tsurfの機械設計研究室

サーボモーターやエアシリンダの選定計算なども扱っている技術ブログです

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【機械設計の3DCAD】3DCADの導入のための基礎知識まとめ

本ブログの御訪問ありがとうございます。
機械設計歴20年以上のT.surfと言います。

 

今回は以下に関する記事です。
【機械設計のCAD】
3DCADの導入のための基礎知識
と、おススメ3DCAD

 

⇩本記事は以下の方にオススメです⇩

3DCADの導入を
検討している企業

3DCADを導入したいけど・・

 

⇩本記事を読むと以下が わかります⇩

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管理人T.surf

3DCADの導入を検討
している企業様向けに、
3DCADの基礎知識と
管理人がおススメする
CADを紹介します。

 

 

①結論

管理人が機械設計に最適だと思うCADは
ノンヒストリ系ーのCADです。

大きな主な理由は、

  • トップダウン設計がやりやすい
  • 自由度が高く設計者がやりたいことができる

というまさに機械設計者のためのCADです。
代表例は富士通のICADです。

 

3DCAD導入のおける選定の注意ポイントは以下です。

  • トップダウン設計がやりやすいこと
  • 2Dでしかできない各検討がやりやすこと

 

ヒストリー系CADによるパラメトリック設計は
一見すると、凄い技術のように見ますが
騙されてはいけません。

パラメトリック設計は、
時間ばかり掛かる割に後が大変になります。

3DCADは3DCADであることが目的ではなく
設計のためのツールです。

 

優秀なツールというのは

  • シンプルであること
  • 自由度が高いこと

上記でなくてはいけません。

 

パラメトリック設計による
見た目の派手さに騙されないようにしましょう。

 

 

②CAD選定基準 3DCADによる設計手法と2D機能から考える

3DCADにおける
設計手法について

3DCADによる設計手法は
以下の記事を御参照願います。

 

3DCADの導入にあたり
特に注意する項目1

3DCADの導入にあたり、特に注意する点として

上記記事で強く推奨している
トップダウン設計がやりやすいCADかどうかです。

 

『トップダウン設計ができるかどうか?』
ではありません。

『トップダウン設計がやりやすいかどうか?』です。

トップダウン設計がやりやすいのは、
ノンヒストリーCADです。

 

3DCADの導入にあたり
特に注意する項目2

3DCADの導入にあたり、特に注意する
もう一つの点として

2D機能が
通常の2DCADのように
充実しているかどうかです。

2Dって2D図面作図だけじゃないですよね。
もし、2D機能に制限があったら、以下はどうしますか?

  • 2Dでしかできない検討
    例えばタイムチャート

  • 2Dでしかできない組図
    例えばエア配管系統図

例え、3DCADの時代になったとしても
決して2D作図機能が必要なくなることはありません。

 

 

③3DCADの種類

3DCADには以下の種類があります。

  • ヒストリー系のCAD
  • ノンヒストリー系のCAD

 

―ヒストリー系のCADとはー

いわゆるパラメトリック設計ができ
部品の拘束条件を変更するだけで、
最終的に組立図に反映されます。

一見 次世代チックで最新のCADに見えますが・・・

  • パラメトリック設計自体の有効性が問わる
  • パラメトリック設計に拘り過ぎて自由度がない
  • トップダウン設計が非常にやりづらい

CADによってはトップダウン設計が不可能であること
もあります。

 

―ノンヒストリー系のCADとはー

シンプル IS ベストを
地でいくようなCADです。

非常に自由度が高く、設計者がやりたい作業を
高水準で、なんなくこなせます。

この自由度の高さを知ってしまうと
パラメトリック設計が邪魔と感じてきます。

 

その自由度の高さから
トップダウン設計が非常に
やりやすいです。

 

 

④3DCADの種類:ヒストリー系CAD
(ボトムアップ設計向き)

概要とデメリット

ヒストリー系CADは、ソリッドの作成や部品配置に
履歴が残ります。

なぜ そんな仕様なのか?というと
パラメトリック設計を目的としています。

 

このパラメトリック設計というのが問題点噴出で・・

このパラメトリック設計の基礎知識と
デメリットに関しては以下を御参照ください。

 

 

代表的なCAD

INVENTOR  
SOLIDWORKS (トップダウン設計は一応可)

 

―補足:ソリッドワークス―

ソリッドワークスはヒストリー系のCADですが
一応トップダウン設計はできます。

以下の記事を御参照願います。

 

 

⑤ヒストリー系CADの問題点

ヒストリーCADの
根本的な問題

このヒストリー系のCADの最大の問題点は
先述の記事でも解説しているように
パラメトリックそのものの問題が大きいです。

しかし、それ以上に大きいのが

ヒストリーCAD
メーカー

3Dがあるから
2Dいらないよね

2Dは時代遅れだよね

というCADメーカーの調査不足による
自分本位の思い込みがシステムの基幹と
なっていることです。

3D上の2Dにしろ、図面上の2Dにしろ 
くらだらんパラメトリック設計に拘って
形状拘束をするための2D機能となってしまっています。

つまり、2D作図機能に自由度が、
全くと言っていいほどありません。

 

2D機能に関しては、
仮に3Dから直接部品製作が可能となり
2D図面が必要なくなったとしても
2D機能は絶対に必要です。

 

そもそも論ですが

  • 3D設計がメインとなる
  • 2D機能が必要ない

上記は、まったく別次元の話です。
CADメーカー自体が上記を理解できていない
ということが、不思議というか哀れです。

 

ヒストリー系CAD
最近の動向

管理人が昔見た初期のヒストリー系CADは
パラメトリック設計3DCADであること
への拘りすぎによる典型的な以下

  • 2D機能の大幅な制限
  • トップダウン設計がやりづらい

という、
3Dありきな ガチガチの自由度がないものでした。

しかし、パラメトリックに拘るあまり
設計にとって何が大切なのか見失ってはいけません。

 

ガチガチに固められて自由度が消失すると
CADメーカーが設計手法を決定することになります。

そんなことが、あっていいはずありません。

 

実際の設計者から相当な苦情があったのでしょう。

最近では幾分かトップダウン設計がしやすいように
アップデートされているようですが・・・

もともと、
ヒストリーとトップダウン設計は相性が悪いです。

 

なぜなら、2Dレイアウトの時点で以下が決定します。

  • 部品の詳細形状
  • 装置全体に対する部品の絶対位置

なので、形状の拘束だとか
位置拘束だとか必要ないのです。

 

ヒストリー系CADにむりやりトップダウン設計を
組み入れても、使いづらい事に変更はありません。

 

何と言っても2D作図機能が拘束系の2Dのため
トップダウン設計のための2Dレイアウトが
やりづらいです。

 

ここで特に注意して欲しいのが
ヒストリーCADメーカーに
『トップダウン設計ができるかどうか?』
を聞くと以下の回答が来ます。

ヒストリーCAD
メーカー

トップダウン設計?
できますよ


それはそうでしょう。
先述のとおり、トップダウン設計が(かろうじて)
できるようにアップデートされているからです。

しかし、これも先述のとおり、
トップダウン設計とパラメトリック設計は相性が悪い上に
2D機能が拘束系の2Dなので、
トップダウン設計がやりづらいです。

 

冒頭で、
『トップダウン設計ができるかどうか?』
ではありません。

『トップダウン設計がやりやすいかどうか?』です。

と言ったのはこれが理由です。

何度でもいいますが、
トップダウン設計がやりやすいのは、
ノンヒストリーCADです。

 

 

⑥3DCADの種類:ノンヒストリー系のCAD
(トップダウン設計向き)

概要

シンプル IS ベストと言う言葉が
そのままあてはまるCADです。

シンプルさは、そのまま自由度につながります。

パラメトリックなんてなくていいんです。
意味がありません。

CADの自由度は、
そのままトップダウン設計のしやすさと等価です。


3D上の2Dレイアウトが自由にでき
そこから3D形状を作成可能

しかも、元の2Dレイアウト断面と3D形状が
リンクしていないため自由に形状編集が可能

 

その上、通常の2D機能も充実しており・・・

もう、やれることを阻害するものは
何一つありません。

 

代表的なCAD

ICAD  
FUSION360 (設定によりノンヒストリ化が可)

特にICADは超絶におススメするCADです。
3DCADとしての

  • 自由度の高さ
  • 設計しやすさ 
  • 使いやすさ

上記は言うまでもありません。

上記3拍子に加え
はっきり言いますが2DCADとして使っても
そこらの2DCAD以上のポテンシャルを秘めています。

 

 

⑦まとめ

機械設計において管理人がおススメのCADは
富士通のICADです。

 

理由は

  • ノンヒストリーであること
  • 自由度が高くトップダウン設計が可
  • その他 2D機能が充実している

3DCADの導入を検討されている企業様においては
パラメトリック設計の派手さに
惑わされないように

強く注意を喚起します。

設計者にとって何が重要なのか?
これを最重要項目として、CADの御選定を願いたいです。

 

ヒストリー系のCAD(パラメトリック設計)の
デメリットを表記します。

  • ヒストリー系のCADは自由度がない
  • トップダウン設計がやりづらい
  • 社内運用に非常に困ってしまう
  • 拘束のせいでとんでもないことになる場合もあり
  • 2Dの重要性がまるでわかっていない

 

本記事は以上です。
最後までお読みいただきありがとうございます。

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