CAD モデリングの説明:3D プリントに適した設計ソフトウェアの選択

CAD モデリングとは何ですか? なぜデジタル マニュファクチャリングに不可欠なツールなのでしょうか?デジタル 3D モデリングを通じてアイデアを現実の世界に実現するために利用できる CAD ソフトウェアの種類を調べてください。アプリケーションに適したソフトウェア ツールを見つけてください。

CAD ソフトウェアとは何ですか? 

3D モデリングとも呼ばれる CAD (コンピューター支援設計) を使用すると、エンジニアや設計者は、複雑なシミュレーションやデジタル製造用に部品やアセンブリの現実的なコンピューター モデルを構築できます。 CAD で作成されたモデルは、3D プリント、CNC 加工、射出成形を使用して物理コンポーネントとして製造できます。 

CAD ソフトウェアは、物理モデルを作成する前に、強度や温度抵抗などの幅広いパラメーターをシミュレートできます。 CAD ソフトウェアを使用すると、コンポーネントの品質を損なうことなく、より迅速かつコスト効率よく作業を行うことができます。

ソリッド モデリングとは何ですか? 

ソリッド モデリングでは、部品の製造に使用されるプロセスと同様の論理的なワークフローを使用して、あたかも実際の部品であるかのようにソリッド 3D モデルを作成します。これらの操作には、押し出し、穴あけ、ねじ切りなどが含まれます。ソリッド モデルは、オブジェクトを交差、結合、減算して、目的のパーツを作成できます。

ソリッド モデリングのもう 1 つの利点は、通常はパラメトリックであることです。つまり、変更やパラメータがモデリング プロセスのすべての段階で保存され、いつでも編集できることになります。これにより、パーツを最初から作成する必要がなく、モデルのフィーチャを迅速に変更できます。

アセンブリ モデリングはソリッド モデリングの重要な段階であり、個々の部品を組み立てて複雑なモデルを形成することができます。アセンブリを使用して、メーカーから直接ダウンロードしたファスナーやベアリングなどの標準コンポーネントを挿入できます。モーション要素はアセンブリにも適用できるため、詳細なモーション解析を使用して設計の機械的パフォーマンスを評価できます。

Fusion 360 CAD ソフトウェアを使用したソリッド 3D モデリング プロセス

サーフェス モデリングとは何ですか? 

サーフェス モデリングは通常、製品の美的特徴を高めるために使用されます。このタイプの CAD ソフトウェアを使用すると、より有機的で自由な形状を作成する方がはるかに簡単です。ソリッド モデリングに見られる制約の多くはサーフェス モデリングでは問題になりませんが、その代償として、場合によっては精度が低下することがあります。

名前が示すように、サーフェス モデリングはパーツの表面のみを扱い、固体の内部は扱いません。ただし、パーツを閉じるのに十分な表面がパーツにあれば、充填して 3D プリントに使用できます。サーフェス モデリングを使用してデザインを開発する場合、通常はパラメトリックではないため、戻って変更を加えるのは難しい場合があります。

各タイプのモデリング ソフトウェアには利点と欠点があるため、作成するデザインのタイプに応じて考慮する必要があります。場合によっては、ソリッド モデリングとサーフェス モデリングの両方を使用して、それぞれの利点を組み合わせることが必要になることがあります。

自由形状のサーフェスモデリング

スカルプティング (有機モデリング) とは何ですか?

スカルプティング、または有機モデリングは、主に、キャラクター、ジュエリー、自然界に見られる有機的な形状など、複雑な詳細を備えた自由曲面を作成するために使用されます。

Pixologic の ZBrush や Autodesk の Mudbox などのスカルプト ソフトウェア パッケージは、古典的なスカルプティングを念頭に置いて設計されています。これにより、デジタル スカルプターは、模擬粘土ボールから開始し、感圧描画タブレットまたはモニターを使用して、オブジェクトにマテリアルを移動、追加、または削除するための古典的な彫刻ツールを反映したブラシでオブジェクトを操作できます。

これらのツールを使用すると、アーティストは、最も複雑な細部も捉えた数千万のポリゴンで構成される彫刻を作成できます。

ZBrushを使ったキャラクタースカルプティング

3D プリントに最適な CAD ソフトウェアは何ですか?

選択できる CAD プログラムは数多くあり、それぞれに独自の利点と業界の専門分野があります。最も一般的な CAD ソフトウェア オプションを、その主な利点と一般的なファイル タイプ別に分類してみましょう。 

ソフトウェア 説明 一般的なファイルの種類 Solidworks は、部品およびアセンブリのモデリングに使用される業界標準のエンジニアリング ソフトウェアです。これには、シミュレーション機能に加え、描画ツールや組み立てツールも含まれています。 .sldprt .sldasmslddrw 2D および 3D CAD 用のソフトウェア パッケージである Autodesk AutoCAD は、建築家、プロジェクト マネージャー、エンジニア、グラフィック デザイナー、その他多くの専門家によって、幅広い業界で使用されています。 .dwt .dwg Inventor には、Solidworks とよく似た機能があり、プロフェッショナルな 3D 機械設計、描画ツール、製品シミュレーション ツールが備わっています。 .ipt .iam .idw Autodesk Fusion 360 は Solidworks に似ていますが、統合された製造ツールとスカルプト ツールが追加されています。学生、愛好家、趣味人、スタートアップ企業も無料で利用できます。 .f3d Sketchup は、使いやすく、基本的な機能が備わったエントリーレベルのソフトウェアです。主に建築模型やインテリアデザインなどに使用されます。 .skp Solid Edge は、機械設計者向けにソリッド モデリング、アセンブリ モデリング、および 2D 正投影ビュー機能を提供します。 Solid Edge は、SolidWorks、PTC Creo、Autodesk Inventor の直接の競合相手です。 .prt .asm PTC Creo は、ディスクリート製造業者向けの製品設計に重点を置いた設計ソフトウェア スイートです。このスイートはアプリで構成されており、それぞれのアプリが製品開発内で個別の機能セットを提供します。 .prt .asm Onshape は、完全なオンライン CAD ソフトウェア パッケージです。クラウド コンピューティングを広範囲に利用し、サーバー経由で計算集約的な処理とレンダリングを実行します。 Cloud Only Rhino は、エンジニアリング、建築、ジュエリー デザイン向けの多用途の自由曲面モデラーです。 .3dm ZBrush は、3D/2.5D モデリング、テクスチャリング、ペイントを組み合わせたデジタル スカルプト ツールです。 ZBrush と従来のモデリング パッケージの主な違いは、ZBrush がスカルプティングに似ていることです。 .obj Autodesk 3ds Max は、3D アニメーション、モデル、ゲーム、画像を作成するためのプロフェッショナルな 3D コンピュータ グラフィックス プログラムです。 .3ds .max

これらの CAD プログラムはすべて、3D プリント用の STL または OBJ ファイルを出力できるほか、CNC 製造用の STEP や IGES も出力できます。

専門家はどの CAD プログラムを使用していますか?

この記事を作成するにあたり、Protolabs Network を使用した 750 名を超える設計者とエンジニアにアンケートを送信し、どの CAD ソフトウェアを好むかを調査しました。結果を見てみましょう。 

エンジニアが利用しているCADソフトに関する調査結果。 設計者が使用しているCADソフトに関する調査結果。

調査では、エンジニアとデザイナーの大多数が CAD 設計に Solidworks を使用していることがわかりました。エンジニアは AutoCAD、Inventor、Fusion 360 (リストにある唯一の無料プロフェッショナル CAD ソフトウェア パッケージ) を好む傾向があり、Rhino はデザイナーにとって 2 番目に人気のあるモデリング ツールであることが判明しました。興味深いことに、Rhino はデザイナーにとっては上位にランクされていたにもかかわらず、エンジニアにとってはリストに載っていませんでした。

よくある質問

最も一般的な CAD ソフトウェアは何ですか?

現在利用できる CAD プログラムは数多くありますが、最も一般的なのは依然として AutoCAD です。これは、3D デザインと製図用の最も古く、最も人気のあるソフトウェアの 1 つです。

最高の無料 CAD ソフトウェアは何ですか?

CAD モデリング用の高価なエンタープライズ ソフトウェアにアクセスできない場合は、Fusion 360 や SketchUp Free などの無料オプションを使用できます。

3D プリントに最適な CAD ソフトウェアは何ですか?

最も強力な 3D プリント ソフトウェアは Autodesk Fusion 360 であり、デザイナー、エンジニア、建築家に好まれています。その多くの利点の 1 つを挙げると、非常に効率的な機械コンポーネントの設計と製造に最適です。ほぼすべての業界のエンジニアやデザイナーが使用する業界の主流である AutoCAD もあります。

これら 2 つ以外に、もう 1 つの実行可能なソフトウェアは nTopology です。学術ユーザーや専門ユーザーをよりターゲットとしており、オブジェクトを最初から構築するのではなく、設計プロセスを作成できるため、パーツの最適化がより効率的になります。

Protolabs Network は私のデザインから 3D ファイルを作成できますか?

Protolabs Network は、CAD ファイルや技術図面の DFM 解析を提供できますが、部品や物理コンポーネントの図面に基づいてデジタル モデルを作成することはできません。

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