Uitlijnen, spiegelen en dupliceren zonder scheve onderdelen

In het vorige hoofdstuk heb je gezien waarom exacte maten belangrijker zijn dan tekenen op gevoel. Een wand van 2 millimeter moet ook echt 2 millimeter dik zijn. Een opening van 12 millimeter moet niet toevallig ergens tussen 11 en 13 millimeter uitkomen.

Maar correcte maten alleen zijn nog niet genoeg.

Je kunt twee onderdelen exact dezelfde afmetingen geven en ze toch verkeerd ten opzichte van elkaar plaatsen. Een bevestigingsgat kan 3 millimeter groot zijn, maar een halve millimeter uit het midden staan. Een tweede ventilatiesleuf kan dezelfde afmetingen hebben als de eerste, maar net iets hoger geplaatst zijn.

Op het scherm valt dat soms nauwelijks op.

Bij een geprinte behuizing zie je het meteen.

Daarom gaan we in dit hoofdstuk drie gereedschappen gebruiken waarmee je veel minder afhankelijk wordt van je ogen:

• Align om onderdelen exact ten opzichte van elkaar uit te lijnen;
• Mirror om onderdelen gecontroleerd te spiegelen;
• Duplicate om bestaande onderdelen opnieuw te gebruiken.

Het doel is niet dat je sneller gaat tekenen.

Het doel is dat onderdelen die gelijk, symmetrisch of gecentreerd moeten zijn dat ook werkelijk zijn.

Waarom op het oog uitlijnen bijna altijd misgaat

Stel dat je in De Werkplaats een kleine behuizing maakt voor een ESP32 met aan beide zijkanten een bevestigingsoog.

Je maakt links een blokje van:

• 12 mm breed;
• 8 mm diep;
• 3 mm hoog.

Daarna maak je rechts nog zo'n blokje.

Je kunt proberen beide blokjes met de muis netjes naast de behuizing te zetten.

Van boven ziet het er misschien goed uit.

Maar controleer je de maten nauwkeurig, dan blijkt bijvoorbeeld:

• het linker blokje 4,2 mm van de voorkant te staan;
• het rechter blokje 4,8 mm;
• het ene blokje iets hoger te liggen;
• of de afstand tot de behuizing links en rechts verschillend te zijn.

Dat zijn kleine verschillen.

Juist daarom zijn ze vervelend.

Grote fouten zie je direct. Kleine afwijkingen kunnen pas zichtbaar worden wanneer je het onderdeel print, monteert of tegen een ander onderdeel houdt.

Een praktische ontwerpregel is daarom:

Als twee onderdelen geometrisch aan elkaar gerelateerd zijn, probeer die relatie dan niet met de muis na te bootsen. Gebruik daarvoor een gereedschap.

Tinkercad heeft daar onder andere Align, Mirror en Duplicate voor.

Align: onderdelen ten opzichte van elkaar uitlijnen

Met Align kun je twee of meer geselecteerde vormen langs dezelfde positie zetten.

Dat klinkt eenvoudig, maar het gereedschap is belangrijker dan het op het eerste gezicht lijkt.

Je gebruikt Align bijvoorbeeld wanneer:

• een opening precies midden in een wand moet komen;
• een knop precies in het midden van een frontplaat moet zitten;
• twee bevestigingsgaten op dezelfde hoogte moeten liggen;
• een deksel exact boven een behuizing moet worden geplaatst;
• een tekstvlak gecentreerd moet worden;
• meerdere onderdelen één gemeenschappelijke hartlijn moeten krijgen.

Eerst voorspellen

Neem als eenvoudig voorbeeld een rechthoekige behuizing van:

• 80 mm breed;
• 50 mm diep;
• 25 mm hoog.

Je wilt aan de voorkant een opening maken voor een klein display.

De opening is 30 mm breed.

Als de opening horizontaal precies in het midden moet staan, hoeveel ruimte blijft er dan links en rechts over?

De totale vrije breedte is:

80 − 30 = 50 mm

Die ruimte wordt verdeeld over twee kanten:

50 ÷ 2 = 25 mm

Je zou de opening dus handmatig op 25 mm van de linkerzijde kunnen zetten.

Dat kan.

Maar zodra je later de breedte van de behuizing of het display verandert, klopt die berekening misschien niet meer.

Align kan deze relatie rechtstreeks vastleggen: zet deze opening in het midden van dit onderdeel.

Dat is meestal betrouwbaarder.

Zo werkt Align in Tinkercad

Selecteer twee of meer vormen.

Dat kan bijvoorbeeld door:

• met de muis een selectiekader om de vormen te trekken;
• of één vorm te selecteren en daarna met Shift een tweede vorm aan de selectie toe te voegen.

Daarna kies je Align in de werkbalk.

Tinkercad toont vervolgens zwarte uitlijnpunten rond de selectie.

Die punten vertegenwoordigen verschillende uitlijnmogelijkheden.

Je kunt onder andere uitlijnen:

• links;
• midden;
• rechts;
• voor;
• midden;
• achter;
• onder;
• midden;
• boven.

Welke mogelijkheden je ziet, hangt ook af van de camerahoek.

De middelste punten zijn bijzonder belangrijk. Daarmee kun je onderdelen langs een as centreren.

Een opening exact in het midden zetten

Stel dat je een rechthoek gebruikt als toekomstige opening in een frontplaat.

Selecteer:

• de frontplaat;
• de vorm die de opening moet worden.

Kies vervolgens Align.

Klik op het middelste uitlijnpunt langs de horizontale richting.

De opening schuift nu exact naar het midden van de frontplaat.

Dat is iets anders dan zeggen:

"Hij lijkt ongeveer in het midden te staan."

Tinkercad gebruikt nu de geometrie van beide vormen om de positie te bepalen.

Let goed op wat er beweegt

Bij uitlijnen is één vraag belangrijk:

Welk onderdeel moet op zijn plaats blijven?

Als je zomaar twee vormen selecteert en een uitlijning kiest, kan de uitkomst anders zijn dan je verwacht.

Daarom is het verstandig eerst bewust te kijken naar je selectie en te bedenken:

• welke vorm is mijn referentie?
• welke vorm wil ik verplaatsen?

Bij ontwerpen van behuizingen is de grote hoofdvorm vaak je referentie.

Bijvoorbeeld:

• de behuizing blijft staan;
• het gat wordt gecentreerd;
• de knopopening wordt uitgelijnd;
• de bevestiging wordt ten opzichte van de wand geplaatst.

Werk daarom rustig.

Voer één uitlijning uit.

Kijk wat er gebeurt.

Controleer daarna pas de volgende richting.

Dat is betrouwbaarder dan meerdere correcties achter elkaar uitvoeren zonder tussendoor te kijken.

Uitlijnen gebeurt per richting

Een veelgemaakte denkfout is dat Align een onderdeel automatisch overal centreert.

Dat hoeft niet.

Een object heeft drie richtingen:

• links-rechts;
• voor-achter;
• boven-onder.

Je kunt een onderdeel langs één richting centreren terwijl je de positie in een andere richting bewust ongemoeid laat.

Dat is juist nuttig.

Stel dat je een LED-opening in de voorkant van een behuizing maakt.

Je wilt dat deze:

• horizontaal gecentreerd staat;
• maar verticaal dicht bij de bovenrand blijft.

Dan centreer je alleen links-rechts.

Je klikt dus niet automatisch op alle middelste uitlijnpunten.

Controleer na het uitlijnen

Draai de camera na een belangrijke uitlijning even.

Bekijk je ontwerp bijvoorbeeld:

• van voren;
• van boven;
• en schuin van opzij.

Je controleert daarmee of je niet per ongeluk langs een tweede as iets hebt verplaatst.

Dit duurt maar een paar seconden en voorkomt veel zoekwerk later.

Uitlijnen met een tijdelijk hulpobject

Soms wil je iets uitlijnen ten opzichte van een denkbeeldige lijn of een gebied waarvoor nog geen echte vorm bestaat.

Dan kun je een tijdelijk hulpobject gebruiken.

Stel dat je twee bevestigingsgaten precies in het midden van een zijwand wilt zetten.

Je kunt tijdelijk een dun blok maken dat exact dezelfde afmetingen heeft als die zijwand.

Dat blok gebruik je alleen als referentie voor Align.

Wanneer alles correct staat, verwijder je het hulpblok weer.

Zo'n object wordt soms een hulpg geometrie of constructiegeometrie genoemd: een vorm die je niet maakt omdat hij in het eindproduct nodig is, maar omdat hij helpt om andere onderdelen correct te plaatsen.

Dat principe kom je ook in uitgebreidere CAD-programma's tegen.

Je hoeft dus niet bang te zijn om tijdens het ontwerpen tijdelijke vormen te gebruiken.

Niet alles wat je tekent hoeft uiteindelijk geprint te worden.

Duplicate: maak niet twee keer hetzelfde onderdeel

Stel dat je een bevestigingsgat hebt gemaakt.

Je hebt zorgvuldig ingesteld:

• diameter 3,2 mm;
• juiste hoogte;
• juiste afstand tot de rand.

Nu heb je aan de andere kant nog zo'n gat nodig.

Je kunt een nieuwe cilinder plaatsen en opnieuw alle maten invoeren.

Maar daarmee introduceer je opnieuw mogelijkheden voor fouten.

Misschien wordt de tweede cilinder:

• 3,0 in plaats van 3,2 mm;
• een fractie hoger;
• net anders geplaatst;
• of later anders aangepast dan de eerste.

Als twee onderdelen gelijk moeten zijn, is het meestal beter om één goed onderdeel te maken en dat vervolgens te dupliceren.

Duplicate gebruiken

Selecteer het object dat je wilt kopiëren.

Gebruik daarna Duplicate.

Je krijgt nu een identieke kopie.

In eerste instantie ligt die meestal exact over het originele object heen. Daardoor lijkt het soms alsof er niets is gebeurd.

Verplaats de kopie.

Dan zie je dat er daadwerkelijk twee vormen zijn.

Het voordeel is duidelijk:

de tweede vorm heeft exact dezelfde:

• breedte;
• diepte;
• hoogte;
• straal;
• vorminstellingen;
• en oriëntatie.

Je hoeft dus alleen nog de positie te bepalen.

Eerst goed maken, daarna dupliceren

Dit lijkt een klein detail, maar het is een belangrijke werkwijze:

Maak eerst één onderdeel helemaal goed. Dupliceer het daarna pas.

Niet andersom.

Stel dat je vier ventilatiesleuven nodig hebt.

Een onhandige werkwijze is:

• vier willekeurige blokjes neerzetten;
• daarna alle vier apart op maat maken;
• vervolgens proberen ze gelijk uit te lijnen.

Een betere werkwijze is:

• maak één sleuf;
• stel de exacte breedte, hoogte en diepte in;
• bepaal de juiste positie;
• controleer de sleuf;
• dupliceer hem;
• verplaats de kopieën.

Je reduceert daarmee het aantal variabelen.

Dat principe gebruiken we in deze gids vaker:

verander zo min mogelijk dingen tegelijk.

Duplicate onthoudt verplaatsingen

Duplicate kan nog iets bijzonder handigs.

Wanneer je een kopie maakt, die verplaatst en vervolgens opnieuw Duplicate gebruikt, kan Tinkercad dezelfde bewerking herhalen.

Dat is handig voor regelmatige patronen.

Stel dat je vier ventilatiesleuven wilt maken met steeds 5 mm tussenruimte.

Je kunt dan:

• één sleuf maken;
• deze dupliceren;
• de kopie de juiste afstand verplaatsen;
• opnieuw Duplicate gebruiken;
• nogmaals Duplicate gebruiken.

Tinkercad herhaalt de eerder toegepaste verplaatsing.

Zo ontstaat een regelmatig patroon.

Dat is veel betrouwbaarder dan iedere sleuf afzonderlijk ongeveer op dezelfde afstand zetten.

Eerst voorspellen

Stel dat de eerste sleuf begint op positie 10 mm.

Je verplaatst de duplicaat 7 mm verder.

Waar verwacht je dan dat de volgende kopieën terechtkomen?

Op:

• 17 mm;
• 24 mm;
• 31 mm;
• enzovoort.

Maak een paar duplicaten en controleer of je voorspelling klopt.

Juist door eerst te voorspellen en daarna te kijken wat Tinkercad doet, leer je sneller begrijpen hoe een gereedschap zich gedraagt.

Wanneer Duplicate beter is dan Copy en Paste

Je kunt objecten natuurlijk ook kopiëren en plakken.

Voor gewone kopieën werkt dat prima.

Duplicate is vooral prettig wanneer je bezig bent met een ontwerp en dezelfde vorm meerdere keren geometrisch wilt herhalen.

Denk aan:

• ventilatieopeningen;
• montagegaten;
• afstandhouders;
• ribben;
• sleuven;
• knoppen;
• kabelgeleiders.

Bij dit soort onderdelen is herhaalbaarheid belangrijker dan het kopiëren zelf.

Mirror: maak de andere kant niet opnieuw

Veel behuizingen zijn gedeeltelijk symmetrisch.

Misschien heb je:

• links en rechts een bevestigingsoog;
• twee kabelclips;
• twee scharnierdelen;
• ventilatie aan beide zijden;
• een identieke versteviging aan de binnenkant.

Je kunt de tweede kant opnieuw tekenen.

Maar ook hier geldt: alles wat je opnieuw tekent kan een klein beetje anders worden.

Daarvoor is Mirror bedoeld.

Mirror betekent spiegelen.

Je maakt eerst één onderdeel goed en maakt daarna een gespiegelde versie.

Een praktisch voorbeeld: twee bevestigingsoren

Stel dat je een behuizing ontwerpt die met twee schroeven aan een wand moet worden bevestigd.

Links maak je een bevestigingsoog.

Dat bestaat bijvoorbeeld uit:

• een rechthoekig blok;
• met een rond schroefgat;
• en eventueel afgeronde randen.

Je hebt daar enige tijd aan gewerkt.

Het schroefgat staat netjes in het midden.

De afstand tot de behuizing klopt.

De dikte klopt.

Nu heb je rechts hetzelfde onderdeel nodig.

Je zou alles opnieuw kunnen bouwen.

Maar daarmee bouw je eigenlijk hetzelfde probleem twee keer.

Een logischere werkwijze is:

• selecteer het volledige bevestigingsoog;
• dupliceer het;
• spiegel de kopie;
• plaats hem aan de andere zijde;
• lijn hem uit met de behuizing.

Zo weet je dat links en rechts vanuit dezelfde geometrie zijn ontstaan.

Hoe Mirror werkt

Selecteer een vorm of een groep vormen.

Kies daarna Mirror.

Tinkercad toont pijlen waarmee je langs verschillende assen kunt spiegelen.

Je kunt een object spiegelen:

• links-rechts;
• voor-achter;
• boven-onder.

Welke richting je nodig hebt, hangt af van het onderdeel en de oriëntatie ervan.

Klik op de gewenste spiegelrichting.

Bekijk daarna het resultaat vanuit meerdere camerahoeken.

Bij een eenvoudige rechthoek zie je soms nauwelijks verschil. Een rechthoek is immers aan beide kanten hetzelfde.

Bij een asymmetrische vorm wordt het effect veel duidelijker.

Daarom is het nuttig Mirror eerst eens te testen met een vorm waarbij één zijde duidelijk anders is dan de andere.

Spiegelen is niet hetzelfde als verplaatsen

Een veelgemaakte fout is verwachten dat Mirror een object automatisch naar de andere kant van de behuizing zet.

Mirror verandert de oriëntatie van het geselecteerde object.

Het bepaalt niet automatisch waar de gespiegelde kopie uiteindelijk in je ontwerp moet komen.

Daarom worden Duplicate, Mirror en Align vaak samen gebruikt.

Bijvoorbeeld:

• maak links één goed onderdeel;
• dupliceer het;
• spiegel de kopie;
• verplaats hem globaal naar rechts;
• gebruik Align of exacte maten om hem goed te plaatsen.

Dit is een veel betrouwbaardere werkwijze dan de rechterkant opnieuw vanaf nul tekenen.

Groepen eerst goed begrijpen

Sommige onderdelen bestaan uit meerdere vormen.

Een montageoog kan bijvoorbeeld bestaan uit:

• een rechthoek;
• een cilindrische verdikking;
• een gat;
• een verstevigingsrib.

Als je daarvan maar één losse vorm spiegelt, krijg je natuurlijk niet het volledige onderdeel aan de andere kant.

Je kunt daarom tijdelijke onderdelen eerst samen selecteren of groeperen voordat je ze dupliceert en spiegelt.

Let wel op: groeperen heeft in Tinkercad ook invloed op vaste vormen en gaten.

Daar gaan we in het volgende hoofdstuk uitgebreider naar kijken.

Voor nu is vooral belangrijk dat je bewust selecteert wat bij het onderdeel hoort.

Controleer voor het dupliceren:

Heb ik werkelijk alle vormen geselecteerd die samen dit onderdeel vormen?

Symmetrie betekent niet altijd exact hetzelfde

Mirror is handig, maar gebruik het niet automatisch.

Niet iedere behuizing hoeft links en rechts identiek te zijn.

Aan één zijde kan bijvoorbeeld zitten:

• een USB-aansluiting;
• een voedingsconnector;
• een ventilatierooster;
• een kabelwartel.

Aan de andere zijde misschien niets.

Symmetrie is dus geen doel op zichzelf.

Je gebruikt spiegeling wanneer de functie van het ontwerp daarom vraagt.

Dat is een belangrijk verschil tussen tekenen en ontwerpen.

Bij tekenen kan iets mooi symmetrisch zijn.

Bij ontwerpen moet het vooral logisch functioneren.

Combineer exacte maten met geometrische relaties

In het vorige hoofdstuk werkten we vooral met getallen.

In dit hoofdstuk voegen we daar relaties aan toe.

Een onderdeel kan bijvoorbeeld:

• 20 mm breed zijn;
• én exact gecentreerd staan.

Een gat kan:

• 3,2 mm diameter hebben;
• én precies op dezelfde hoogte staan als een tweede gat.

Een montagepunt kan:

• 5 mm van de rand staan;
• én gespiegeld zijn ten opzichte van het montagepunt aan de andere kant.

Dat is een veel sterkere manier van ontwerpen.

Je legt dan niet alleen vast hoe groot iets is, maar ook hoe onderdelen zich tot elkaar verhouden.

Oefening: maak een frontplaat met drie gelijke openingen

Maak een eenvoudige frontplaat van:

• 70 mm breed;
• 30 mm hoog;
• 2 mm dik.

Maak daarna één kleine rechthoekige vorm die later een opening zou kunnen worden.

Gebruik bijvoorbeeld:

• 8 mm breed;
• 4 mm hoog.

Plaats hem ongeveer links van het midden.

Nu ga je niet drie openingen apart tekenen.

Werk als volgt:

• maak de eerste opening exact op maat;
• dupliceer hem;
• verplaats de duplicaat een vaste afstand;
• gebruik Duplicate opnieuw voor de derde opening;
• selecteer de drie openingen;
• controleer of ze op dezelfde hoogte staan;
• gebruik Align als dat nodig is.

Bekijk daarna de frontplaat recht van voren.

Controleer

Vraag jezelf af:

• zijn alle openingen werkelijk even groot?
• liggen ze exact op dezelfde hoogte?
• is de tussenruimte regelmatig?
• zou je dezelfde nauwkeurigheid hebben bereikt wanneer je ze drie keer los met de muis had geplaatst?

Je hoeft de openingen nog niet echt uit de frontplaat te verwijderen.

Dat komt in het volgende hoofdstuk.

Oefening: maak een links-rechts paar

Maak nu aan de linkerkant van een rechthoekige behuizing een eenvoudig montageblok.

Geef het bewust een asymmetrisch detail. Voeg bijvoorbeeld aan één kant een klein extra blokje toe.

Dupliceer het complete onderdeel.

Gebruik Mirror om de kopie te spiegelen.

Plaats hem aan de rechterkant.

Gebruik vervolgens Align of exacte positionering om beide onderdelen op dezelfde hoogte te zetten.

Bekijk het geheel van voren en van boven.

Als beide onderdelen correct gespiegeld en geplaatst zijn, moet het ontwerp nu duidelijk symmetrisch ogen.

Maar vertrouw niet alleen op dat beeld.

Controleer ook de maten en posities.

Een fout die je juist wilt maken

Probeer nu bewust één keer het volgende:

• maak een duplicaat;
• spiegel het langs de verkeerde as;
• draai de camera;
• kijk wat er precies is veranderd.

Daarna gebruik je Undo en probeer je de juiste as.

Dit is geen verloren tijd.

Door bewust een verkeerde spiegelrichting te kiezen, leer je veel sneller herkennen wat de drie assen doen.

Hetzelfde geldt voor Align.

Klik tijdens een oefenontwerp eens op een verkeerd uitlijnpunt en kijk waar het object terechtkomt.

Gebruik daarna Undo.

Een fout die je gecontroleerd maakt en begrijpt is nuttiger dan een knop die je alleen uit het hoofd probeert te onthouden.

Een praktische werkvolgorde

Wanneer je meerdere gelijke of symmetrische onderdelen nodig hebt, kun je de volgende volgorde aanhouden:

• Maak één onderdeel.
• Voer de exacte maten in.
• Controleer de vorm.
• Plaats het eerste onderdeel correct.
• Dupliceer het.
• Spiegel het als dat nodig is.
• Gebruik Align voor de gemeenschappelijke positie.
• Controleer het ontwerp vanuit meerdere camerahoeken.
• Meet of controleer kritische afstanden.

Deze volgorde voorkomt dat je meerdere bijna-identieke onderdelen afzonderlijk moet corrigeren.

Wanneer iets toch scheef lijkt

Soms heb je Align gebruikt en lijkt een onderdeel toch niet goed te staan.

Ga dan niet meteen opnieuw slepen.

Controleer eerst wat er werkelijk aan de hand is.

Mogelijke oorzaken zijn:

• je hebt langs de verkeerde as uitgelijnd;
• je selectie bevatte een extra object;
• een onderdeel heeft een andere hoogte;
• je kijkt vanuit een schuine camerahoek;
• het object is eerder gedraaid;
• je hebt de vorm gespiegeld terwijl alleen verplaatsen nodig was.

Verander vervolgens één ding tegelijk.

Bijvoorbeeld:

• draai eerst alleen de camera;
• controleer opnieuw;
• gebruik eventueel Undo;
• selecteer de juiste vormen;
• voer Align opnieuw uit.

Zo blijft duidelijk welke handeling het probleem veroorzaakt.

Nauwkeurigheid wordt steeds minder handwerk

Je hebt inmiddels een belangrijke verschuiving gemaakt.

In het begin van Tinkercad plaats je vormen vooral met de muis.

Dat is logisch. Je moet eerst leren hoe het werkvlak, de camera en de basisvormen werken.

Maar naarmate een ontwerp serieuzer wordt, moet de muis steeds minder bepalen waar iets precies terechtkomt.

Daarvoor gebruik je steeds vaker:

• ingevoerde maten;
• vaste afstanden;
• Align;
• Duplicate;
• Mirror.

De muis gebruik je dan vooral om onderdelen ongeveer op hun plek te brengen en je ontwerp te bedienen.

De uiteindelijke nauwkeurigheid komt uit de gereedschappen.

Dat verschil wordt belangrijk zodra een behuizing echt rond elektronica moet passen.

Wat je uit dit hoofdstuk kunt meenemen

Een nette behuizing ontstaat niet door heel voorzichtig met de muis te slepen.

Je maakt het ontwerp betrouwbaarder door geometrische relaties te gebruiken.

Align helpt je onderdelen exact ten opzichte van elkaar te plaatsen.

Duplicate voorkomt dat je hetzelfde onderdeel meerdere keren opnieuw moet maken.

Mirror helpt je een bestaande vorm gecontroleerd aan de andere kant te gebruiken.

De belangrijkste werkwijze is:

maak één onderdeel goed en bouw daarop verder.

Controleer daarbij steeds wat je verwacht dat Tinkercad gaat doen, voer één bewerking uit en kijk daarna of de uitkomst klopt.

Tot nu toe hebben we vooral vaste vormen geplaatst en georganiseerd. Een echte behuizing heeft natuurlijk ook plekken waar juist géén materiaal moet zitten: voor een USB-stekker, een display, een schroef of een kabel.

In het volgende hoofdstuk gaan we daarom kijken naar “Gaten en uitsparingen maken met Hole en Group”. Daar wordt duidelijk hoe je vormen niet alleen kunt toevoegen, maar ook gecontroleerd uit een ontwerp kunt weghalen.