openscad

项目地址： <https://github.com/openscad/openscad>

官网： <https://openscad.org/>

官方文档： <https://openscad.org/documentation.html>

Cheatsheet： <https://openscad.org/cheatsheet/>

许可证： GPL-2.0+

概述

OpenSCAD 与传统 GUI CAD 的区别：

• 代码即模型：所有几何由 .scad 脚本生成
• CSG 内核：基于 CGAL（精确）或新版 Manifold（更快）
• 三大基础：原语 + 变换 + 布尔
• 强参数化：变量、模块、函数、循环、列表推导
• 导入导出：STL、OFF、DXF、SVG、AMF、3MF；可导入 STL 做处理
• 批处理：CLI openscad -o out.stl model.scad

安装

# Linux
sudo apt install openscad
# macOS
brew install --cask openscad
# Windows: 安装包
# 开发版（更快的 Manifold 内核）：<https://openscad.org/downloads.html#snapshots>

基础语法

// 变量
length = 50;
width  = 30;
height = 10;

// 立方体
cube([length, width, height], center = false);

// 球
sphere(r = 5, $fn = 64);          // $fn 控制圆滑度

// 圆柱
cylinder(h = 20, r1 = 5, r2 = 10, center = true, $fn = 32);

// 文字
text("Hello", size = 8, font = "DejaVu Sans:style=Bold");

变换

translate([10, 0, 0])  cube(5);
rotate([0, 0, 45])     cube(5);
scale([2, 1, 1])       cube(5);
mirror([1, 0, 0])      cube(5);

链式：

translate([20, 0, 0])
    rotate([0, 90, 0])
        cylinder(h = 10, r = 2);

布尔（CSG）

union()        { cube(10); translate([8,0,0]) cube(10); }
difference()   { cube(10); translate([5,5,-1]) cylinder(h=12, r=2); }
intersection() { cube(10); translate([5,5,5]) sphere(7); }

模块与函数

module hex(d = 10, h = 5) {
    cylinder(h = h, r = d/2, $fn = 6);
}

// 阵列模块
module hex_grid(rows, cols, sp = 12) {
    for (i = [0:rows-1])
        for (j = [0:cols-1])
            translate([i*sp, j*sp*sin(60), 0])
                hex();
}

hex_grid(rows = 5, cols = 5);

// 函数（返回值）
function sq(x) = x * x;
echo(sq(5));     // → 25

循环与列表

// for 循环
for (i = [0 : 30 : 360])
    rotate([0, 0, i]) translate([20, 0, 0]) cube(2);

// 列表推导
points = [for (i = [0 : 0.1 : 6.28]) [10*cos(i*180/PI), 10*sin(i*180/PI)]];
polygon(points);

2D → 3D

// 2D 多边形拉伸
linear_extrude(height = 5, twist = 30, scale = 0.5)
    polygon([[0,0],[10,0],[10,10],[0,10]]);

// 旋转扫掠
rotate_extrude($fn = 100)
    translate([20, 0, 0]) circle(r = 3);

// 导入 SVG 后拉伸
linear_extrude(height = 4) import("logo.svg");

高级特性

Hull 与 Minkowski

hull() {
    translate([0,0,0])  sphere(2);
    translate([20,0,0]) sphere(2);
}

minkowski() {
    cube(10);
    sphere(2);     // 倒圆角效果
}

Customizer（参数面板）

/* [Box] */
length = 50;          // [10:1:200]
width  = 30;          // [10:1:200]

/* [Hidden] */
$fn = 64;

注释格式让 GUI 自动生成参数滑块。

命令行（CI/批处理）

# 渲染 STL
openscad -o out.stl part.scad

# 传参覆盖
openscad -D 'length=80' -D 'width=40' -o out.stl part.scad

# 导出 PNG 预览
openscad -o preview.png --camera=0,0,0,55,0,25,150 --imgsize=800,600 part.scad

性能优化

1. $fn 不要全局设过高，需要圆滑的对象再设
2. Manifold 内核（开发版）：选 Edit → Preferences → Features 启用，比 CGAL 快 10×+
3. 避免大量布尔嵌套：使用 hull() 或 minkowski() 后立即缓存为模块
4. 复用模块优于复制粘贴
5. use <lib.scad> 引入库不递归求值

常用库

| 库 | 用途 | |----|------| | BOSL2 | 强大的几何工具集（齿轮/螺纹/金属件） | | MCAD | 早期通用机械库 | | NopSCADlib | 大量真实零部件（电机/轴承/PCB） | | dotSCAD | 工程函数 / 多边形工具 | | BezierScad | 贝塞尔曲线扫掠 |

常见问题

| 问题 | 解决 | |------|------| | 渲染极慢 | 启用 Manifold 内核；降低 $fn | | 导出 STL 不闭合 | 检查布尔输入是否流形 | | 中文文字 | font = "Noto Sans CJK SC" | | import("a.stl") 慢 | 转换为 OFF 或预先 mesh decimation | | 装配线性挤出失真 | convexity 参数加大 |

AI 使用建议

• 推荐工作流模式：AI 助手应将 OpenSCAD 模型组织为「全局参数 → 模块定义 → 主模型组合」的结构，利用 module 封装可复用组件。参数化面板用 / [ParamGroup] / 注释格式暴露变量给 GUI Customizer。批处理使用 CLI openscad -o out.stl model.scad -D 'param=value'。
• 关键注意事项：① $fn 不要全局设过高，仅对需要圆滑的对象单独设置；② 开发版启用 Manifold 内核（比 CGAL 快 10×+）；③ import("a.stl") 场景避免频繁重导入，应缓存为模块；④ 中文字体使用 font = "Noto Sans CJK SC"。
• 常用代码模式：基础体：cube([l,w,h]) / cylinder(h, r, $fn=N) / sphere(r, $fn=N)。布尔：difference() { ... }。变换：translate([x,y,z]) rotate([ax,ay,az])。参数暴露：/ [Section] / variable = default; // [min:step:max]。

相关技能

• cadquery — Python 参数化 CAD（BREP 内核，适合工业零件）：[../cadquery/SKILL.md](../cadquery/SKILL.md)
• freecad — 桌面参数化 CAD，含 GUI + Python 脚本：[../freecad/SKILL.md](../freecad/SKILL.md)
• solvespace — 轻量约束求解器建模，互补性工具：[../solvespace/SKILL.md](../solvespace/SKILL.md)

典型工作流

工作流一：参数化机械零件设计

1. 定义全局变量：length=50; width=30; height=10; hole_r=2;
2. 编写基础几何模块：module base() { cube([length, width, height]); }
3. 编写特征模块：module holes() { translate(...) cylinder(h=height+1, r=hole_r); }
4. 在主模型中用 CSG 组合：difference() { base(); holes(); }
5. 添加 Customizer 注释暴露参数：/ [Dimensions] / length = 50; // [10:1:200]
6. 渲染预览（F6），导出 STL（F7）

工作流二：CI 批量导出参数化模型

1. 编写参数化 .scad 文件，用 -D 传递参数
2. CI 脚本中安装 OpenSCAD 或使用 Docker 镜像
3. 遍历参数组合：openscad -o out_${variant}.stl model.scad -D "length=${L}" -D "width=${W}"
4. 选项：导出 PNG 预览 openscad -o preview.png --camera=... --imgsize=800,600 model.scad
5. 将输出 STL/PNG 上传为构建产物

参考资源

• 文档：<https://openscad.org/documentation.html>
• Cheatsheet：<https://openscad.org/cheatsheet/>
• 用户手册（Wikibook）：<https://en.wikibooks.org/wiki/OpenSCAD_User_Manual>
• 中文教程（znlgis）：<https://znlgis.github.io/cad/tutorial/openscad/>