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公開：2024-05-23

3次元CADとは？意味をわかりやすく簡単に解説

text: XEXEQ編集部

3次元CADとは

3次元CADとはコンピュータ上で3次元モデルを作成し、設計や製造に活用するためのソフトウェアです。立体的な形状を正確に表現できるため、製品の設計や検証に広く利用されています。

3次元CADを使用すると、部品の干渉チェックや強度解析などを事前に行うことができ、設計の質を高められます。また、3Dプリンターやその他の製造機器と連携することで、設計データから直接部品を製造することが可能となります。

従来の2次元CADと比べ、3次元CADは立体的な形状を直感的に把握しやすいというメリットがあります。複雑な形状の部品でも、3次元モデルを回転させたり断面を表示したりすることで、設計意図を正確に伝達できます。

3次元CADのデータは様々な形式で出力・共有できます。代表的なファイル形式としてSTEPやIGESなどがあり、異なるCADソフト間でもデータをやり取りできます。このようなデータ互換性により、設計の効率化が図られています。

近年ではクラウドベースの3次元CADサービスも登場しています。インターネット経由でどこからでもデータにアクセスでき、複数人での同時編集にも対応しているため、コラボレーションを促進できます。

3次元CADの基本機能と操作方法

3次元CADに関して、以下3つを簡単に解説していきます。

• 3次元CADのモデリング機能
• 3次元CADのアセンブリ機能
• 3次元CADの図面作成機能

3次元CADのモデリング機能

3次元CADのモデリング機能は立体的な形状を作成するための中核をなします。一般的にはスケッチと呼ばれる2次元の図形を描き、それを押し出したり回転させたりすることで3次元形状を生成します。

また、ソリッドモデリングと呼ばれる手法を用いると、ブーリアン演算によって複数の形状を組み合わせたり、穴や切り欠きを作成したりできます。これにより、複雑な形状の部品も効率的にモデリングできるようになっています。

さらに、自由曲面モデリングと呼ばれる機能を使うと、滑らかな曲面を持つ形状を作成できます。自動車のボディや家電製品のデザインなど、意匠性が重要な製品の設計に適しています。

3次元CADのアセンブリ機能

3次元CADのアセンブリ機能は複数の部品を組み合わせて製品全体の構造を表現するために用いられます。各部品の3次元モデルを配置し、拘束条件を設定することで、仮想的に製品を組み立てられます。

アセンブリモデルを用いることで、部品間の干渉チェックや動作検証を行えます。設計変更が必要な箇所を早期に発見し、手戻りを減らすことができるため、設計の効率化につながります。

また、アセンブリ構造を階層的に管理できるため、複雑な製品でも全体像を把握しやすくなります。部品表の自動生成など、アセンブリデータを活用した様々な機能も提供されています。

3次元CADの図面作成機能

3次元CADの図面作成機能は3次元モデルから2次元の製図を生成するために使用されます。自動的に投影図や断面図を作成できるため、手作業で図面を描く手間を大幅に削減できます。

寸法や公差、注記などの情報も3次元モデルに埋め込むことができ、それらが図面に反映されます。設計変更があった場合も、3次元モデルを修正するだけで図面が自動的に更新されるため、図面の整合性を保ちやすくなります。

さらに、図面のレイアウトや書式を定義したテンプレートを利用することで、社内の図面標準に準拠した図面を効率的に作成できます。これにより、図面品質の向上と業務の標準化が図られます。

3次元CADの活用事例と導入効果

3次元CADに関して、以下3つを簡単に解説していきます。

• 製造業における3次元CADの活用事例
• 建築・土木分野での3次元CADの活用事例
• 3次元CAD導入による業務効率化の効果

製造業における3次元CADの活用事例

製造業では3次元CADを用いた設計が広く普及しています。自動車や航空機、家電製品など、様々な分野で3次元CADが活用されており、製品開発の効率化に貢献しています。

例えば、自動車産業では車体やエンジン、サスペンションなどの設計に3次元CADが用いられます。複雑な形状の部品も正確にモデリングでき、干渉チェックや強度解析などの検証作業を事前に行えるため、設計品質の向上につながっています。

また、金型設計においても3次元CADが活用されています。製品の3次元モデルから金型の設計を行い、加工シミュレーションを実施することで、金型の品質を高められます。これにより、試作回数の削減やリードタイムの短縮が図られています。

建築・土木分野での3次元CADの活用事例

建築・土木分野でも、3次元CADの活用が進んでいます。BIMと呼ばれる建築情報モデリングでは建物の3次元モデルを作成し、設計・施工・維持管理に活用します。

3次元モデルを用いることで、建物の構造や設備、意匠などを統合的に検討できます。干渉チェックや日照シミュレーション、エネルギー解析など、様々な検証作業を事前に行うことで、設計の最適化を図れます。

土木分野でも、CIMと呼ばれる土木情報モデリングが普及しつつあります。道路や橋梁、トンネルなどのインフラ設計に3次元CADを活用することで、設計の可視化や施工シミュレーションが行えます。これにより、コミュニケーションの円滑化や工事の効率化が期待されています。

3次元CAD導入による業務効率化の効果

3次元CADを導入することで、様々な業務の効率化が図られます。設計業務では3次元モデルを活用することで、設計変更への対応が容易になり、手戻りを減らせます。また、設計データを流用することで、類似製品の開発期間を短縮できます。

製造業務においても、3次元CADデータを活用することで効率化が図られます。NCデータの自動生成やロボットシミュレーションなど、3次元モデルを直接利用した生産準備が可能となります。これにより、製造ラインの立ち上げ期間を短縮できます。

さらに、営業・マーケティング活動でも3次元CADが活用されています。3次元モデルを用いたバーチャルプロトタイピングにより、製品イメージを早期に具現化できます。これにより、顧客とのコミュニケーションが円滑になり、提案力の向上につながります。

3次元CADの選定ポイントと導入手順

3次元CADに関して、以下3つを簡単に解説していきます。

• 3次元CADソフトの選定ポイント
• 3次元CAD導入時の社内体制づくり
• 3次元CADデータ管理の重要性

3次元CADソフトの選定ポイント

3次元CADソフトを選定する際は自社の業務内容や規模に合わせて適切なものを選ぶ必要があります。機能面では必要なモデリング手法やシミュレーション機能が備わっているかを確認します。

また、データ互換性も重要な選定ポイントです。取引先や社内の他部門とのデータやり取りを円滑に行えるよう、標準的なファイル形式に対応しているかを確認します。

コストについては初期導入費用だけでなく、ランニングコストも考慮する必要があります。保守料金やサポート体制、教育コストなども含めて総合的に評価します。加えて、将来の拡張性や互換性も見据えて選定することが重要です。

3次元CAD導入時の社内体制づくり

3次元CADを導入する際は社内の体制づくりが欠かせません。まずは導入の目的や期待効果を明確にし、経営層の理解と支援を得ることが重要です。

また、3次元CADを活用するための人材育成も必要です。操作研修や設計手法の教育など、計画的に社員のスキルアップを図ることが求められます。

導入後は3次元CADを活用した業務プロセスの見直しも重要です。従来の2次元図面ベースの業務から、3次元モデルを中心とした業務へと移行するため、関連部門との連携を密にし、新しい業務フローを確立していく必要があります。

3次元CADデータ管理の重要性

3次元CADを導入する際はデータ管理の仕組みづくりが重要です。設計データは製品開発における重要な知的財産であり、適切に管理する必要があります。

データの保管場所やアクセス権限の設定、バージョン管理の方法などを定めたルールを策定します。これにより、データの不整合や紛失を防ぎ、円滑な設計業務を行える環境を整備できます。

さらに、設計データを部門横断で活用するために、PDMやPLMと呼ばれる製品情報管理システムの導入も検討されます。3次元CADデータを一元管理することで、設計・製造・調達など、関連部門間の情報共有を促進できます。

※上記コンテンツはAIで確認しておりますが、間違い等ある場合はコメントよりご連絡いただけますと幸いです。

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