纯开源CAD/CAM方案调研

我选择：彻底采用开源工具链在机械设计与制造中的应用探索

在我过去的职业生涯中，基本依赖Linux操作系统进行日常任务处理，并且尝试了多种称为“纯粹”的开源工具链。遗憾的是，这些尝试最初在 CAD/CAM 领域未能达成预期的目的。在过去的一个项目中，我体验到了SolidWorks/SolidCAM组合使用时的无力感和复杂性，这促使我在重大的工具选择上进行了深入的重新思考。




SolidWorks 的问题与挑战


主要问题概览：

1. 软件稳定性和可靠性：尽管SolidWorks 的入门难度低且能基本满足设计需求，但频繁的崩溃问题令用户难以为继。这与商业软件往往追求盈利而忽视软件质量有关，而开源项目的开发团队基于荣誉和兴趣构建高品质软件。

2. 设计限制：作为以为数字模型内的2D设计计算提供了垂直行修计算在所生成的模型之内，从而在一定程度上限制了设计的灵活性。

3. 缺乏后向兼容性：软件版本之间的更新可能会导致旧版本难以上兼容新版本设计，这一做法迫使用户不断升级，这对于追求严格正版化的用户形成压力。

4. 大型装配效率问题：大规模的装配任务下，SolidWorks 显现卡顿，进度条仿佛受到诅咒，有时甚至可能导致冲突的意外出现，影响用设计流程的连续性。

5. 生态支持欠缺：在设计常见需求元素方面，例如齿轮、紧固件、传动设计等基本元素时，缺少直接的快捷解决方案。

新方案的选择与评估


新归属 OpenSCAD：

进入了一个全新的尝试阶段，我把目光投向了OpenSCAD。首先，它从根本上革新设计理念，将其转变为了编程过程。任何模型构建都通过代码描述实现，使得反馈和更新变得即时、便捷。

优点突出：

反馈和追踪：所有修改操作都被整合在代码中，提供完整的版本控制与可追溯性，远优于SolidWorks内部因操作分散而难以追踪的历史痕迹。

可复用性增强：OpenSCAD的设计流程迫使设计师在最初阶段就考虑模型的复用可能，使得代码易于复制、修改与调整，极大地简化了大规模设计过程后的参数化调整。

无视装配冲突：通过参数化构建模型，OpenSCAD实现了结构之间的自动化匹配与调整，消除了与SolidWorks通过约束关系管理装配过程中可能出现的冲突问题。

挑战浮现：

性能瓶颈：当面对大型设计模型时，OpenSCAD的渲染速度成为明显短板，这在实际应用中难以接受。

交互限制：作为代码驱动的解决方案，OpenSCAD在交互式设计上缺乏一些直观操作功能，如测量距离、尺寸与角度等基本操作。

语言限制：OpenSCAD使用的语言设计相对保守，使得在进行精致装配（如零件间智能相对高度计算）时难以实现高度复杂的交互与自动化定制需求。

现阶段的策略与展望

我综合评估了当前尝试的技术路线，并试图优化与补强。“有效应用技术的组合”带来了新的机会，同时也伴随着新的挑战。关键在于整合现有资源与技术，提升OpenSCAD性能，增强交互能力，及扩展语言功能，从而实现更为全面高效的机械设计与制造流程。

通过Rust语言对OpenSCAD进行高层结构的兼容性增强，以跨平台能力优化渲染过程，引入WebGL渲染技术以支持更多互动特性，同时考虑进一步扩展OpenSCAD语言，以满足更高级别的混合CAD/CAM需求。

总的来说，开源工具链在面对大型复杂项目时展现了一定的潜力与限制。它们不仅可以带来创意和灵活性的提升，更需要通过调整与优化，解决性能效率等问题，以期实现更理想的系统集成与优化。未来的目标将逐步深化，从软件设计到 CAM（计算机辅助制造）的全过程数字化技术链整合，从而实现机械、电子与软件三方面都达成100%应用开源工具链的目标。这仍然是一个不断探索与尝试的过程，但坚信开源技术的潜力无限，通过不断的创新与优化，能够推动工业设计与制造领域的技术创新与升级。