FreeCAD

FreeCAD

Logo programu
Interfejs FreeCAD 1.0 z aktywnym środowiskiem Part Design
Autor	Jürgen Riegel, Werner Mayer, Yorik van Havre
Pierwsze wydanie	2002
Aktualna wersja stabilna	1.1.0 (24 marca 2026)
Aktualna wersja testowa	weekly-2026.03.25
Język programowania	C++, Python
Platforma sprzętowa	x86-64, ARM64
System operacyjny	Linux, macOS, Windows
Rodzaj	modelowanie 3D, CAD
Licencja	LGPL
Multimedia w Wikimedia Commons
Strona internetowa

FreeCAD – wolne, wieloplatformowe oprogramowanie typu CAD do parametrycznego modelowania 3D, rozwijane jako projekt otwartoźródłowy^[1][2]. Program jest przeznaczony głównie do projektowania części mechanicznych, elementów architektonicznych, modeli przeznaczonych do druku 3D oraz innych zastosowań inżynierskich i edukacyjnych^[3][4]. FreeCAD wykorzystuje parametryczne podejście do modelowania, które umożliwia modyfikowanie projektu przez zmianę wcześniej zdefiniowanych parametrów i więzów^[2].

Prace nad FreeCAD rozpoczęły się w pierwszej dekadzie XXI wieku jako próba stworzenia wolnej alternatywy dla komercyjnych systemów CAD 3D, takich jak SolidWorks czy CATIA^[5]. Początkowo projekt koncentrował się na opracowaniu podstawowego rdzenia do modelowania brył z wykorzystaniem zewnętrznych bibliotek geometrycznych^[5]. W kolejnych latach, wraz z rozwojem społeczności użytkowników i programistów, program zyskał następne środowiska robocze (workbenches) oraz funkcje przeznaczone m.in. do zastosowań mechanicznych, architektonicznych i analiz metodą elementów skończonych^[6][7].

Wraz ze wzrostem popularności drukarek 3D FreeCAD zaczął być wykorzystywany do projektowania części zamiennych, prototypów oraz modeli edukacyjnych^[4]. Kolejne stabilne wydania przynosiły zmiany interfejsu użytkownika, ulepszenia wydajności i obsługiwanych formatów plików, a także rozbudowę API w Pythonie^[8][9][10].

Wersja 0.19, wydana w 2021 roku, obejmowała m.in. rozwój systemu App::Link i rozwiązań związanych ze złożeniami, zmiany w interfejsie użytkownika oraz rozwój narzędzi 3D Printing Tools^[11].

Wersja 0.21, ogłoszona w sierpniu 2023 roku, zawierała nowe narzędzia środowiska Sketcher, ulepszenia TechDraw oraz dalszy rozwój środowiska FEM^[12].

Wersja 1.0, ogłoszona w listopadzie 2024 roku po ponad dwudziestu latach rozwoju, wprowadziła m.in. mechanizmy ograniczające problem nazewnictwa topologicznego, wbudowane środowisko Assembly z solverem Ondsel oraz zmiany w interfejsie użytkownika, środowiskach BIM i CAM, systemie materiałów, FEM oraz Part Design^[8].

Wersja 1.1, udostępniona w marcu 2026 roku, rozbudowała funkcje wprowadzone w 1.0. W oficjalnych materiałach oraz omówieniach zmian wskazywano m.in. na przezroczyste podglądy operacji w Part Design, manipulatory dla wybranych narzędzi działające bezpośrednio w widoku 3D, nowe trójpunktowe oświetlenie, narzędzie Clarify Selection, rozszerzenie geometrii konstrukcyjnej poza Part Design, zmiany w szkicowniku oraz dalszy rozwój CAM i środowiska FEM^[13][10].

FreeCAD jest programem parametrycznym, co oznacza, że kształt i relacje między elementami modelu są opisywane za pomocą parametrów, takich jak wymiary, kąty i więzy geometryczne^[2]. Użytkownik może wrócić do historii operacji, zmienić odpowiedni parametr i spowodować automatyczne przeliczenie całego modelu^[2]. Pozwala to wprowadzać zmiany w modelu bez przebudowywania go od początku, co ma znaczenie w projektach wymagających wielu iteracji, wariantów konstrukcyjnych lub częstych modyfikacji^[2].

Program ma modułową architekturę opartą na tzw. środowiskach roboczych, służących do wykonywania określonych zadań, takich jak szkicowanie w 2D, modelowanie brył, przygotowanie dokumentacji 2D, analiza wytrzymałościowa czy projektowanie pod CAM^[6][14]. Interfejs umożliwia włączanie tylko tych modułów, które są w danym momencie potrzebne, co pozwala ograniczyć liczbę wyświetlanych narzędzi^[15].

FreeCAD wykorzystuje zewnętrzne biblioteki do obliczeń geometrycznych i wizualizacji, a modele są zazwyczaj reprezentowane jako bryły CAD oparte na jądrze geometrycznym typu B-Rep^[16]. Program obsługuje zarówno pracę z dokładnymi bryłami, jak i z siatkami trójkątnymi, stosowanymi m.in. w druku 3D^[17][4].

Z technicznego punktu widzenia FreeCAD jest rozwijany przede wszystkim w językach C++ i Python. W materiałach deweloperskich projektu języki te są wskazywane jako podstawowy zestaw narzędzi programistycznych, natomiast interfejs graficzny programu oparto na frameworku Qt. Oficjalne repozytorium projektu wymienia ponadto szerokie API Pythona, jądro geometryczne OpenCASCADE(inne języki) oraz bibliotekę Coin3D(inne języki) obsługującą reprezentację sceny 3D^[18][19].

Do najważniejszych funkcji FreeCAD należą m.in.:

• parametryczne modelowanie brył 3D oparte na szkicach 2D i operacjach takich jak wyciąganie, obrót, zaokrąglenia oraz operacje boolowskie^[2];
• edytowalna historia modelu, umożliwiająca powrót do wcześniejszych operacji i modyfikację parametrów^[2];
• szkicownik (Sketcher) z możliwością definiowania więzów geometrycznych i wymiarów^[20];
• środowiska robocze dostosowane do konkretnych zadań, np. projektowania części mechanicznych, architektury, projektów okrętowych, ścieżek narzędzi dla obróbki CNC oraz pracy z siatkami^[6][14][21];
• narzędzia do tworzenia rysunków technicznych 2D na podstawie modelu 3D wraz z wymiarowaniem i opisami^[22];
• integracja z analizą MES (FEM), pozwalająca na przeprowadzanie prostych analiz wytrzymałościowych w tym samym środowisku^[7];
• system makr i rozbudowane API w Pythonie, umożliwiające automatyzację zadań, tworzenie własnych narzędzi i rozbudowę programu^[9];
• konfigurowalny interfejs użytkownika, z możliwością dostosowania pasków narzędzi, skrótów klawiaturowych i układu okien^[23].

W ramach społeczności rozwijany jest także menedżer dodatków, który umożliwia instalowanie dodatkowych środowisk roboczych i rozszerzeń tworzonych przez użytkowników^[24]. Dzięki temu FreeCAD może być dostosowywany do specyficznych potrzeb, takich jak projektowanie mebli, konstrukcji stalowych czy elementów elektronicznych^[21].

FreeCAD jest wykorzystywany w różnych dziedzinach inżynierii i projektowania^[3]. W mechanice służy do tworzenia modeli części i prostych zespołów, przygotowywania dokumentacji 2D oraz eksportu modeli do systemów CAM lub do druku 3D^{[2][22][14][4]}. W architekturze i budownictwie może być używany do tworzenia uproszczonych modeli budynków, elementów konstrukcyjnych oraz do współpracy z narzędziami BIM^[25].

W kontekście druku 3D program może być używany do projektowania prototypów, obudów urządzeń, elementów naprawczych i modeli dydaktycznych^[4]. Możliwość precyzyjnego definiowania wymiarów oraz późniejszej edycji parametrów ułatwia uzyskiwanie dopasowanych elementów, np. w projektach mechanicznych lub medycznych^[2].

Dokumentacja projektu udostępnia także materiały pomocnicze do nauki obsługi programu, w tym zestaw książek i poradników^[26][27]. Materiały te dotyczą m.in. podstaw projektowania 3D, rysunku technicznego, metod elementów skończonych oraz skryptów CAD w Pythonie^{[2][22][7][9]}.

FreeCAD znajduje zastosowanie także w środowisku przemysłowym, zwłaszcza tam, gdzie istotne są brak kosztów licencyjnych, możliwość lokalnej pracy na danych projektowych, rozszerzalność za pomocą skryptów oraz łączenie modelowania, dokumentacji technicznej, analiz i przygotowania do wytwarzania^[28][29].

Publicznie opisywane przykłady obejmują m.in. wykorzystanie FreeCAD w lekkim przemyśle lotniczym. Według materiału opublikowanego na blogu projektu FreeCAD brytyjska firma Avian Hang Gliders używała programu przy opracowywaniu nowej generacji lotni, łącząc modelowanie z symulacją i technikami wytwarzania^[30].

W branży urządzeń do montażu elektroniki dokumentacja producenta Opulo zaleca korzystanie z modelu FreeCAD jednej z maszyn jako materiału referencyjnego podczas montażu i modernizacji urządzenia, co wskazuje na użycie FreeCAD w procesie rozwoju i obsługi tej maszyny typu pick and place^[31].

Dodatkowe przykłady zastosowań przemysłowych pochodzą od firm zajmujących się wdrożeniami FreeCAD w przedsiębiorstwach. Według materiałów niemieckiej firmy Alsado program jest integrowany z procesami konstrukcyjnymi i produkcyjnymi, w tym z obiegiem danych w systemach ERP i PLM. Firma deklaruje doświadczenie we wdrożeniach i szkoleniach związanych z FreeCAD dla przedsiębiorstw z branż takich jak półprzewodniki, elektromobilność, meblarstwo, automatyka, narzędziownia, produkcja zabawek i energetyka^[32][33].

W źródłach branżowych FreeCAD jest opisywany jako narzędzie stosowane do projektowania detali maszynowych, tworzenia rysunków technicznych, przeprowadzania analiz obciążeń oraz generowania ścieżek narzędzi do wytwarzania. Takie zastosowania wskazują, że program jest wykorzystywany również w wybranych procesach przemysłowych i okołoprzemysłowych^[28][29].

FreeCAD wykorzystuje własny format pliku oparty na archiwum zawierającym opis modelu i dodatkowe dane projektu (.FCStd)^[34]. Umożliwia także import i eksport wielu standardowych formatów stosowanych w inżynierii i projektowaniu, w tym m.in. STEP, IGES, STL, OBJ, DXF, SVG oraz formatów związanych z BIM i wymianą danych między różnymi narzędziami CAD^[35][36]. Pozwala to na współpracę z innym oprogramowaniem oraz włączanie FreeCAD do istniejących łańcuchów narzędziowych^[35].

Obsługa popularnych formatów używanych w druku 3D umożliwia eksport modeli przygotowanych w FreeCAD do programów typu slicer, a następnie do urządzeń drukujących^[4][35]. W zakresie dokumentacji 2D program oferuje eksport rysunków do formatów wektorowych, co ułatwia ich dalszą obróbkę lub włączanie do dokumentów technicznych^[22].

Szczególnym przypadkiem jest format DWG, wskazywany w dokumentacji FreeCAD jako natywny format programu AutoCAD, przy czym w samym FreeCAD obsługiwana jest jedynie geometria 2D oraz wymagana jest instalacja modułów zewnętrznych^[35]. Dokumentacja projektu podkreśla, że FreeCAD nie odczytuje i nie zapisuje plików DWG bezpośrednio, lecz opiera się na zewnętrznych konwerterach, a import i eksport odbywają się pośrednio przez konwersję między DWG i DXF^[37][38][39].

W ustawieniach importu i eksportu FreeCAD przewidziano obsługę kilku zewnętrznych narzędzi do pracy z DWG. Dokumentacja wymienia przede wszystkim LibreDWG(inne języki), ODA File Converter oraz QCAD Pro^[40][37]. LibreDWG jest biblioteką otwartoźródłową do odczytu i zapisu DWG, jednak według dokumentacji nie obsługuje w pełni tego formatu i nie zawsze zapewnia poprawną konwersję^[40]. ODA File Converter jest narzędziem darmowym, lecz niewolnym, natomiast QCAD Pro stanowi rozwiązanie komercyjne^[37]. W związku z tym stopień zgodności z plikami DWG zależy zarówno od użytego konwertera, jak i od rodzaju obiektów zapisanych w pliku, a w przypadku bardziej złożonych elementów konwersja może być niepełna lub wymagać dodatkowych poprawek^[39][40].

Interfejs FreeCAD jest oparty na klasycznym układzie z oknem widoku 3D, drzewem modelu oraz panelami właściwości i narzędzi^[15]. Użytkownik może tworzyć szkice, operacje bryłowe oraz generować dokumentację w ramach jednego środowiska pracy^[20][22]. Program oferuje zestaw domyślnych schematów kolorów i ustawień widoku, które można modyfikować zgodnie z potrzebami^[15][23].

Istotną cechą FreeCAD jest jego rozszerzalność^[9]. Dzięki skryptom w Pythonie możliwe jest automatyzowanie powtarzalnych zadań, generowanie złożonych geometrii oraz integracja z innymi narzędziami^[9]. Społeczność rozwija dodatkowe moduły, wzbogacające program m.in. o specjalistyczne funkcje przeznaczone dla poszczególnych branż^[24][21]. Rozwój projektu jest koordynowany w sposób rozproszony, z wykorzystaniem systemów kontroli wersji i platform współpracy dla programistów oraz użytkowników^[8].

FreeCAD w odróżnieniu od programów komercyjnych jest rozwijany bez opłat licencyjnych i jako projekt otwartoźródłowy, a jego funkcje można rozszerzać za pomocą dodatków, modułów i skryptów w Pythonie^[1][9].

FreeCAD, w odróżnieniu od programów ukierunkowanych głównie na grafikę i animację, przeznaczony jest przede wszystkim do zastosowań inżynierskich, precyzji wymiarowej oraz integracji z procesami CAx (CAD, CAM, CAE)^[3][14]. Z tego względu może być używany w projektach, w których istotne są geometria parametryczna i możliwość zmiany konstrukcji przez edycję parametrów^[2].

• Tutorial wideo: „FreeCAD - przykłady 3D i 2D” [online], YouTube [dostęp 2026-03-26]  (pol.).