Pad（押し出し）や Pocket（くり抜き）などで 3D へ変換していくという基本フローがあります。
本投稿では、FreeCAD を使って「目的の大きさの直方体」を作成する手順を、スケッチから Pad まで一連の流れで解説します。

モデル作成の流れを知ろう

スケッチ → Pad / Pocket の手順で立体にします。

スケッチ（Sketch）

2D の図形を描く作業。設計したい面上に直線・円・多角形などを配置し、拘束（寸法）で完全に決定させます。
スケッチが完成したら、これを「押し出す」ことで 3D オブジェクトに変換します。

Pad（押し出し）

スケッチを基に、一定の高さだけ立体化します。ボディ（Part）として新しいオブジェクトが生成されます。

Pocket（くり抜き）

Pad と同じくスケッチを使いますが、立体から削除（抜き）ます。
この 2 ステップを繰り返すことで、複雑な形状も手軽に作れます。

目的の大きさの直方体を作ろう

今回は「幅 = 50 mm、奥行き = 50 mm、高さ = 4 mm」の直方体を作ります。
ポイントは「原点を 1 点とする長方形を書く」ことです。FreeCAD のスケッチでは、原点（0,0）を固定点として使うと、寸法入力が直感的に行えます。

1. スケッチを準備する

  1. 「Part Design」ワークベンチ を開きます。
  2. 新規ドキュメント (Empty ドキュメント) を作成します。
  3. 画面左側、タブ「Tasks」で「Create body」をクリックして、本体用のルートノードを作ります。
    • 本体用のルードノードが作られると、X軸、Y軸、Z軸、XY平面、XZ平面、YZ平面も自動的に作成されます。
  4. 続いて、本体ノードの XY 平面 を選択した状態でタブに「Tasks」切り替え、「Create new sketch」（新規スケッチ）アイコンをクリックします。
    • XY平面はモデルを真上から (Z軸正の領域から原点を) 見た図です。

2. 原点を基準に長方形を書く

  1. ボタン「Create a rectangle」（白線の正方形と右上・左下に赤点のアイコン） を選択して、原点（0,0）から描画を開始します。
    • この時、カーソル右下に次の2つの拘束アイコンが表示されるはずです。
      • 長方形に関する拘束（ボタン「Create a rectangle」と同じアイコン）
      • 交点に関する拘束（X字と中央に1点のアイコン）
  2. スケッチの左下角が原点になるように、右上へ伸ばして長方形を描きます。
  3. 直角が自動で作られ、原点から右上への長方形が生成されます。
    • 同時に、長方形に関する拘束（向かい合う2つの辺は並行かつ同じ長さ、2つの辺の交点はそれぞれ同一点、合計8個）と交点に関する拘束（原点のX軸、Y軸上にあることを表す1個）も生成されます。

3. X、Y の値を指定する

  1. 寸法ツール（Dimension）（ルーラーと角度がついたようなアイコン） を選びます。
  2. 長方形の左上の点と原点をクリックして、縦辺に 50 mm を入力します。
  3. 同様に長方形の右下の点と原点をクリックして、横辺に 50 mm の寸法を入力します。
  4. 入力後、すべての点と辺が完全に拘束されているか確認してください。
    • すべての点と辺が完全に拘束されている場合、「Tasks」タブのセクション「Solver messages」に「Fully constrained」が表示されます。また、すべての点や線が緑色で表示され、点や辺をドラッグしようとしても動かない状態になります。

4. スケッチを閉じて Pad を作成

  1. タブ「Tasks」中、ボタン「Close」をクリックしてスケッチの編集モードを終了します。
  2. 続いて、タスクバー（タブ「Tasks」） から Pad を選択。
  3. Height フィールドに 4 mm と入力。
  4. OK を押すと、スケッチが押し出されて 4 mm 高さの直方体が完成します。

ポイント

  • スケッチ内で「すべての点、線分が拘束された」ことを必ず確認してください。そうでないと Pad 時に寸法が正しく反映されません。
  • 原点を固定することで、モデル全体の座標系が明確になり、他部品との組み合わせも楽になります。

おわりに

FreeCAD で直方体を作る一連の流れは、スケッチ → Pad の 2 ステップで完結します。

  • スケッチ：原点を固定し、寸法で完全拘束。
  • Pad：スケッチを押し出して 3D オブジェクトに変換。

この基本パターンをマスターすれば、複雑な部品設計も段階的に拡張できます。ぜひ今回の手順を試してみて、FreeCAD のスケッチと Pad 操作に慣れてください。

次回は「Pocket（くり抜き）」を使った内部穴の設計や、複数スケッチを組み合わせたボディ作成に挑戦していきましょう！