SolidCraft 项目解析：纯 Rust 写的开源参数化 3D CAD，桌面、浏览器、MCP 三端同引擎

项目概览

SolidCraft 是一个用纯 Rust 写的开源参数化 3D CAD：草图、约束、拉伸、圆角、抽壳、装配，改一个尺寸就看整个特征时间线重建。它同时提供桌面应用（egui + wgpu）、浏览器版本（WebGPU，可退回 WebGL2）和一套 MCP 服务器——AI Agent 可以直接建模、测量、截图。

仓库建于 2026 年 10 月 7 日，十二天时间已累积 5,815 star / 674 fork，最新发布版本 v0.16.2（2026-10-19，补丁版，修透视视图下绕拾取点旋转会漂移的问题）。README 对自身状态的描述很克制：“early but usable for simple parts”——76 个公开参考零件里有 75 个的解析解或 FreeCAD 计算值在体积、面积、质心、包围盒上完全对上，剩下一个是已记录的 bug。

它解决什么问题

参数化 CAD 长期是商业软件的领地，开源方案要么历史包袱重，要么是脚本层套在别人内核上。SolidCraft 走的是另一条路：自己的约束求解器 + 自己的显示网格生成器 + 自己的 iOS 式分层 crate 架构，几何内核边界用 truck，其余全自研，浏览器里跑的是同一套引擎编译成 WebAssembly。

它想解决的核心体验是改一个数，整条链路跟着重建：草图里的尺寸可以挂参数表达式（2 * width + 5 mm、angle / 2），参数一改，特征时间线增量重算，模型自己生长。README 的演示就是拿树莓派 4 的外壳做例子——从空设计开始画带参数的草图、拉伸、圆角、抽壳，M2.5 铜柱按板子的 58 × 49 mm 孔位矩形阵列，再开端口、开散热槽、刻 “Pi 4” 字样、指定 PETG 材料看质量，最后把高度从 24 改成 32 mm，全部重算。

核心机制

草图与约束：原点平面、偏移平面或实体平面上画线、矩形、圆、弧、多边形、槽、椭圆、样条、圆锥曲线和文字；约束由自研求解器处理——约束能确定相对已知几何的点直接按构造法精确放置（轨迹求交 + 刚性簇分解，参考文献是 Owen 1991 与 Fudos–Hoffmann 1997），剩下的交给 Levenberg–Marquardt，其雅可比矩阵的秩给出剩余自由度。过约束的编辑会被拒绝，完全约束的几何变黑。拖拽时每帧求解草图，松手才重建一次模型。

一切都是命令：引擎层是一个命令注册表，UI、脚本、CLI、MCP 用的是同一批命令。一个脚本就是 JSON 命令列表：

{"commands": [
  {"command": "sketch.create", "params": {"plane": "XY"}},
  {"command": "sketch.rectangle.two_point", "params": {"p0": [0, 0], "p1": [40, 30]}},
  {"command": "solid.extrude", "params": {"distance": 20}},
  {"command": "solid.fillet", "params": {"edges": [[0, 0, 10]], "radius": 3}}
]}

显示网格不是黑箱：每个面被规划成一张 (u, v) 点与三角形的方案，边缘节点与相邻面共享，所以网格是水密的；被裁剪的面切成四边面片（孔洞周围是方块、圆面是”蝴蝶”、凹角处跑摩托车轨迹，参考 Lyon et al. 2019），每片按 Coons 网格细化。整场景的规划用 compute shader 一次派发评估，GPU 建不起来时回退 CPU。78 个参考体的规划与评估约 65 ms，比上一代网格器快 50–65 倍。

与同类方案的区别

维度	Fusion 360	FreeCAD	SolidCraft
授权	商业、订阅制、云端	开源（LGPL）	MIT 或 Apache-2.0 双许可
实现	商业闭源内核	C++ / Python，几何内核 OpenCASCADE	纯 Rust，自研求解器与网格器，内核边界 `truck`
形态	桌面 + 云	桌面	桌面 + 浏览器（同一引擎编到 WASM）+ 无头 CLI
自动化	脚本 / API	Python 宏	命令注册表 + JSON 脚本 + MCP 服务器
成熟度	生产级	多年积累，功能广	early but usable for simple parts

SolidCraft 明确声明与 Autodesk 无任何关联，行为只从公开文档、通用 CAD 惯例和用户反馈中设计（clean-room 规则）。

设计取舍

水密优先于快：宁可花力气做共享边缘节点的网格规划，也不出一堆”看着像实体、其实是散面片”的三角汤——因为后面 STEP 导出、布尔、测量都建立在这个基础上。
命令优先于 GUI：UI 只是命令注册表的一个前端。好处是自动化天然完整（Agent 能做的和你能点的一样多），代价是 UI 层必须把交互状态也建模成命令。
诚实的自评：README 不吹”完全等价”，只报 ⁷⁵⁄₇₆ 的参考零件对得上，并明确写”这些检查不构成完整的几何或工作流等价”。已知限制放在 ROADMAP 里，1,140 个 open issue 摆在明面上。

技术栈与边界

分层架构按 crate 划死（cargo xtask ci 里的 layers 检查会把关）：

层	crates	职责
L0	`geom`	向量、平面、轮廓、网格与度量
L1	`sketch`、`kernel`、`render`	约束求解与轮廓；B-rep 内核边界（truck）；视图数学与无头场景描述
L2	`doc`	参数、表达式、特征时间线与增量求值
L3	`io`	设计文件、STL/OBJ/STEP/3MF 导出与导入
L4	`engine`	会话与命令注册表（一切皆命令）
L5	`gpu`、`ui-egui`、`mcp`	compute shader 评估网格、可替换桌面前端、MCP 服务器
apps	`solidcraft`、`solidcraft-cli`	桌面应用、无头 CLI

几个值得一提的工程细节：

3D 鼠标：Win/macOS/Linux 三端都认 3Dconnexion 的 HID 多轴设备（也认自称该协议的 DIY 设备），平移缩放、倾斜旋转；Linux 优先走 spacenavd，没有就直接读 /dev/hidrawN；浏览器版通过浏览器也能读。
文件格式：.solidcraft 是设计容器（二进制网格负载无损），同时兼容纯 JSON；导出 STEP（AP242，带实体名、颜色、组件作为装配；旋转面还原为原生平面/圆柱/圆锥/球/环面）、IGES 5.3、3MF、STL、OBJ，装配带关节还能导出 URDF 给机器人仿真器。
浏览器 API：window.solidcraft.execute(...) / request(...)，Agent 可以直接控制网页标签页里打开的文档。
渲染是预览级：不透明表面支持金属度、粗糙度、介质 IOR，但 HDRI、折射、贴图都没实现——README 自己写明了。

AI Agent 接入（MCP）

solidcraft-cli mcp 是一个 stdio 上的 MCP 服务器。无头模式自己开一个设计会话；加 --connect 127.0.0.1:PORT 就接管用 solidcraft --control PORT 启动的应用，你能亲眼看着 Agent 建模。工具包括 list_commands、execute、batch、inspect_design、measure、body_topology、set_parameter、screenshot（直接返回图像）、export、crash_reports、undo/redo、new_design、open、save。

文件访问有边界：只能碰当前设计所在目录（且必须在 home 之内，不能是 home 本身或隐藏目录）、恢复目录，以及 --allow-path DIR 显式给的路徑。

Claude Code 一行接上：

claude mcp add solidcraft -- solidcraft-cli mcp

社区已经用它跑出过东西：一个科学考察车 SELENE 完全通过 MCP 建出来，3,323 步可编辑的时间线，重建零报错，模型可以下载。

快速开始

cargo run --release -p solidcraft -- --sample          # 桌面应用，带一个示例零件
cargo run --release -p solidcraft-cli -- commands      # 命令注册表
cargo run --release -p solidcraft-cli -- run examples/bracket.json --out bracket.step
cargo run --release -p solidcraft-cli -- snapshot examples/bracket.json --out bracket.png
cargo run --release -p solidcraft-cli -- render examples/render-studio.json --out product.png
cargo run --release -p solidcraft -- part.step          # 直接打开 STEP 作为新设计
cargo run --release -p solidcraft-cli -- eval part.step # 量一个导入的 STEP
cargo xtask ci                                          # fmt、clippy、测试、图标、资源、分层、wasm

浏览器版：

cd apps/solidcraft-web && trunk build --release --public-url ./

不想编译也行：Windows（MSI / 便携 zip / WinGet winget install bherbruck.SolidCraft）、macOS（通用 DMG）、Linux（AppImage / deb / rpm / Snap / Flatpak）、以及直接开网页版。注意安装包目前未签名，Windows SmartScreen 会警告，macOS 首次要右键”打开”。

项目状态与许可

MIT 或 Apache-2.0 双许可，按 clean-room 贡献规则开发。0.11–0.14 的用户注意：内建的”立即更新”装不上 0.15.0 及以后（发布地址换了），需要先手动下载一次新版，之后自动更新恢复正常。

能力覆盖面已经很宽：草图与约束、特征时间线（拉伸/旋转/扫掠/放样/圆角/抽壳/拔模/孔/螺纹/阵列/镜像/分割/组合）、参数与配置、装配（关节、运动研究、接触集、干涉检查、材料质量属性）、钣金（翻边、折弯展开、展开图与折弯表）、DXF 视图导出、STEP/IGES/3MF/STL/OBJ/glTF 导入导出、URDF。但几何等价性、工作流等价性都还需要时间验证——它适合拿去试简单零件，而不是把生产线押上去。

获取与了解

仓库：https://github.com/tangency-labs/solidcraft
最新发布：https://github.com/tangency-labs/solidcraft/releases/tag/v0.16.2
官网：https://solidcraft.io ｜网页版：https://solidcraft.io/app
文档（用户指南 + 开发者指南 + 命令参考）：https://docs.solidcraft.io/
状态与路线图：ROADMAP.md、docs/features.md、docs/oracle.md