Introduction

Les contraintes géométriques sont le cœur du Sketcher paramétrique de FreeCAD. Elles définissent les relations géométriques entre les éléments de l’esquisse  deux lignes sont parallèles, deux cercles sont concentriques, une ligne est horizontale… Sans contraintes, une esquisse est libre et imprécise. Avec des contraintes bien appliquées, l’esquisse est entièrement définie et robuste.

Pourquoi les contraintes sont indispensables

Dans un logiciel CAO paramétrique, les esquisses ne sont pas de simples dessins  ce sont des modèles mathématiques contraints. Une esquisse bien contrainte garantit :

• La précision : géométrique les formes sont exactement comme voulu
• La robustesse : modifier une dimension ne casse pas l’esquisse
• La reproductibilité : l’esquisse se recalcule correctement après modification

Les couleurs des éléments dans le Sketcher

FreeCAD utilise un code couleur pour indiquer l’état de contrainte des éléments :

• Blanc  élément non contraint > position et dimensions libres
• Vert  élément entièrement contraint > position et dimensions fixes
• Rouge  sur-contraint > trop de contraintes en conflit > à corriger
• Orange  contrainte redondante > doublon à supprimer
• Jaune  élément de construction > utilisé comme référence uniquement

L’objectif est d’obtenir une esquisse entièrement verte  tous les éléments contraints sans sur-contrainte.

Les contraintes géométriques disponibles

Contrainte de coïncidence Oblige deux points à occuper la même position  les soude ensemble.

Utilisation :

• Sélectionner deux points
• Cliquer sur Contrainte de coïncidence
• Les deux points fusionnent en un seul

Application typique :

• Connecter deux lignes bout à bout
• Placer le centre d’un cercle sur un point précis
• Fermer un contour

Contrainte de point sur objet Oblige un point à rester sur une ligne, un cercle ou une arête.

Application typique :

• Placer le centre d’un cercle sur une ligne
• Forcer un point à rester sur un arc

Contrainte horizontale Oblige une ligne à être strictement horizontale.

Utilisation :

• Sélectionner une ligne
• Cliquer sur Contrainte horizontale
• La ligne devient horizontale

Contrainte verticale Oblige une ligne à être strictement verticale.

Contrainte parallèle Oblige deux lignes à être parallèles entre elles.

Utilisation :

• Sélectionner deux lignes (Ctrl + clic)
• Cliquer sur Contrainte parallèle
• Les deux lignes deviennent parallèles

Application typique :

• Rainures et gorges parallèles
• Contours avec côtés parallèles

Contrainte perpendiculaire Oblige deux lignes à être perpendiculaires — angle de 90° entre elles.

Utilisation :

• Sélectionner deux lignes
• Cliquer sur Contrainte perpendiculaire
• L’angle entre les deux lignes devient exactement 90°

Application typique :

• Coins d’un rectangle
• Nervures perpendiculaires à une paroi

Contrainte de tangence Oblige une ligne et un arc (ou deux arcs) à être tangents — raccordement sans angle vif.

Application typique :

• Raccordements entre droites et arcs
• Profils avec congés
• Contours aérodynamiques

Contrainte d’égalité Oblige deux éléments à avoir la même dimension — même longueur pour deux lignes, même rayon pour deux cercles.

Utilisation :

• Sélectionner deux lignes ou deux cercles
• Cliquer sur Contrainte d’égalité
• Les dimensions deviennent égales

Application typique :

• Carré — 4 côtés égaux
• Deux trous identiques
• Profils symétriques

Contrainte de symétrie Oblige deux éléments à être symétriques par rapport à une ligne ou un point.

Utilisation :

• Sélectionner les deux éléments à rendre symétriques
• Sélectionner ensuite l’axe de symétrie
• Cliquer sur Contrainte de symétrie

Application typique :

• Pièces symétriques  plaques, brides
• Trous disposés symétriquement
• Profils miroirs

Contrainte de concentricité Oblige deux cercles ou arcs à avoir le même centre.

Application typique :

• Bossage circulaire avec trou central
• Alésage et épaulement concentriques

Contrainte de fixation (Block) Fixe un élément en position absolue  il ne peut plus bouger.

⚠️ À utiliser avec parcimonie  une contrainte de fixation rigidifie l’esquisse et réduit sa flexibilité paramétrique.

Stratégie d’application des contraintes

Pour contraindre efficacement une esquisse, suivre cette stratégie :

Étape 1 : Contraindre l’origine Toujours commencer par fixer un point de l’esquisse à l’origine (0,0) par une contrainte de coïncidence. Cela ancre l’esquisse dans l’espace.

Étape 2 : Appliquer les contraintes géométriques Appliquer d’abord toutes les contraintes géométriques (horizontale, verticale, parallèle, perpendiculaire, tangente…) avant les contraintes dimensionnelles.

Étape 3 : Appliquer les contraintes dimensionnelles Ajouter ensuite les cotes pour fixer les dimensions. Les contraintes géométriques réduisent le nombre de cotes nécessaires.

Étape 4 : Vérifier l’état de contrainte Vérifier que l’esquisse est entièrement verte  aucun élément blanc (sous-contraint) ni rouge (sur-contraint).

Exemple pratique : contraindre un rectangle

Objectif : contraindre un rectangle 60x40mm centré sur l’origine.

• Étape 1 : Tracer un rectangle par centre depuis l’origine
• Étape 2 : Appliquer une contrainte de coïncidence entre le centre du rectangle et l’origine (0,0)
• Étape 3 : Les 4 côtés sont automatiquement horizontaux et verticaux — contraintes H et V appliquées automatiquement par FreeCAD
• Étape 4 : Appliquer une contrainte d’égalité entre les deux côtés horizontaux
• Étape 5 : Appliquer une contrainte d’égalité entre les deux côtés verticaux
• Étape 6 : Ajouter la cote 60mm sur un côté horizontal (leçon suivante)
• Étape 7 : Ajouter la cote 40mm sur un côté vertical
• Résultat : rectangle entièrement vert  entièrement contraint

Erreurs fréquentes avec les contraintes

Erreur 1 : Esquisse sur-contrainte (rouge) Trop de contraintes en conflit. Supprimer la contrainte en double  clic droit sur la contrainte dans le panneau tâches → Supprimer.

Erreur 2 : Oublier de contraindre l’origine L’esquisse est entièrement verte mais peut encore se déplacer dans l’espace. Toujours fixer un point à l’origine.

Erreur 3 : Appliquer des contraintes dimensionnelles avant géométriques Résultat : beaucoup plus de cotes nécessaires. Toujours appliquer les contraintes géométriques en premier.

À retenir

• Esquisse verte = entièrement contrainte = correcte
• Esquisse rouge = sur-contrainte = erreur à corriger
• Toujours commencer par ancrer un point à l’origine
• Appliquer les contraintes géométriques avant les contraintes dimensionnelles