CAD für Einsteiger: Tinkercad und FreeCAD

Warum CAD für Smart Home wichtig ist

Auf Thingiverse und Printables findest du hunderte fertige Gehäuse — aber was, wenn dein Shelly nicht genau passt, der Sensor ein anderes Maß hat oder du ein Kabel durch die Seite führen willst? Genau dann brauchst du CAD. Die gute Nachricht: Du musst kein Konstrukteur werden, um brauchbare Modelle zu erstellen. Für quadratische Gehäuse mit ein paar Aussparungen reichen Grundkenntnisse in einem CAD-Programm völlig aus.

CAD steht für Computer-Aided Design — also computergestütztes Konstruieren. Du erstellst ein 3D-Modell am Bildschirm und exportierst es als STL-Datei, die der Slicer in Druckbefehle umwandelt. Ohne CAD bist du auf fertige Modelle anderer angewiesen — mit CAD baust du genau das, was du brauchst.

• Eigene Gehäuse, die exakt zu deiner Installation passen
• Anpassungen an bestehende Modelle (z. B. Loch für Kabeldurchführung hinzufügen)
• Halterungen und Montagewinkel für ungewöhnliche Wand- oder Deckensituationen
• Kabelkanäle und -knöchel, die genau in deine Nische passen

Tinkercad — Schnellstart im Browser

Tinkercad ist ein kostenloser, browserbasierter 3D-Editor von Autodesk. Du brauchst nichts zu installieren — ein moderner Browser reicht. Die Oberfläche ist bewusst einfach gehalten: Du ziehst Grundkörper (Quader, Zylinder, Kugel) auf eine Arbeitsfläche, positionierst sie und kombinierst sie mit Booleschen Operationen.

Wichtigste Funktionen

• Drag-and-Drop-Primitiven: Quader, Zylinder, Kegel, Torus und mehr — einfach aus der Palette auf die Arbeitsfläche ziehen.
• Boolesche Operationen: Vereinigung (Gruppieren), Subtraktion (Loch bohren) und Schnittmenge. Damit erzeugst du Aussparungen, Durchbrüche und Hohlräume.
• Maßeingabe: Jedes Objekt kann per Klick auf die Maßpunkte exakt positioniert werden — ideal für präzise Gehäusemaße.
• STL- und OBJ-Export: Mit einem Klick exportierst du dein Modell im Druckformat.
• Codeblocks: Für die, die es programmatisch mögen — Tinkercad bietet auch eine visuelle Programmierumgebung für parametrische Modelle.

Pro-Tipp

Setze in Tinkercad ein Raster von 1 mm — dann springen Objekte immer auf ganze Millimeter. Für Smart-Home-Gehäuse reicht diese Genauigkeit völlig, und du vermeidest Maße wie 23,47 mm, die beim Druck keine Rolle spielen.

Typischer Tinkercad-Workflow

1. Quader als Grundkörper ziehen — das wird die Gehäusewand.
2. Maße eingeben: z. B. 50 mm × 40 mm × 30 mm (L × B × H).
3. Einen kleineren Quader als „Loch" markieren und in die Wand setzen — das erzeugt z. B. eine Aussparung für ein Kabel.
4. Beide Objekte gruppieren — fertig ist die Wand mit Durchbruch.
5. Export als STL und im Slicer weiterverarbeiten.

Wusstest du schon?

Tinkercad speichert automatisch in der Cloud. Deine Projekte sind von jedem Gerät aus erreichbar — praktisch, wenn du am Laptop entwerfen und am PC drucken willst.

FreeCAD — Parametrisch und offline

FreeCAD ist ein kostenloses, quelloffenes CAD-Programm, das du lokal auf deinem Rechner installierst. Der größte Unterschied zu Tinkercad: FreeCAD ist parametrisch. Das heißt, du definierst Maße als Variablen und kannst sie später ändern, ohne das gesamte Modell neu zu bauen. Ändert sich die Breite deines Shelly-Moduls, passt du einen Wert an — und das gesamte Gehäuse passt sich an.

Die Part-Arbeitsumgebung

FreeCAD arbeitet mit sogenannten Arbeitsumgebungen (Workbenches). Für 3D-Druck-Gehäuse startest du mit der Part-Arbeitsumgebung. Dort findest du Grundkörper ähnlich wie in Tinkercad — aber mit dem Unterschied, dass du sie danach parametrisch bearbeiten kannst. Später wechselst du in die Part Design-Arbeitsumgebung für Skizzen-basiertes Arbeiten.

• Part-Workbench: Grundkörper erzeugen (Quader, Zylinder) und Boolesche Operationen durchführen — ähnlich Tinkercad, aber offline und parametrisch.
• Part Design-Workbench: Skizzen erstellen, die du dann extrudierst oder drehst — der professionellere Ansatz.
• Spreadsheet-Workbench: Maße in einer Tabelle verwalten und im Modell referenzieren — ideal für parametrische Gehäuse.

Pro-Tipp

Starte mit der Part-Workbench und wechsle erst zu Part Design, wenn du dich an die Oberfläche gewöhnt hast. Der Sprung von Tinkercad zu FreeCAD ist groß — nimm dir ein Wochenende Zeit für die Grundlagen-Tutorials.

Wann welches Tool?

Die kurze Antwort: Für einfache Gehäuse und Halterungen reicht Tinkercad. Sobald du Maße parametrisch ändern willst oder komplexere Geometrien brauchst, ist FreeCAD die bessere Wahl. Hier eine Entscheidungshilfe:

• Tinkercad — du brauchst ein einfaches Gehäuse mit einem oder zwei Löchern, eine Halterung für einen Sensor oder einen Kabelknöchel. Dauer: 15–30 Minuten.
• FreeCAD — du willst ein Gehäuse für verschiedene Shelly-Größen bauen (Parametrik), brauchst Gewinde, Scharniere oder runde Formen. Dauer: 1–3 Stunden Lernkurve, danach ähnlich schnell.

Viele Smart-Home-Bastler starten mit Tinkercad und wechseln erst zu FreeCAD, wenn sie an die Grenzen des Browser-Tools stoßen. Das ist ein vollkommen legitimer Ansatz — es gibt keinen Grund, sich zu überfordern.

Der Grundworkflow: Skizze → Extrusion → Export

Egal ob Tinkercad oder FreeCAD — der grundlegende Ablauf ist immer derselbe. Du startest mit einer Idee oder einem Maß, erstellst die Geometrie und exportierst sie für den Druck.

1. Messen: Nimm ein Messschieber und ermittele die Maße des Geräts, das du einhausen willst. Notiere Länge, Breite, Höhe und Position von Anschlüssen.
2. Skizze / Grundkörper: In Tinkercad ziehst du einen Quader auf die Arbeitsfläche. In FreeCAD erstellst du eine Skizze auf einer Ebene und extrudierst sie.
3. Extrusion: Aus der 2D-Skizze wird ein 3D-Körper — du gibst die Höhe (Extrusionsdicke) an. In Tinkercad passiert das automatisch durch die Höhe des Quaders.
4. Details hinzufügen: Löcher für Kabel, Aussparungen für Stecker, Befestigungslöcher für die Wandmontage.
5. Export als STL: Das fertige Modell wird als STL-Datei exportiert — das Standardformat für 3D-Druck.
6. Slicer: Die STL-Datei wird im Slicer (Cura, PrusaSlicer, OrcaSlicer) in Druckbefehle umgewandelt.

Pro-Tipp

Drucke neue Gehäuse zuerst mit 0,3 mm Schichtdicke und ohne Infill — das geht schnell und zeigt dir, ob die Maße stimmen, bevor du den „richtigen" Druck mit feinerer Auflösung startest.

Nächste Schritte

Jetzt, wo du die CAD-Grundlagen kennst, geht es an die Praxis: Wie designst du ein Gehäuse, das stabil, praktisch und druckbar ist? Im nächsten Artikel lernst du, wie du Smart-Home-Gehäuse von Grund auf entwirfst — mit Wandstärken, Kabeldurchführungen und Befestigungsmöglichkeiten.