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對于廣大電子愛好者來說，在這個 PCB 可以免費打樣的時代，制作一款 PCB 已經不是什么麻煩事了。但是如果你想為你的電路板制作一個外殼，那就是另外一回事了。注塑模具動輒幾千元，甚至幾萬元，讓我們廣大電子愛好者望而卻步。公版外殼雖然便宜，但總是差強人意，不是尺寸不合適就是螺絲固定孔位置不對。此時，一種新的技術出現了，那就是 3D 打印，雖然打得很慢，但我們可以讓機器在我們睡覺時打，讓它二十四小時不停打，好在它尺寸是合適的，如果你會設計的話。什么？你不會設計？！今天我們就來解決這個問題。
FreeCAD 是一開源免費的 3D 打印設計軟件。本文以設計一個如下圖的小儲物盒為例，講述如何使用 FreeCAD 進行 3D 打印設計。
軟件設置
開始設計前，先對軟件做一些基本設置。
- 將標記(Marker)大小設置的大一些，這里設置為 15px。菜單-》編輯-》首選項-》顯示：
標記大小設置為15px
- 面板選擇顯示報告瀏覽器和組合瀏覽器。
打開報告和組合瀏覽器
- 報告瀏覽器用于顯示系統錯誤和警告。組合瀏覽器用于顯示模型和任務：
組合瀏覽器
- FreeCAD 默認的導航模式為 CAD 模式，可以選擇其他的導航模式，不同的導航模式拖動模型或轉動模型的操作方式不一樣：
CAD 操作模式
該設置位于窗口的右下角。你也可以選擇其他的操作模式，本文使用CAD操作模式。
把鼠標放到導航模式上可以彈出當前導航模式的操作提示：
鼠標懸停，顯示導航提示
按住鼠標滾輪鍵或者 Ctrl + 鼠標右鍵可以拖動模型。Shift + 鼠標右鍵旋轉模型。
模型旋轉亂了后，工具欄中的設置為等軸測試按鈕可以恢復默認視圖：
恢復默認視圖
- FreeCAD 是一款多功能3D設計軟件，可以進行房屋設計、機械設計等。進行3D打印設計需要選擇Part Design ：
3D 打印模型設計選擇 Part Design
設計過程
新建
開始設計點擊菜單-》文件-》新建：
新建
創建實體（Body）
點擊組合瀏覽器 中任務選項卡中的創建實體：
創建實體
創建實體后，任務選項卡內容變為如下：
實體用于包含我們設計的各個部分。
創建草圖
點擊組合瀏覽器面板 任務選項卡中的創建草圖，創建一個草圖：
創建草圖
創建草圖后，系統讓你選擇要進行工作或設計的平面：
選擇工作平面
根據你要設計的模型，選擇一個合適的平面。這里我們選擇 XZ 平面。選中 XZ_Plane, 然后點擊 OK 按鈕，選擇后界面如下：
紅色圓點表示原點。
繪制二維形狀
可以通過選擇工具欄中的不同形狀來進行 2D 繪圖：
二維圖形繪制工具
我們選擇折線（polyline） 用于繪制 XX 的基本形狀：
折線
Left click to place a point, right click to release the tool.
選取一個起始點，左鍵單擊開始劃線，右鍵單擊結束劃線。
我們從原點開始畫，左鍵單擊開始，中間拐彎也是左鍵，最后回到原點，繪制完成后單擊一下右鍵，繪制出如下形狀：
通過折線繪制出自己想要的形狀
繪制完成后，如果對形狀不滿意，想要修改，可以單擊選中選中一個點，來回拖動改變形狀：
拖動可以改變形狀
注意，如果此時有的點不能移動或是只能在某個方向上移動，那是因為被鎖定了。
通過約束固定設計
約束是 3D 設計中一個很重要的概念。工具欄上的約束（constraints）按鈕可以用來創建約束：
各種約束工具
重合（coincident）約束
重合約束
，用來將兩個點約束（固定)在一起。
固定點至對象（Fix a point onto an object） 約束用來將某一個點固定在某一個對象上：
固定至對象約束
下面依次是豎直、平行、垂直、相切、相等、對稱（Vertical、Horizontal、Perpendicular、Tangent、Equal、Symmetry）約束：
垂直等約束
水平距離、垂直距離（Horizontal distance、Vertical distance）:
距離約束
圓或圓弧（Arc/Circle）約束同來約束圓或圓弧的半徑或直徑
圓或圓弧約束
角度（Angle）約束：
角度約束
一個完美的模型是充分約束的（A perfect model is fully constrained）。意思就是，在下面圖形中，你拖哪一個點都不應該被拖動：
可以拖動的圖形是不完美的
如果你想刪除約束，可以選中約束，可以刪除約束：
約束可以被刪除
刪除所有的約束后，所有的點都可以拖動了：
過多的自由，亂套了
我們選中兩個點，使用重合約束
重合約束
將他們他們約束（固定)在一起：
使用重合約束將草圖中的兩個點粘合到一起
要想多選，在 Windows 系統按著鍵盤上的Ctrl鍵，Mac 系統按著鍵盤上的CMD鍵。
將其他的點也約束到一起：
將其他的點都約束到一起
創建垂直約束：
選中兩點，使用垂直約束
然后將兩點約束到一起：
通過水平距離約束將線段的長度設置為 40 mm：
使用水平距離約束設置兩點間橫向距離
通過垂直距離約束設置線段長度為 60 mm:
使用垂直距離約束設置兩點間縱向距離
讓線段與 X 軸平行：
使用水平約束使兩點之間的連線水平
通過垂直距離約束將線段長度設置為 20 mm:
使用垂直距離約束設置兩點之間的縱向距離
設計過程中，如果你不小心將角度轉亂了，可以通過點擊右上角那個骰子形狀的立方體中的Front 切換回**前視圖**：
切換回前視圖
CAD 導航模式時，拖動方式為 Ctrl+ 鼠標右鍵：
通過垂直約束將線段設置為垂直于X軸：
現在我們的草圖形狀已經基本固定了，拖動是不會引起形狀改變的，但是位置可以改變：
我們通過重合約束將原點和形狀上的一個點約束在一起，這樣我們的二維形狀就不會動了：
綠色表示我們的二維形狀已經完美約束了。
指示尺寸的數字礙眼的話可以拖開：
結束二維（草圖）設計
通過組合瀏覽器中的模型選項卡可以查看我們的設計結構，目前為止，我們的設計結構如下，有一個 Body、Origin、Sketch（草圖）：
設計結構
通過任務選項卡可以查看模型的約束和各個組成元素：
任務選項卡可以查看各個元素
我們通過點擊任務選項卡中的Close按鈕來結束當前的草圖設計：
結束草圖設計
二維變三維
結束草圖設計后，任務選項卡內容變為：
各種三維工具
在模型選中Body, 切換到任務選項卡，單擊模型中的一條邊，任務選項卡中出現了當前可進行的操作：
草圖工具中有一個是凸臺（Pad），各個 3D 設計軟件都有這個功能，名字可能不同，有的可能叫拉伸（Pull）。凸臺功能用于拉伸一個平面形狀，使之變為立體形狀。
點擊凸臺工具，神奇的事情發生了，平面的模型變成立體的了：
凸臺（Pad）工具實現拉伸
注意，這里體現了 3D 設計的一種常見思路或流程，即先在某個平面上設計二維的形狀，然后拉伸之，使之變為立體形狀。
可以在任務欄中輸入模型的長度 135mm：
可以設置拉伸的長度
現在我們的模型已經基本上是我們想要的形狀了，但有一個問題，我們的最終目標中間是空的，但是現在模型還是實心的。要進行挖空操作，我們可以設計一個形狀和現在完全相同的實體，但是小點的對象，放進去。FreeCAD t提供一種簡單的方法。
我們選中現在模型的一個斜面，然后選擇工具欄中的做一個厚的實體（Make a thick solid）工具把現有的模型中間掏空：
掏空模型
操作完后，可以設置壁厚為 2 mm。
在其他的 3D 設計軟件中這個功能也叫外殼工具或者挖空工具。
導出 STL 文件
至此，我們的設計就完成了。
我們可以導出 stl 文件給 3D打印切片軟件使用。
組合瀏覽器中選中模型選項卡，選中 Body, 菜單-》文件-》導出，保存文件類型選擇stl:
導出 STL 文件
總結
最后，我們總結一下使用 FreeCAD 進行 3D 模型設計的步驟：
- 在某一個平面上繪制二維圖形。
- 通過凸臺（Pad）或其他工具將二維圖形拉伸為三維模型。