3D Konstruktion mit OpenSCAD – Einführung

Heute möchte ich euch einen kleinen Schnupperkurs in 3D Konstruktion mit dem Open Source Tool OpenSCAD geben. Ich bin selbst auch noch keine Leuchte, aber vielleicht ist gerade das ein Vorteil. Für jemand, der tagtäglich mit einem Programm arbeitet ist es oft sehr schwer, Probleme zu sehen, die ein Einsteiger vielleicht haben könnte. Da ich selbst noch Einsteiger bin, stolpere ich bestimmt über alle denkbaren und auch einige undenkbare Fallstricke…

Es gibt sehr viele Tools, um 3D Objekte am PC zu konstruieren. Von fast schon „kindertauglichen“ Geschichten wie Tinkercad bis hin zu Hochprofessionellen Tools wie AutoCAD oder Solidworks. Darunter sind auch einige, die man, zumindest als Privatperson, kostenlos nutzen kann. Das trifft z.B. auf FreeCAD oder Fusion 360 zu, Auch OpenSCAD gehört als OpenSource Software natürlich zu den kostenlosen Programmen. Im Gegensatz etwa zu Fusion 360 darf man OpenSCAD auch im professionellen Umfeld kostenlos verwenden, wenn man mag.

Was unterscheidet OpenSCAD von dem wesentlich bekannteren FreeCAD? Nun, in FreeCAD hat man ein aufwändiges GUI in dem man auf unzähligen „Workbenches“ unglaublich viele komplizierte Sachen machen kann. Die meisten anderen Tools, auch die Professionellen, sind da ganz ähnlich gestrickt.

OpenSCAD ist einfach anders und dadurch zumindest für mich viel einfacher und leichter zu verstehen. In OpenSCAD gibt es zwar auch ein GUI, das dient aber vorrangig dazu die eigene Arbeit ansehen zu können. Das eigentliche Konstruieren geschieht in einem Text Editor. Ein entsprechender Editor ist eingebaut. Man kann aber auch extern, z.B. mit Notepad++ arbeiten. Mir hat der interne Editor bisher immer gereicht. Auch hier erschafft man sein Modell aus Grundkörpern, die skaliert, verschoben, addiert, subtrahiert,…. werden. Das Grundprinzip ist in vielen derartigen Programmen ganz ähnlich. Allerdings werden die Manipulationen an den Körpern in der GUI und nicht in Formeln durchgeführt. Mir behagt das klare Tippen von exakten Positionen und Abmessungen einfach mehr, als etwa ein Körper mit der Maus so zu verändern, wie ich ihn benötige. OpenSCAD ist so eine Art Programmieren, aber mit wenigen, leicht zu verstehenden Befehlen und Funktionen.

Da man wie in „richtigen“ Programmiersprachen auch mit Variablen arbeiten kann, hat OpenSCAD ein Alleinstellungsmerkmal, die freie Parametrierbarkeit. Nicht umsonst sind nahezu alle parametrierbaren Designs auf Thingiverse mit OpenSCAD hergestellt worden. Was bedeutet diese freie Paramtrierbarkeit nun genau?. Dazu werden wir in unserem ersten Beispiel eines Servo- Halters für verschiedene RC Servos  noch mal genauer anschauen. Für jetzt so viel… Man legt am Anfang einige Variablen fest und weist ihnen Werte zu. Sagen wir mal:

$l = 7;

Wenn wir nun irgendwo in unserem „Programm“ nun $l (für Länge) einfügen wird hier immer der Wert 7 genutzt, wie wir es festgelegt haben. Durch dieses Definieren am Anfang kann man nur durch anpassen dieses einen Wertes das Objekt in ganz unterschiedlichen Größen und Formen erstellen.

Im Baubericht über meine Drehscheibe habe ich ein Adapter für den Stepper Motor vorgestellt. Dieser Adapter ist ebenfalls parametrierbar, um ihn an unterschiedliche Höhen und Durchmesser anpassen zu können, ohne jedes Mal das ganze Teil neu konstruieren zu müssen.

Da ich sonst in AutoIt programmiere und hier alle Variablen ein $ vorangestellt haben müssen, habe ich mir auch in OpenSCAD angewöhnt, eine Variable mit dem vorangestellten $ zu kennzeichnen. Das ist bei OpenSCAD nicht nötig. Man kann hier die Variablen völlig frei benennen, ganz nach eigenem Geschmack. Also eben auch mit einem voran gestellten $…  Das erhöht die Übersicht, zumindest für mich…

Für unser erstes Übungsobjekt, einen Halter für RC Servos zum Weichen schalten, Tore öffnen, Signale stellen usw… ist die Parametrierbarkeit schon fast zwingend. Schließlich gibt es Dutzende von verschiedenen Größen für RC Servos. Und selten kommt man mit nur einer Größe aus. Wenn wir nun von vorne herein ein Auge darauf haben, müssen wir nur noch, wenn uns eine neue Servo- Größe unter kommt, die Abmessungen in den Anfang unseres Designs übertragen und der Halter sollte sofort wieder passen.

Doch bevor wir unseren Servo Halter konstruieren, müssen wir einige ganz elementare Basics lernen. Das lässt sich leider nicht vermeiden. Auf der nächsten Seite stelle ich zuerst die GUI von OpenSCAD vor und zeige den Umgang mit Grundkörpern.

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