AI个体时代下的免费开源跨平台CAD工具

个体时代

AI的普及意味着个体时代的到来, 以前需要一个团队完成的事, 如今只需要一个人+AI就能完成, 比如独立音乐人、独立游戏开发、独立影视工作, 独立创意工坊等等

人手一间独立工作室, 而我们需要做的只有一件事, 那就是大胆发挥想象力

事物发展不是巧合, 3D打印像是提前为大家准备好的工具, 它不再是有钱人的玩具, 而是普通创意工作者的生产制造利器

我们可以设计给各样的工具, 来解决生活过程中某一处的痛点, 如果确实好用, 可以申请专利, 批量生产售卖, 从而获取创意收入

有想法, 会使用AI, 会一点工具, 三者缺一不可

今天我们就来聊一聊, 创意工坊中的必备工具, 那就是CAD画图工具, 这是将想法转为具体实物的第一步

开源跨平台CAD

现在是免费开源时代, 进一步降低了我们创作的成本门槛

目前好用的开源跨平台CAD工具有:

OpenSCAD
FreeCAD
Python CAD（CadQuery / build123d)

OpenSCAD

由代码驱动的CAD工具, 适合程序员使用的工具, 对AI及其友好, 直接让AI给我们生成建模代码, 复制粘贴然后修改参数即可, 支持MacOS、Windows、Linux平台, 支持3D打印

支持导出图像、PDF、CSG、STL格式, 不支持导出STEP格式:

官网: 点击进入

示例写法如下:

// 一个带安装孔的底座：参数化写法
L = 80; W = 56; T = 8; hole = 6.4;

difference() {
  hull() {
    for (x = [5, L-5], y = [5, W-5])
      translate([x, y, 0]) cylinder(r = 5, h = T);
    cube([L, W, T]);
  }
  // 4 个安装孔
  for (x = [10, L-10], y = [10, W-10])
    translate([x, y, -1]) cylinder(r = hole/2, h = T+2);
}

FreeCAD

一款功能齐全的参数化 3D CAD，界面与主流商业 CAD 类似,对标SolidWorks商业建模工具, 支持导出STEP格式, 同样跨平台支持MacOS、Windows、`Linux系统, 支持M芯片, 支持3D打印

官网: 点击进入

如果你使用的是Mac平台, 可以直接使用brew命令行安装:

1	brew install --cask freecad

Python CAD

python语言代码式建模工具, 跨平台且AI友好, 知名的建模包有CadQuery与build123d

CadQuery

把 CAD 建模抽象成一系列流畅的 Python 操作，每一步都返回可继续操作的对象，最终直接输出精确 STEP, 示例代码如下:

import cadquery as cq

plate = (
    cq.Workplane("XY")
    .box(80, 56, 8)
    .edges("|Z").fillet(5)                 # 四边竖直棱倒圆角
    .faces(">Z").workplane()
    .pushPoints([(10, 10), (70, 10), (10, 46), (70, 46)])
    .hole(6.4)                             # 4 个安装孔
)

cq.exporters.export(plate, "base_plate.step")

直接运行一行代码即可生成step文件

build123d

它和CadQuery类似, build123d使用了更现代的语法, 在 CadQuery 基础上提供了更直观的上下文管理器写法, 示例代码如下:

from build123d import *

with BuildPart() as p:
    Box(80, 56, 8)
    Fillet(edges(), 5)
    with Locations((10, 10), (70, 10), (10, 46), (70, 46)):
        Hole(radius=3.2)

export_step(p.part, "base_plate.step")

对比表格

三种工具对比表格如下:

维度	OpenSCAD	FreeCAD	Python CAD（CadQuery / build123d）
建模方式	声明式代码	图形化（草图 + 特征）	命令式 Python 代码
价格	免费开源	免费开源	免费开源
原生导出 STEP	❌（原生为 STL／CSG）	✅	✅
原生导出 STL／网格	✅	✅	✅
参数化	✅ 顶部变量	✅ 表达式／电子表格	✅ Python 变量与逻辑
AI 友好度	⭐⭐⭐⭐⭐ 极高	⭐⭐ 中（API 复杂）	⭐⭐⭐⭐ 高
学习曲线	中等（需学语法）	中等（工作台多、界面偏传统）	中等（需会 Python）
草图约束	❌	✅	以代码逻辑间接实现
装配／工程图／有限元	❌	✅	需配合其他工具
跨平台	✅ Windows／macOS／Linux	✅ Windows／macOS／Linux	✅ 任何有 Python 的平台
中文资料	官方手册有中文	官方 Wiki 有中文	主要是英文
典型用途	快速原型、参数化零件、AI 生成、3D 打印	完整设计流程、出工程图、导入导出、仿真	精确 STEP、批量建模、自动化、AI 生成

开源 CAD + AI 工作流

┌────────────────────────┐
│ 【你 / AI】            │
│ 输入：自然语言需求      │
│ 产出：模型代码          │
└───────────┬────────────┘
            │
            ▼
┌────────────────────────┐
│ 【OpenSCAD】           │
│ 输入：.scad 代码        │
│ 产出：快速原型 + CSG    │
└───────────┬────────────┘
            │
            ▼
┌────────────────────────┐
│ 【CadQuery / build123d】│
│ 输入：Python 代码       │
│ 产出：精确 STEP         │
└───────────┬────────────┘
            │
            ▼
┌────────────────────────┐
│ 【FreeCAD】            │
│ 输入：STEP / CSG        │
│ 产出：检查、工程图、格式 │
└───────────┬────────────┘
            │
            ▼
┌────────────────────────┐
│ 【下游应用】            │
│ CNC 加工               │
│ 3D 打印                │
│ 装配验证               │
└────────────────────────┘