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3DCAD入門 ~3DCADで出来ること~
1
3DdoFactory 小原 照記
3DdoFactory
セミナー内容
1. CADとは?
2. CADを使用している業種
3. 企業のCADの導入状況
4. 3DCADで出来ること
5. 3Dモデルの作成方法
6. 3DCADのメリットとデメリット
2
3DdoFactory
用語の説明
• 3D
• Three Dimensionsの略語で、「3次元」を意味する。
• 縦、横、高さ(x , y , z)の3方向への広がりで表される立体的な物、空間。
• CAD
• 「キャド」と読みます。
• 一般的には、Computer Aided Design(設計)の略です。
• コンピュータ支援設計と訳され、要するに、パソコンで設計をする道具
• Computer Aided Drawing(製図)の意味で使われることもあります。
3
3DdoFactory
3DCADとは?
• 3次元CADとも呼びます。
• パソコンで立体をつくる設計の道具であり、立体形状をつくることを「モデリ
ング」と言い、出来上がった形状を「3Dモデル」、「3Dデータ」等と呼びます。
4
3DdoFactory
2DCAD
• パソコンで図面を描く道具
• 従来、手書きで書いていた図面(製図)をコンピュータが支援します。
• データは、2次元(x , y)で表現されます。
5
3DdoFactory
製図
• 定規・コンパスなどの器具を使って図面を製作すること
6
3DdoFactory
2DCADのメリット
お金と時間を投資してCADを使うメリットは何でしょうか?
• 一般的なメリット
• だれでもキレイな図面を描くことができる。
• 図面内のレイアウト変更が簡単にできる。
• コピー、移動、回転などが簡単にできる。
• さらに大きなメリットは?
• 流用設計が迅速に行える。(設計期間の短縮)
• 場合によっては、自動設計、作図ができる。(設計条件を入力するだけ)
• メールなどで迅速に図面配布ができる。
• ITを利用すれば、営業や製造、購買との連携で業務効率が向上する。
7
3DdoFactory
CADを使用している業種
• 製造業、建築業、建設業、アパレル関係など、あらゆる業種で使用
されていて、専用のCADも多く販売されています。
• CADの種類
• 機械用CAD(メカCAD)
• 電気用CAD(回路用CAD、基板用CAD)
• 半導体用CAD(EDA)
• 建築用CAD(住宅用CAD、ビル用CAD、建築設備用CAD)
• 土木用CAD
• アパレル用CAD(服飾デザイン用CAD)
• 履物用CAD
• ジュエリー用CAD
8
3DdoFactory
CADの歴史
9
1970年以前 1980年代 1990年代 2000年代 2010年代
ドラフター
2D CAD
3D CAD
3DdoFactory
10
https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000003.000016691.html
3DdoFactory
3DCADで何ができるの?
• 3Dモデルの作成ができ、形状修正がパラメータの数値変更でできる。
• 3Dモデルでの設計検証(干渉、重量、組立、動作)ができる。
• 3Dモデルから補足図面(三面図、断面図、アイソメ図等)が容易に作成できる。
• 3DモデルをCAMやCAE、3Dプリンタ、3Dスキャナに活用できる。
逆に2DCADに置き換えると、
• 2D図面の修正は、パラメータの数値変更で連携的にできない。
→寸法変更は、図面全体の書き直しになる。
• 2D図面での設計検証(干渉、重量、組立、動作)ができない。
→人間の頭の中で想像する必要があったり、計算する必要がある。
• 2D図面から補足図面(三面図、断面図、アイソメ図等)が容易に作成できない。
→人間の頭の中で想像して描くしかない。
• 2D図面を3Dプリンタ、3Dスキャナなどの3Dツールに活用できない。
11
3DdoFactory
アセンブリ機能
• 3DCADは、部品をモデリングして、それらを組み立てる「アセ
ンブリ」という考え方があります。自分の設計した部品を実物
の試作品を作成することなく、コンピュータ上(仮想空間)で組
立てて、検証を行うことができます。
12
3DdoFactory
干渉チェック
• 部品組立て時、製品の動作時に部品同士が干渉しないか確認できます。
13
図面で干渉部分を
見つけるのは大変!
3DCADは干渉部分を
見つけて教えてくれます。
3DdoFactory
断面チェック
• 断面をリアルタイムで切りながら、形状を確認できます。
14
3DdoFactory
物理量の測定
• 距離、面積、体積、質量、重心位置など(マスプロパティ)を測定できます。
15
質量
150kg
重心位置
表面積
3000mm2
3DdoFactory
組立検証
• 組み立て方向や手順を確認することができます。
• 動画を作成できる3DCADもあります。
16
3DdoFactory
図面作成
• 3Dモデルを投影して、2DCADでは表現しにくい形状でも、簡単に三面図、
断面図などを正確に作成できます。
17
3DdoFactory
部品表
• 設計した製品の部品表を自動で作成できます。
18
3DdoFactory
3Dデータの活用
• CAE、CAM、3Dプリンタ、3Dスキャナなどの3Dツールと連携
して、3Dモデルデータを活用することができます。
19
3DdoFactory
3Dモデルの作成方法
• 一般的に3Dモデルの作成は、スケッチ機能で2次元の輪郭
(プロファイル)を作成し、それをフィーチャー機能で押し出した
り、回転等させて立体化していきます。
20
【スケッチ】 【フィーチャー】
プロファイル
3DdoFactory
フィーチャーについて
• フィーチャーとは?
• 英語 feature・・・機能・特徴
• モデルをつくるための機能・コマンド(指令)のことで、その機
能で出来上がる形状のことも指す。
21
押し出し、回転、穴、
フィレット、面取り
3DdoFactory
フィーチャーの種類
• 形状を作成するフィーチャー
• 形状を修正するフィーチャー
22
3DdoFactory
フィーチャーの組み合わせ
• フィーチャーを組み合わせて、モデルを作成していきます。
23
3DdoFactory
その他の一般的なフィーチャー
24
パターンコピー・・・同じ形状を一定のパターンで繰り返し生成するときに使用する
ブーリアン
(結合)
移動・回転
和 差 積
サーフェスでカット ミラーコピー スケール変更
3DdoFactory
25
3DdoFactory
フィーチャー編集機能
• 作成したフィーチャを後から修正することができます。
26
3DdoFactory
スケッチについて
• スケッチは、3Dモデルを作成するための重要な要素です。
• スケッチは、平らな面に作図することができます。
• スケッチは、一般的に2次元の要素から成り立ちます。
• 線は手動で作図するか、3Dモデルの面や稜線を利用して作図できます。
• 作成したスケッチを後から編集できるCADもあります。
• プロファイルとは?
• フィーチャーを作成するために必要となる輪郭を「プロファイル」と呼びます。
27
3DdoFactory
一般的なスケッチ機能
28
3DdoFactory
一般的なスケッチの手順
ラフに
スケッチ
幾何拘束 寸法拘束
29
3DdoFactory
スケッチ編集機能
• スケッチを後から編集できるCADもあります。
• スケッチを編集すると、その後のフィーチャで出来上がってい
る形状も自動で編集してくれます。
30
3DdoFactory
スケッチ機能を活用した機構検討
• スケッチ機能を活用して構想設計が行えます。
31
値を変更すると他の要
素も連動して動きます。
ベクトルの
合力
3DdoFactory
平面について
• スケッチを作成するには、平面(平らな面)が必要になります。
• はじめは、X軸、Y軸、Z軸の3軸の平面として、XY平面、YZ平
面、ZX平面の3つの平面が用意されています。正面、平面、
右側面と表現するCADもあります。
• X軸、Y軸、Z軸の交わるところが原点と呼ばれ、座標が
(0,0,0)のところになります。スケッチを描く際には、原点との位
置関係を決めて描いていきます。
32
原点
原点
3DdoFactory
平面の選択
• どの平面を選ぶかによって、出来上がる形状の向きが変わります。
33
前上 右
3DdoFactory
平面の作成
• 平面を作成する機能があります。
• 例えば、
34
3DdoFactory
モデルの平面
• 出来上がった立体形状の平らな面にスケッチを描くこともでき
ます。また出来上がった立体形状のエッジ(稜線)と寸法関係
をつけることもできます。
35
スケッチ
3DdoFactory
3Dモデル作成の流れ
平面を選択し
てスケッチ
作成フィーチャ
で立体化
修正フィーチャ
面取り、丸み
36
3DdoFactory
3Dモデルの修正
• 3DCADは、一般的にスケッチやフィーチャーが持つ寸法情報、接続情報
などを変更することで、形状を変えることができます。
• 3Dモデルの形状が変わると、それとリンクしている図面やアセンブリデー
タも更新されます。
37
アセンブリ
図面
3Dモデル
3DdoFactory
3DCADのメリット
• 設計作業の効率化
• 試作、加工、生産など後工程の効率化
• 社内外のコミュニケーション力の向上
38
3DdoFactory
CADの落とし穴
①操作の習得に時間がかかるため、購入後すぐには使えない
例1:日々の業務に追われて全く触っていない。
例2:利用、運用方法が理解できずに挫折して全く使っていない。
例3:2Dと3Dの併用が上手くいかず、業務量が増えてしまった。
②CADソフトによっては、毎年保守費用がかかる。
③そもそも高額で導入できない。
39
3DdoFactory
CADの導入費用
40
分類 機能 価格 ソフト名
ハイエンド AA 数百万円 CATIA、NX
ミッドレンジ A 百万円 SOLIDWORKS、SolidEdge、iCAD
エントリー B 数十万円 ZW3D、InventorLT
無償 C 0円 FreeCAD、DesignSpark
○3次元CAD
※ミッドレンジの場合
保守費用:約20万円~、トレーニング費用:1日6万円~(計30万円~)
※その他、パソコンの購入(約20万円~)も必要
○2次元CAD
AutoCAD・・・数十万円、その他・・・数万円、無償ソフトも最近は多く出てきている。
3DdoFactory
3DCAD導入ソフト調査結果
41https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000003.000016691.html
3次元CAD/CAMの具体的なツール/システム名 (2016年3月)
3DdoFactory
クラウドベースの3DCAD
• Autodesk Fusion360 (オートデスク フュージョン スリーシックスティー)
• 月額使用料を払いながら使う3DCAD
• データがクラウドに保存され、どのパソコンからでも作業できる。
• シミュレーションやレンダリングの計算をクラウドですることもできる。
• ネットにつながずオフライン作業も可能となっている。
• 完全ブラウザ版も近いうちに公開される予定。
42
3DdoFactory
3DCADの導入にあたって
3DCADを導入する目的を明確にしましょう!
• 貢献度の明確化(Plan)
• Before/Afterの姿・・・設計スピードUP、不具合・ミス減、品質UPなど
• 役割を明確化(Do)
• 現在の業務プロセスの中に、どのように組み込まれるのか
• 誰の作業が、どのように変わるのか
• 運用の明確化(Check)
• 誰が評価を行い、継続的な運用を行うか
• いつ、どのタイミングで、どんな評価をするか
43
3DdoFactory
3DCADを学ぶにあたって
• 2DCADを使用していた方は、従来の延長ではなく、新しい考
え方で取り組んでいきましょう。
• 2DCADと3DCADの違いを整理しましょう。
• 2DCADは線を描く作業を電子化したもので、3DCADは形状
そのものをパソコンの中にモデル化し組み立てる道具です。
• 2Dと3Dとでは、作業プロセスが変わってきます。
• 3DCADの特性を理解して、上手く活用していきましょう。
44
3DdoFactory

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