Introduction

La modélisation 3D avec Part Design est l’étape qui transforme une esquisse 2D en solide 3D. C’est le moment où la pièce prend vie on passe du plan à l’objet réel. La protrusion et la cavité sont les deux opérations fondamentales de Part Design elles couvrent à elles seules 80% des besoins de modélisation des pièces mécaniques courantes.

Le concept de modélisation par features

FreeCAD Part Design utilise un concept de modélisation par features (caractéristiques). Chaque opération de modélisation est une feature qui s’ajoute à l’historique du modèle.

Caractéristiques du modeleur par features :

• Chaque feature est visible dans l’arborescence
• On peut revenir en arrière et modifier n’importe quelle feature
• Les features se construisent les unes sur les autres
• Supprimer ou modifier une feature recalcule automatiquement tout le modèle

Exemple d’historique typique :

• Feature 1 : Esquisse de base
• Feature 2 : Protrusion de l’esquisse
• Feature 3 : Esquisse du trou
• Feature 4 : Cavité (trou)
• Feature 5 : Congé sur les arêtes

La Protrusion (Pad)

La protrusion est l’opération qui extrude une esquisse 2D fermée pour créer un solide 3D.

Activation :

• Sélectionner l’esquisse dans l’arborescence ou fermer l’esquisse
• Cliquer sur Part Design → Protrusion ou icône dans la barre d’outils

Options de la protrusion :

Type d’extrusion :

• Dimension  extrusion sur une longueur fixe en mm — le plus courant
• Symétrique  extrusion des deux côtés du plan de l’esquisse
• Jusqu’au dernier  extrusion jusqu’à la dernière face du solide
• Jusqu’au premier  extrusion jusqu’à la première face rencontrée
• Jusqu’à la face  extrusion jusqu’à une face sélectionnée

Longueur :

• Saisir la hauteur d’extrusion en mm
• Exemple : esquisse 80x60mm extrudée de 20mm → parallélépipède 80x60x20mm

Direction :

• Par défaut : perpendiculaire au plan de l’esquisse
• Peut être modifiée pour des extrusions obliques

Angle de dépouille :

• Ajoute un angle de dépouille aux parois de l’extrusion
• Utile pour les pièces moulées ou les moules

Symétrique :

• Extrude de part et d’autre du plan de l’esquisse
• Longueur totale divisée en deux parties égales

Procédure complète de protrusion :

• Étape 1 : Créer et fermer une esquisse entièrement contrainte
• Étape 2 : Cliquer sur l’icône Protrusion
• Étape 3 : Saisir la hauteur en mm dans le panneau des tâches
• Étape 4 : Vérifier la direction  flèche jaune dans la vue 3D
• Étape 5 : Cliquer OK  le solide est créé

La Cavité (Pocket)

La cavité est l’opération inverse de la protrusion elle enlève de la matière en extrudant une esquisse vers l’intérieur d’un solide existant.

Activation :

• Créer une esquisse sur une face du solide existant
• Fermer l’esquisse
• Cliquer sur Part Design → Cavité

Options de la cavité :

Type :

• Dimension  profondeur fixe en mm
• Traversant  traverse complètement le solide — trou traversant
• Traversant tout  traverse dans les deux directions
• Jusqu’au premier  s’arrête à la première face rencontrée
• Jusqu’à la face  s’arrête à une face sélectionnée

Utilisation typique de la cavité :

• Trous traversants et borgnes
• Poches rectangulaires et circulaires
• Logements et dégagements
• Évidements

Procédure complète de cavité (trou traversant D20mm) :

• Étape 1 : Sélectionner la face supérieure du solide
• Étape 2 : Cliquer sur Nouvelle esquisse  l’esquisse s’ouvre sur la face
• Étape 3 : Dessiner un cercle D20mm centré sur la position souhaitée
• Étape 4 : Fermer l’esquisse
• Étape 5 : Cliquer sur Cavité
• Étape 6 : Sélectionner Traversant comme type
• Étape 7 : Cliquer OK  le trou traversant est créé

Exemple pratique complet : bride simple

Objectif : modéliser une bride 120x80x15mm avec un trou central D40mm et 4 trous D10mm aux coins.

Étape 1 : Corps de base :

• Créer une esquisse sur le plan XY
• Rectangle 120x80mm centré sur l’origine
• Fermer l’esquisse
• Protrusion : 15mm
• Résultat : pavé 120x80x15mm

Étape 2 : Trou central :

• Sélectionner la face supérieure
• Nouvelle esquisse
• Cercle D40mm centré sur l’origine
• Fermer l’esquisse
• Cavité : Traversant
• Résultat : trou D40mm traversant

Étape 3 : Trous de fixation :

• Sélectionner la face supérieure
• Nouvelle esquisse
• 4 cercles D10mm aux positions des coins (45mm, 25mm) avec symétrie
• Fermer l’esquisse
• Cavité : Traversant
• Résultat : 4 trous D10mm traversants

Modifier une feature existante

L’un des grands avantages de la modélisation paramétrique est la possibilité de modifier n’importe quelle feature a posteriori.

Pour modifier une protrusion ou cavité :

• Double-cliquer sur la feature dans l’arborescence
• Le panneau des tâches s’ouvre avec les paramètres actuels
• Modifier les valeurs souhaitées
• Cliquer OK  le modèle se recalcule

Pour modifier l’esquisse d’une feature :

• Double-cliquer sur l’esquisse dans l’arborescence
• Le Sketcher s’ouvre
• Modifier les contraintes ou la géométrie
• Fermer l’esquisse la feature se recalcule automatiquement

Les erreurs fréquentes en protrusion/cavité

Erreur 1 : Esquisse non fermée FreeCAD affiche une erreur le profil doit être un contour fermé pour créer un solide. Solution : vérifier la fermeture du contour dans le Sketcher.

Erreur 2 : Cavité en dehors du solide La cavité s’étend au-delà des limites du solide existant. Solution : utiliser le type Traversant ou réduire la profondeur.

Erreur 3 : Esquisse sur un mauvais plan Le solide s’extrude dans la mauvaise direction. Solution : vérifier le plan de l’esquisse dans l’arborescence.

À retenir

• La protrusion ajoute de la matière  la cavité enlève de la matière
• Toujours partir d’une esquisse entièrement contrainte avant d’extruder
• Double-cliquer sur une feature pour la modifier  le modèle se recalcule
• Le type Traversant est le plus utilisé pour les trous