3DCADとは?モデリングの仕方からおすすめソフトまで徹底解説!

CAD/CAM/CAE 研究所

こんにちは!今回は3DCADの概要から最も基本的な機能であるモデリングについて解説していきます。また今回使用するソフトであるFusion360についてもご紹介していきたいと思います。

3DCADとは

まずはじめに、3DCADとは何かについて簡単に説明します。
最初に、CADとはComputer Aided Design の頭文字をとったもので、直訳すると「コンピュータに設計を支援してもらう」という意味です。
紙の図面ではなくコンピュータを使って設計やデザインを行うこと全般を指します。
さらに、3DCADとは、紙で行っていた2次元図面(2D)をコンピュータ上で3次元に拡張したものです。
コンピュータ上の擬似3次元空間に立体を構築していくことで、製品や設計のイメージづくりがより具体的に行えるというメリットがあります。
従来までは、ソフト自体の価格やハードウェア的な制約などから3DCADの導入が難しかった現場でも、今日ではかなり導入のハードルが下がっていますし、さらには個人でも使用できるようなものも登場しています。
そのため、現在では製造や設計、デザインなどの現場で幅広く3DCADが利用されています。

3DCADの基本的なモデリングのやり方

では実際に3DCADを使用するにあたって一番の基礎であり重要であるモデリングを、Fusion360を使って解説していきたいと思います。
今回モデリングの題材として選んだのは、たまたま手元に転がっていたおねじ取付用スーパーカプラです。
はじめに各部の寸法を測り、ざっとで良いので紙にでも書いておきましょう。

1.まずは六角部分を作っていきたいと思うので、新規スケッチをXZ平面に作成します。
ここで使用したのはSKETCHメニュー内のPolygon – Circumscribed Polygonです。
角数を6、2面幅17.0mmの1/2である8.5mmを入力します。

2.続いてCREATEメニューからExtrudeを選択し、Y軸方向に押し出して六角柱を作成します。

3.六角柱の上面にネジ穴を作成するための新規スケッチを作成し、円を作図します。
ExtrudeツールでY軸マイナス方向に押し出せば、自動的に円の直径分の凹みが作成されます。

4.次に、先ほど作成した凹部の内壁にG1/4メネジを作成します。CREATEメニューのThreadツールを選択し、3で作成した円柱の内壁を選択します。Thread TypeISO Pipe ThreadSize13.157mmを選択すれば完了です。

5.では、続いてカプラーの接続部分を作っていきましょう。いくつか方法があると思いますが、今回は断面図から回転体を作成する方法で作りたいと思います。
まず、XY平面に新規スケッチを作成し、断面図を大まかにLineツールを使って描きます。

6.現物から採った寸法データをSKETCHメニューのSketch Dimensionを使って書き込んでいきます。
寸法を入力すると自動で正確な図面が描画されることがCADの強みですね!

7.必要な情報を入力できたら、CREATEメニュー内のRevolveを選択し、TypeFull、つまり360度全周、Axisには回転体の中心となる軸を指定します。
かなり目的の形状に近づいてきました!

8.次に本体を貫通する穴を開けたいと思います。
先ほど作成した回転体の底面に、穴の内径となる円を新規スケッチで作図し、これを押し出すことで穴が空きます。
このとき、ExtrudeツールのOperationオプションはCutを選択しましょう。

9.残りの細かい部分を仕上げていきましょう。
まずは、六角柱のカドの部分が面取りされていますのでこれを作りましょう。
MODIFYメニューのChamferを選択し、六角柱のカドを6つ全て選び、面取りの大きさを指定すればOKです。

10.六角柱の底面と上面には単純な45度面ではない面取りが施されています。
このような形状を作成する方法はいくつかあると思いますが、今回は一つ代表的な方法を紹介します。
まず六角に外接する円柱(高さは六角柱と同じ)を作成します。
円柱の2辺をChamferツールで面取りします。
MODIFYメニューのBooleanツールを選択し、Target Bodyに六角柱を、Tool Bodyには円柱を選択します。
OperationオプションでIntersectを選択すると、目的の形状が得られます。
Intersectとは、2つのオブジェクトの共通部分だけを残すという操作で、他にはJoin、Cutがありますので目的に応じて使いこなして下さい!

11.ここまで来て六角柱のカドの面取り寸法が間違っていることに気が付きました!
しかし、Fusion360では過去にさかのぼって編集履歴を変更できる機能がありますので、このように後から間違いに気づいてもその部分だけの修正を加えることが出来ます。
この機能があってとても助かりました!
対象の編集履歴をダブルクリックし、正しい数値を入力すればその後の操作に影響を与えることなく修正を加えることが出来ます。

12.細かい部分の面取りなどを仕上げて完成です!

目的の形状を作るためには様々なアプローチがあり、特に一つの正解というのはないので、是非いろいろな形状のものをモデリングして練習を積んでみて下さい!

3DCADを始めてみたい方へのおすすめソフトは?

以上、ざっくりと3DCADのモデリングについて説明してきました。
今回使用したFusion360は、主に機械設計用途のCADソフトで、モデリングだけではなくレンダリング機能も充実しており、また構造解析や応力の計算などのシミュレーション機能も備えた統合型3DCADソフトです。
さらに、非商用利用や、商用利用であっても年間売上10万ドル未満であれば無料で使用できるライセンスが取得できます!
このように強力な機能を備え、かつ導入コストも従来の統合型3DCADソフトと比べて非常に安価ということもあって、初めての方や小規模なプロジェクトで3DCADを使ってみたい、という方へまず第一におすすめしたいのがこのFusion360です!
特定の資格の取得が目標であったり、業務で使用するソフトが既に決まっている、という場合を除けば、ユーザー数や情報の豊富さなどの点から見てもFusion360がまず第一候補に挙げられるでしょう。

CADに関係した資格と業務


CADを学ぶ目的の一つに資格の取得があると思います。
では3DCADに限らず、CADに関係する資格にはどのようなものがあるのでしょうか。
代表的なものをいくつか挙げてみましょう。

2次元CAD利用技術者試験
3次元CAD利用技術者試験
CADトレース技能審査
オートデスク認定資格
CAD実務キャリア認定制度

などがあります。建築や機械などの分野ごとに別れているのはもちろんですが、各資格ごとにそれぞれ特色があり、自分の目的にあった資格を取得することが業界での就職や転職の際に有効なアピール材料となります。

資格への近道は講座やセミナーをうまく利用すること

CADの資格というとある程度専門的な知識が必要とされてきますので、独学のみで受験して合格するのは少し厳しい場合があるかもしれません。
試験はそう簡単なものではないので、独学で調べながら学んでも理解ができず試験に応用ができない場合もあります。
そこでおすすめしたいのが各種CADの講座やセミナーです!
一般的なソフトの使い方やCADの知識だけでなく、それぞれの資格ごとに対策用の講座やセミナーが用意されている場合が多いので、そういったものを積極的に利用するのが合格への近道ですね。
セミナー講座が終わった後に、少し試験への対策方法などを講師の先生に聞くことができるのもCADセミナーの魅力の1つですね。
うまくセミナーや講座を利用して、資格試験や自分のスキルに利用できるといいですね!
個人的におすすめしているのは下のスリプリセミナーというCAD講座です。
3DCADが初めての方は非常に申し込みしやすい優しいセミナーになっています。

まとめ

以上、今回はモデリングをメインに3DCADについて足早に解説してみましたがいかがだったでしょうか。
今回紹介したFusion360は、無料ということもあって個人の方や副業でなにかものづくりを始めたい、という方にもうってつけですので是非挑戦してみて下さい!

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