FreeCAD

概述

FreeCAD 是一个免费、开源的参数化 3D CAD（计算机辅助设计）建模器，主要用于机械工程、产品设计、建筑和 3D 打印等领域，支持 BIM（建筑信息模型）、MCAD（机械 CAD）、CAE（有限元分析）和 CAM（制造路径生成）。它由全球社区开发者维护，托管于 freecad.org 和 GitHub，采用 LGPL v2.1+ 许可（允许商业使用）。FreeCAD 基于 Open CASCADE Technology (OCCT) 几何内核，支持 Python 脚本扩展，模块化工作台（Workbench）架构，便于插件开发。

历史与发展

• 起源：
  • 2001-2002年：由 Jürgen Riegel、Werner Mayer 和 Yorik van Havre 发起，作为开源 CAD 替代品，首个公开版本于 2002年10月 发布（早期版本 0.0.1）。
• 关键里程碑：
  • 2010年左右：引入 Sketcher（约束草图）和 Part Design（实体建模）。
  • 2016年：0.17 版重构 TechDraw 和 Path Workbench。
  • 2021年：0.19 版解决拓扑命名问题（Topological Naming Problem），大幅提升稳定性。
  • 2024年11月18日：FreeCAD 1.0 正式发布，标志成熟稳定版，包含新 Assembly Workbench 和大量 bug 修复。
  • 2025年8月6日：FreeCAD 1.0.2 发布，修复 30+ bug，提升 Draft 和 GUI。
• 社区与支持：
  • 全球开发者 + 论坛、Wiki、YouTube 教程（数万视频）。
  • 2025 年活跃度高，GitHub Star 超 18k。

主要特点

1. 参数化建模：
   • 通过历史树修改参数自动更新模型，支持约束草图（Sketcher）。
2. 模块化工作台：
   • Part/Part Design：实体建模。
   • Arch/BIM：建筑设计。
   • Path：CAM 路径生成。
   • TechDraw：2D 工程图。
   • FEM：有限元分析。
   • Spreadsheet：参数表格。
3. 文件格式支持：
   • 导入/导出 STEP、IGES、STL、OBJ、DXF、SVG、IFC 等 30+ 格式。
4. Python 脚本：
   • 完整 API，支持宏录制和自定义插件。
5. 扩展性：
   • 加件中心（Addon Manager），数百社区插件（如 Assembly3、Manipulator）。
6. 跨平台：
   • Windows、macOS、Linux（AppImage/Flatpak/Snap）。
7. 2025 年新特性（1.0.2+）：
   • 拓扑命名问题彻底解决。
   • Assembly Workbench 成熟。
   • GUI 改进（暗黑模式、Qt6 支持）。

优势与局限性

优势：

• 完全免费开源：无订阅、无锁定，商业可用。
• 参数化强大：修改历史轻松，适合迭代设计。
• 模块化：工作台切换，扩展性极强（Python + 加件）。
• 社区活跃：2025 年每周构建，bug 修复快。
• 跨领域：从机械到建筑到 3D 打印一站式。

局限性：

• 学习曲线陡：界面和工作台切换需适应（新手常迷失）。
• 大型装配慢：复杂模型性能不如 SolidWorks（2025 年已改善，但仍需优化）。
• 文档分散：Wiki 丰富但组织一般。
• 对比商业软件：
  • SolidWorks/Fusion 360：更流畅、插件生态更成熟，但付费。
  • Onshape：云端协作强，但订阅制。

总结

FreeCAD 是 2025 年最成熟的开源参数化 3D CAD 工具，从 2002 年起步至今已超 20 年，最新 1.0.2（2025年8月）标志其进入稳定生产级阶段。它以模块化、Python 扩展和多领域支持著称，适合机械工程、产品设计、建筑 BIM 和教育，完全免费无厂商锁定。相比 SolidWorks（专业付费）、Fusion 360（云订阅）、Onshape（协作强），FreeCAD 的开源自由和社区驱动突出，但学习曲线和大型模型性能稍逊。